疫情封锁下渤海湾海岸带水质响应机制解析：基于人类活动减量驱动的非点源污染控制研究

本研究针对新冠疫情封锁期间人类活动骤减这一特殊情境，创新性地采用准分析算法(QAA)和Sentinel-2卫星遥感技术，构建了渤海湾2017-2023年水透明度(ZSD )时空数据集。通过随机森林(RF)和偏最小二乘路径模型(PLS-PM)解析自然效应、人为压力与政策管理的交互机制，发现封锁期水质透明度提升52.4%，港口运输成为关键人为因子，为海岸带非点源污染(NPS)管控提供了量化依据。

　　

研究背景
海岸带作为陆海交互的敏感区域，长期承受着非点源污染(NPS)的复合压力。这类污染源因具有扩散性、随机性和隐蔽性特征，成为全球海岸带环境治理的难点。新冠疫情意外创造了人类活动"自然实验场"：2020-2022年封锁措施导致城市交通量锐减，但港口物流因保供需求持续运转，这种差异化的人类活动模式为解析海岸带NPS污染源贡献提供了独特契机。

渤海湾作为我国工业化程度最高的半封闭海湾，其水质变化具有典型代表性。传统监测手段难以捕捉突发环境事件的时空动态，而卫星遥感技术凭借广覆盖、高频次优势，成为重建水质演变过程的利器。水透明度(Z_SD
)作为综合反映水体光学特性的指标，与悬浮物、藻类丰度等参数密切关联，被联合国可持续发展目标SDG 6.3.2列为关键评价参数。

技术方法
研究团队采用准分析算法(QAA)处理Sentinel-2卫星数据，构建2017-2023年月尺度Z_SD
数据集。通过Hydrolight模拟验证模型精度(R²
=0.89)。整合气象、海洋动力、工业排放等多元数据，运用随机森林识别关键驱动因子，并采用偏最小二乘路径模型(PLS-PM)解析自然效应、人类活动与政策管理的多路径作用机制。

研究结果
空间分布
年际Z_SD
空间格局显示近岸与中央水域差异显著，这种分异源于陆源输入、沉积物再悬浮和港口活动的协同作用。天津港、曹妃甸港等区域形成明显的低透明度"热点区"。

模型性能
QAA模型在典型光学条件下(a <1.0 m^-1
)表现稳定，高吸收系数区域出现的偏差主要源于水体组分非线性相互作用。

主要发现

1. 封锁期(2020-2022)Z_SD
   较前三年提升52.4%，且改善效应持续至2023年，但存在空间异质性——港口邻近区域改善幅度低于城市近岸区。
2. 特征重要性分析显示港口运输权重显著，因其享受政策豁免维持运营，而城市交通受限使道路径流污染负荷降低。
3. PLS-PM路径分析揭示：当人为干扰受抑制时，海温、风速等自然因子通过调节水体混合强度间接影响NPS污染输运。

结论与意义
该研究首次量化了疫情防控措施对海岸带NPS污染的"自然实验"效应，证实短期人类活动调控可产生持续环境效益。发现港口活动作为"政策敏感型"污染源的特殊性，为《海洋环境保护法》修订提供了实证依据。建立的"卫星遥感+机器学习+路径分析"技术框架，为复杂人类-自然耦合系统的环境效应解析提供了方法论范式。研究成果发表于《Water Research》，对后疫情时代海岸带精准治理具有重要指导价值。