中国东南沿海河流水质时空动态模式与驱动机制的SOM-PLS-SEM集成研究

本文推荐：研究创新性地整合自组织映射（SOM）与偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM），揭示了中国福建沿海河流水质的时空分异规律及驱动机制。结果表明，环境因子（温度/海拔/降雨）对全省水质改善呈显著负效应（路径系数?0.509），而人为因素（建设用地/农田）在河口区域表现出更强恶化作用（路径系数0.933），为海岸带水生态管理提供了新范式。

　　

Highlight

本研究通过融合自组织映射（SOM）与因果推断方法，系统解析了中国东南沿海典型区域——福建省49个监测站点（2021-2023年）河流水质的时空演变规律及其驱动机制。

Spatiotemporal dynamics of water quality

水质参数统计显示，总氮（TN）、氨氮（NH₃-N）和总磷（TP）平均浓度分别为2.361 mg/L、0.172 mg/L和0.095 mg/L，呈现显著空间异质性。SOM聚类将研究区划分为两个特征鲜明的水质区域，并成功捕捉到六项关键参数的季节性波动模式。

Effectiveness of the analytical framework proposed

相较于传统统计模型，本研究的SOM-PLS-SEM集成框架展现出三大优势：① 无需先验知识即可处理非线性水质数据；② 通过潜变量（如"环境因子"和"人为压力"）量化多维度驱动作用；③ 揭示河口区人为活动（路径系数0.933）对水质的恶化效应显著强于环境因子（?0.509）的改善作用。

Conclusion

研究证实：在省级尺度上，温度/海拔/降雨等环境要素主导水质变化；而在海岸带河口区，建设用地扩张与农业活动成为水质恶化的核心驱动力。该成果为沿海地区水生态系统精准治理提供了机器学习与因果推断融合的新思路。