1. 研究范围
气候变化正在加剧极端天气事件的发生，包括强降水、热浪和干旱，威胁着淡水质量与人类健康1,2,3,4,5。降水模式的变化不仅增加了冬季洪水的频率，还导致夏季出现更长时间的干旱。干旱导致淡水体的水位下降和水体停留时间延长，从而引起水生生态系统的剧烈变化，并对人类健康构成直接威胁6,7,8,9。相反，水资源短缺也可能加剧人为活动产生的污染，不仅增加了地表淡水及地下水中污染物的浓度9,10，还放大了这些污染物的毒性和生物累积潜力11。污染物之间的协同作用可进一步增强淡水水源的污染程度，并增加用水者的风险12。
这些挑战凸显了需要对淡水保护和管理采取综合方法，尤其是在水资源日益短缺和环境压力不断增大的背景下。这包括改进淡水质量的评估与监测，了解水中污染物的产生、分布、迁移及其影响，并评估其潜在的生态效应和人体健康风险。与此同时，水生态系统的有效管理需要可持续的富营养化控制、生态系统修复以及生态系统服务保护方法。开发并评估替代水源（如用于灌溉的雨水或经过处理的废水），以及开发有效的污染物去除技术和安全用水方法，对于在气候变化条件下增强应对水资源短缺的韧性变得越来越重要13,14,15。然而，雨水中的污染物16以及废水中污染物去除效率不高的问题仍然带来生态和健康风险17,18。
在此研究范围内，本特刊"水与社会：气候变化背景下淡水质量面临的挑战"旨在汇集关于在气候变化背景下获取高质量淡水所面临挑战的跨学科研究成果，特别关注全球变暖以及干旱期延长所带来的影响。地表水和地下水系统的水位下降增加了水质和污染方面的脆弱性19,20,21，同时也预计有害事件的发生将更加频繁22，尤其是在较长的高温期，湖泊和水库中的蓝藻水华现象加剧23,24,25,26，对当地社区的健康造成严重影响27,28,29,30。本特刊探讨了多个研究主题，包括湖泊水质监测与评估[贡献1、7]、富营养化管理与湖泊修复[贡献1、3]、潜在有毒元素的出现、分布及迁移性[贡献4、5、6]、稀土元素被水生生物吸收及其影响和潜在生态风险[贡献2]、淡水生态系统及其相关生态系统服务的可持续管理与保护[贡献3、6]，以及吸附材料在雨水处理中的应用[贡献8]。
2. 研究成果
Koreivien?等[贡献1]运用动态模型探索了立陶宛富营养化湖泊Simnas湖的不同修复干预措施。然而，去除蓝藻水华和收集挺水植物均未能显著降低叶绿素a和磷的浓度，而减少50%的外源磷输入则通过降低这两项参数指标而显著改善了水质。该研究因此表明，在流域尺度上减少营养盐对于浅水富营养化湖泊的修复至关重要，并需要持续监测和综合湖泊管理的支持。Viana等[贡献2]研究了与电子废物浸出液相关的污染水平下镧(Y)对Ulva sp.的吸收和作用，探讨了与稀土元素相关的新兴环境风险。Ulva sp.可去除高达86%的镧，尽管其生长未受到显著影响，但镧暴露损害了光合作用，并引发了氧化胁迫和细胞损伤。这些发现强调了稀土元素污染对水生生态系统健康和水质可能产生的潜在影响，尤其是在受电子废物和工业排放影响的环境中。Grochowska和Augustyniak-Tunowska[贡献3]考察了波兰D?ugie湖修复效果的长期维持情况，该湖此前曾遭受严重的废水污染破坏。水生植物Elodea nuttallii近期的入侵对水质、生物多样性和生态系统服务产生了负面影响。在生长季节内反复去除过量的水生植物生物量有助于控制其生长并从生态系统中去除营养物。结果表明，定期去除生物量可以维持水质，并保持湖泊的生态、美学和休闲价值。Vicq等[贡献4]评估了巴西铁矿四角地区Velhas河和Paraopeba河流域的地表水质，该地区深受采矿和城市化的影响。样品显示受到潜在有毒元素的污染，包括砷、镉、铬、镍、铅和锌，其中若干浓度超过了国家和国际水质标准。空间分析和地球化学分析将污染归因于自然地质源和人为活动，尤其是采矿和未经处理的城镇排放。污染热点地区及脆弱的农村和近郊社区的识别为水质监测、风险管理和有针对性的缓解策略提供了宝贵的依据。Rajkowska-My?liwiec等[贡献5]调查了波兰两个不同营养状态的湖泊中铅和镉的浓度、分布和迁移性，研究了水体、沉积物、芦苇和鱼类组织。两种金属均表现出较低的生物有效性，在所研究的鱼类物种中未发现生物放大作用的证据。芦苇因其能在根部累积这些金属的特性，显示出作为铅和镉污染生物指示剂的潜力。研究指出，可食用鱼类组织中的铅和镉浓度远低于欧盟(EU)安全限值，对消费者不构成重大健康风险。Kluska和Jab?ońska[贡献6]评估了波兰?wider河地表水和底层沉积物中潜在有毒金属的污染情况，同时考虑了环境风险和对旅游开发的影响。尽管水体中的金属浓度仍低于允许标准，但在下游河段观察到较高的水平，该区域城市化程度较高且旅游活动更为密集。沉积物分析表明整体为轻度污染，局部区域受锰和锌的中等污染，反映了自然和人为的双重影响。研究结果强调了持续监测和可持续管理措施的重要性，以在保护河流生态价值的同时维护水质并支持旅游业发展。Abalasei等[贡献7]利用2020年至2024年间监测的物理和化学参数评估了罗马尼亚Chirita湖的水质。结果表明所监测指标存在显著的季节性变化，但有机物和电导率在多个季节中持续影响水质。该湖被归类为仅需物理处理和消毒，尽管已识别出季节性富营养化风险。研究强调了持续监测的重要性，以支持有效的水资源管理并预防富营养化。最后，Santos等[贡献8]综述了吸附材料在收集的雨水处理中的应用，作为一种可持续策略以补充常规供水并在水资源日益短缺的背景下增强水的韧性。综述重点聚焦于碳基材料、表面改性矿物基质和生物吸附剂，并指出去除效率与吸附过程的发生有关，这取决于材料特性、溶液化学、污染物形态之间的相互作用，同时也与同时发生的多种去除机制有关。研究强调了探索新型吸附材料以改善雨水质量并实现安全利用的重要性。
总之，本特刊提供了多学科视角，包含关于如何应对淡水系统中气候变化挑战的研究见解，以及在水资源短缺期间如何维持水质和利用可用水资源的途径。
