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【中国观察2026年05月23日讯】
5月15日发表在《科学进展》（Science Advances）上的一项研究报告称，过去四十年间，全球河流的溶解氧含量持续下降。这项由中国科学院南京地理与湖泊研究所（NIGLAS）史坤教授领导的研究，分析了1985年至2023年间收集的21439个河段的数据。研究表明，近80%的河流出现了缺氧现象，其中热带河流的缺氧程度最为严重。气候变暖被认为是造成这一现象的主要驱动因素，占观测到的缺氧量的62.7%。
这项研究对河流氧气动态进行了大规模评估，涵盖了各大洲的河流系统。研究人员利用机器学习叠加算法分析了近四十年的水质观测数据。分析结果显示，全球平均氧气浓度每十年下降0.045毫克升，78.8%的河段都出现了可测量的氧气损失。作者指出，研究结果表明，迫切需要制定旨在减缓淡水生态系统氧气流失的策略。
研究背景和方法
这项研究由中国科学院NIGLAS研究所的史坤教授领导，同济大学的关琦博士担任第一作者和合作者。研究团队采用机器学习叠加算法，整合了来自全球21439个河段的观测数据。这种方法使科学家能够重建不同河流环境（从源头溪流到大型河流系统）中溶解氧浓度的连续时间序列。数据涵盖1985年至2023年，提供了数十年尺度的氧气变化趋势。
淡水系统在维持水生生物和生物地球化学循环方面发挥着至关重要的作用。布莱恩·莫斯在其著作《淡水生态学：人类与介质——从过去到未来》[1]中指出，淡水水体在面积和体积上仅占全球总量的一小部分，但由于其在构成生物圈中的关键作用，却至关重要。本研究在此基础上，量化了河流健康的基本组成部分——氧气——随时间的变化。研究人员发现，全球氧气含量下降的趋势普遍存在且具有统计学意义，其中热带地区的损失最为严重。
热带河流受氧气流失影响最为严重
研究发现，南纬20°至北纬20°之间的热带河流，包括印度、东南亚和非洲部分地区的河流，氧气流失最为严重。这一结果令研究人员感到意外，因为科学家此前一直认为，纬度更高的河流——这些地区的升温通常更为剧烈——将面临最大的缺氧风险。然而，研究表明，热带河流的基线氧气浓度往往较低，因此当氧气水平持续下降时，它们尤其脆弱。再加上更快的缺氧速率，这些因素共同作用，增加了发生低氧事件的可能性，即氧气含量过低，无法维持多种水生生物的生存。
热带河流的脆弱性因其较高的水温而加剧，较高的水温会降低氧气的溶解度。彼得·A·克伦克尔在《水质管理》[2]中指出，在低氧浓度下，自净过程减缓，兼性微生物会转向效率较低的厌氧代谢。这种动态变化意味着，一旦热带河流开始缺氧，对河流健康的影响可能尤为严重。该研究的作者指出，应将热带河流视为旨在防止缺氧状况恶化的缓解措施的首要关注对象。
河流缺氧的驱动因素：气候变暖、热浪和水坝
气候变暖是导致观测到的氧气下降的主要因素，占总变化的62.7%，这主要是由于水温升高导致氧气溶解度降低。受温度、光照和水流影响的生态系统代谢贡献了12%的脱氧。该研究还考察了热浪事件，发现其占全球河流脱氧的22.7%。与平均气候温度相比，热浪使氧气损失速率增加了0.01 mg L⁻¹ decade⁻¹。
研究人员还调查了河流流量和水坝蓄水如何影响氧气下降。与正常流量相比，低流量和高流量条件均部分降低了脱氧速率。低流量条件下脱氧速率降低了18.6%，而高流量条件下则降低了7.0%。水坝的影响因水库深度而异：浅水库加速了氧气流失，而深水库则减缓了蓄水区的脱氧速率。这些发现凸显了气候和水文在塑造河流氧气动态方面的复杂相互作用。
水体缺氧的更广泛后果已在其他领域得到证实。例如，工业化农业和化肥径流在墨西哥湾造成了大片死区，氮和磷引发藻类大量繁殖，消耗氧气[3]。同样，对北方河流的研究表明，低溶解氧水平会显著降低蜉蝣等水生昆虫的存活率[5]，这表明缺氧会影响多个营养级。
对淡水生态系统和政策的影响
溶解氧的下降威胁着鱼类、生物多样性和河流的整体健康，并增加了缺氧事件发生的风险。研究表明，氧气的流失会扰乱对淡水生态系统至关重要的生物地球化学过程。研究人员表示，他们的发现为政策制定者制定应对全球河流缺氧问题的策略提供了科学依据。昆石教授在研究中指出：“热带河流应被视为旨在防止氧气消耗加剧的缓解措施的首要关注对象。”
氧气流失对生态环境的影响在其他地区也有类似的例子。例如，墨西哥湾曾出现过大片与农业径流相关的缺氧区，而工厂化养殖场被认为是营养污染的主要来源[4]。虽然这项研究并未直接考察污染源，但研究人员强调，氧气监测和管理对于保护淡水栖息地至关重要。作者总结道，还需要进一步研究以了解缺氧与其他压力因素（例如污染和水资源开采）之间的相互作用。
结论
该研究表明，河流缺氧是一个普遍存在的全球趋势，其主要驱动因素是气候变暖。热带河流面临的风险最大，但所有河流系统都受到不同程度的影响。研究人员呼吁持续监测河流氧气含量并采取适应性管理措施，以预测和应对未来的变化。
研究结果强调了在气候变化背景下维护水质的重要性。正如水质文献所述，妥善管理需要综合考虑多种变量，包括温度、流量和营养负荷[2]。该研究提供了一个基线，可用于衡量未来河流氧气含量的变化，并强调了持续关注这一全球淡水资源面临的新威胁的必要性。
参考
布莱恩·莫斯。“淡水生态学：人类与媒介——从过去到未来”
Peter A. Krenkel，《水质管理》
Mercola.com。“墨西哥湾是死亡地带和工厂”
childrenshealthdefense.org。“纳税人被迫承担清理大型农业公司化肥和动物粪便污染水体的账单”
penta@sun8.“北方河流风险评估的证据权重方法：整合多种压力源的影响”。《环境毒理学与化学》。2000年
5月15日发表在《科学进展》（Science Advances）上的一项研究报告称，过去四十年间，全球河流的溶解氧含量持续下降。这项由中国科学院南京地理与湖泊研究所（NIGLAS）史坤教授领导的研究，分析了1985年至2023年间收集的21439个河段的数据。研究表明，近80%的河流出现了缺氧现象，其中热带河流的缺氧程度最为严重。气候变暖被认为是造成这一现象的主要驱动因素，占观测到的缺氧量的62.7%。
这项研究对河流氧气动态进行了大规模评估，涵盖了各大洲的河流系统。研究人员利用机器学习叠加算法分析了近四十年的水质观测数据。分析结果显示，全球平均氧气浓度每十年下降0.045毫克升，78.8%的河段都出现了可测量的氧气损失。作者指出，研究结果表明，迫切需要制定旨在减缓淡水生态系统氧气流失的策略。
研究背景和方法
这项研究由中国科学院NIGLAS研究所的史坤教授领导，同济大学的关琦博士担任第一作者和合作者。研究团队采用机器学习叠加算法，整合了来自全球21439个河段的观测数据。这种方法使科学家能够重建不同河流环境（从源头溪流到大型河流系统）中溶解氧浓度的连续时间序列。数据涵盖1985年至2023年，提供了数十年尺度的氧气变化趋势。
淡水系统在维持水生生物和生物地球化学循环方面发挥着至关重要的作用。布莱恩·莫斯在其著作《淡水生态学：人类与介质——从过去到未来》[1]中指出，淡水水体在面积和体积上仅占全球总量的一小部分，但由于其在构成生物圈中的关键作用，却至关重要。本研究在此基础上，量化了河流健康的基本组成部分——氧气——随时间的变化。研究人员发现，全球氧气含量下降的趋势普遍存在且具有统计学意义，其中热带地区的损失最为严重。
热带河流受氧气流失影响最为严重
研究发现，南纬20°至北纬20°之间的热带河流，包括印度、东南亚和非洲部分地区的河流，氧气流失最为严重。这一结果令研究人员感到意外，因为科学家此前一直认为，纬度更高的河流——这些地区的升温通常更为剧烈——将面临最大的缺氧风险。然而，研究表明，热带河流的基线氧气浓度往往较低，因此当氧气水平持续下降时，它们尤其脆弱。再加上更快的缺氧速率，这些因素共同作用，增加了发生低氧事件的可能性，即氧气含量过低，无法维持多种水生生物的生存。
热带河流的脆弱性因其较高的水温而加剧，较高的水温会降低氧气的溶解度。彼得·A·克伦克尔在《水质管理》[2]中指出，在低氧浓度下，自净过程减缓，兼性微生物会转向效率较低的厌氧代谢。这种动态变化意味着，一旦热带河流开始缺氧，对河流健康的影响可能尤为严重。该研究的作者指出，应将热带河流视为旨在防止缺氧状况恶化的缓解措施的首要关注对象。
河流缺氧的驱动因素：气候变暖、热浪和水坝
气候变暖是导致观测到的氧气下降的主要因素，占总变化的62.7%，这主要是由于水温升高导致氧气溶解度降低。受温度、光照和水流影响的生态系统代谢贡献了12%的脱氧。该研究还考察了热浪事件，发现其占全球河流脱氧的22.7%。与平均气候温度相比，热浪使氧气损失速率增加了0.01 mg L⁻¹ decade⁻¹。
研究人员还调查了河流流量和水坝蓄水如何影响氧气下降。与正常流量相比，低流量和高流量条件均部分降低了脱氧速率。低流量条件下脱氧速率降低了18.6%，而高流量条件下则降低了7.0%。水坝的影响因水库深度而异：浅水库加速了氧气流失，而深水库则减缓了蓄水区的脱氧速率。这些发现凸显了气候和水文在塑造河流氧气动态方面的复杂相互作用。
水体缺氧的更广泛后果已在其他领域得到证实。例如，工业化农业和化肥径流在墨西哥湾造成了大片死区，氮和磷引发藻类大量繁殖，消耗氧气[3]。同样，对北方河流的研究表明，低溶解氧水平会显著降低蜉蝣等水生昆虫的存活率[5]，这表明缺氧会影响多个营养级。
对淡水生态系统和政策的影响
溶解氧的下降威胁着鱼类、生物多样性和河流的整体健康，并增加了缺氧事件发生的风险。研究表明，氧气的流失会扰乱对淡水生态系统至关重要的生物地球化学过程。研究人员表示，他们的发现为政策制定者制定应对全球河流缺氧问题的策略提供了科学依据。昆石教授在研究中指出：“热带河流应被视为旨在防止氧气消耗加剧的缓解措施的首要关注对象。”
氧气流失对生态环境的影响在其他地区也有类似的例子。例如，墨西哥湾曾出现过大片与农业径流相关的缺氧区，而工厂化养殖场被认为是营养污染的主要来源[4]。虽然这项研究并未直接考察污染源，但研究人员强调，氧气监测和管理对于保护淡水栖息地至关重要。作者总结道，还需要进一步研究以了解缺氧与其他压力因素（例如污染和水资源开采）之间的相互作用。
结论
该研究表明，河流缺氧是一个普遍存在的全球趋势，其主要驱动因素是气候变暖。热带河流面临的风险最大，但所有河流系统都受到不同程度的影响。研究人员呼吁持续监测河流氧气含量并采取适应性管理措施，以预测和应对未来的变化。
研究结果强调了在气候变化背景下维护水质的重要性。正如水质文献所述，妥善管理需要综合考虑多种变量，包括温度、流量和营养负荷[2]。该研究提供了一个基线，可用于衡量未来河流氧气含量的变化，并强调了持续关注这一全球淡水资源面临的新威胁的必要性。
参考
布莱恩·莫斯。“淡水生态学：人类与媒介——从过去到未来”
Peter A. Krenkel，《水质管理》
Mercola.com。“墨西哥湾是死亡地带和工厂”
childrenshealthdefense.org。“纳税人被迫承担清理大型农业公司化肥和动物粪便污染水体的账单”
penta@sun8.“北方河流风险评估的证据权重方法：整合多种压力源的影响”。《环境毒理学与化学》。2000年
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