富营养化湖泊微囊藻毒素风险卫星遥感评估研究取得进展
清洁饮水是保障人民生命健康的底线，也是联合国2030年可持续发展目标的具体目标之一（SDG 6.1）。受气候变化和人类活动双重影响下，全球许多湖泊普遍受到富营养化和蓝藻水华的困扰。蓝藻水华会释放大量的微囊藻毒素（MCs），MCs具有肝毒性，对肝脏、肾脏和其他器官造成损害，并促进肿瘤活性，国内外已报道多起由MCs引起的人或动物染毒事件。例如，2007年大规模有毒蓝藻水华暴发引发了我国无锡市饮用水危机，2014年美国俄亥俄州托莱多市由于供水中MCs含量过高，发布了“禁止饮用”通知。因此，开展湖泊饮用水源地MCs监测，对于水质安全和人类生命健康等都具有重要意义。然而迄今为止，绝大多数国家湖泊中的微囊藻毒素并未得到常规监测和评估。
中国科学院南京地理与湖泊研究所段洪涛研究员课题组沈明博士，针对我国东部富营养化湖泊微囊藻毒素风险卫星遥感评估开展研究并取得进展。研究成果近期以Microcystins risk assessment in lakes from space: Implications for SDG 6.1 evaluation为题发表在环境科学权威期刊Water Research。
该研究首先构建了“两阶段”微囊藻毒素健康风险遥感评估方案，即基于增强随机森林回归模型开发了藻蓝素浓度遥感估算模型（ERFR-PC）、基于OLCI估算的藻蓝素浓度构建了MCs的估算模型（PC2MCs），并在此基础上采用风险商（HQ）方法评估微囊藻毒素的健康风险性，模型总体精度（OA）达到95.65%，kappa系数为0.8930。
图1 微囊藻毒素健康风险遥感评估方案
将上述评估方案应用到OLCI卫星数据上绘制了东部大型自然湖泊的微囊藻毒素健康风险分布图。结果表明，东部大部分大型湖泊至少有一次出现了高于1个像素（300m 300m）的高风险。不过从湖泊面积来看，大多数水域高健康风险的频率仅为1%左右。这表明从微囊藻毒素的角度来看，大多数水域可以设定饮用水取水口，但是管理部门需要加强蓝藻水华防控。
该研究强调了卫星遥感在监测和评估微囊藻毒素风险以及确保饮用水安全方面的潜力，为推进全球清洁饮水目标（SDG 6.1）落实提供了数据基础和技术参考。
图2 中国东部湖泊微囊藻毒素高健康风险（a）检出情况和（b）频率空间分布
图3 中国东部湖泊微囊藻毒素高健康风险频率时间分布
该研究工作得到国家自然科学基金、江苏省自然科学基金和南京地理与湖泊研究所“十四五”青年人才托举项目等项目联合资助。