随着对寒区湖泊研究的不断深入，污染物在冰封期表现出的特异性行为已引起学界关注。然而，目前多数寒区湖泊的污染物模拟模型研究仍以非冰封期为主，因此补全污染物在寒区湖泊的全季节连续模拟具有重要意义。东北地理所水环境健康与模拟学科组基于前期对抗生素和多环芳烃两类污染物在寒区湖泊全季节的环境机理研究，在查干湖创新性的构建了全季节的水动力-新污染物耦合模型，补全了模型的冰封模块，首次精准刻画新污染物在寒区湖泊的全季节连续性时空动态，探究其季节性驱动机制并预测其潜在风险。

研究团队选取了两种代表性污染物，基于其环境行为特征，运用Delft 3D软件平台，自主研发冰封模块和新污染物模块，构建寒区湖泊全季节水动力-新污染物耦合模型。基于查干湖实际污染现状设计了差异化情景模拟，分别为：外源污染负荷削减；减少内源污染释放；引水调控方案改变。通过三类措施的情景模拟，探究查干湖污染治理的有效路径，以及污染物是否存在风险跃迁的潜在危害。

图1 寒区湖泊全季节水动力-污染物耦合建模框架

该模型对污染物浓度模拟的 Kling-Gupta 效率（KGE）均超过 0.5。系统模拟与数据分析表明：

（1）湖泊引水并非简单稀释，经“早期扰动、中期异质和长期稳定”三阶段，湖流被重构，沉积物减少，最终实现全湖污染物风险减半。

（2）底泥清淤能快速削减沉积物中的易释放污染库，但效率随清淤深度增加而递减。外源削减在秋季输入高峰效果更显著。

（3）沉积物有机碳吸附能力稳定，可有效缓冲污染物风险。但当外源输入超过其吸附饱和容量（约45倍基线），沉积物将由“汇”转为“源”。

图2 引水调控早期抗生素风险指数的空间分布与基准情况对比

图3 引水调控中期抗生素风险指数的空间分布与基准情况对比

图4 引水调控后期抗生素风险指数的空间分布与基准情况对比

图5 内外源削减下湖泊内部污染物浓度变化

图6 外部负荷倍数增加下NAP的相对风险

本研究是针对寒区湖泊全季节水动力-新污染物耦合模型的构建与创新性实践，研究结果为查干湖等寒区湖泊的污染控制和工程规划提供了科学支持，同时也为全球季节性冰封湖泊中新兴污染物的污染研究和管理提供了方法学参考。

相关研究成果发表于国际知名期刊Water Research（中国科学院一区TOP，IF=12.4），由水环境健康与模拟学科组的硕士研究生李杰（第一作者）、张敬杰研究员（通讯作者）以及特别研究助理鞠含俞（通讯作者）等共同完成。研究得到了国家自然科学基金面上项目（42471089）、国家自然科学基金国际(地区)合作与交流项目（4231101419）、吉林省国际科技合作项目（20240402026GH）及吉林省青年人才托举工程（QT202330）的资助。

论文信息如下：

Jie Li, Peixin Wang, Lili Jiang, Hanyu Ju*, Xuemei Liu, Guangxin Zhang, Erik de Goede, Jingjie Zhang*. Ice-Covered Lakes, Hidden Threats: Seasonal Fate and Risks of Antibiotics and PAHs. Water Research, 2025

链接：

https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.125477