为科学评估城市河流沉积物中重金属的分布特征、迁移规律及生态风险，本研究以中国佛山市雅瑶水道沉积物为研究对象，通过薄膜扩散梯度（DGT）和高分辨率孔隙水采样（HR-Peeper）技术获取沉积物剖面中溶解态与活性态铁（Fe）、锰（Mn）、镉（Cd）、锌（Zn）、铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）、铅（Pb）、砷（As）和钴（Co）的垂向分布特征。结合欧洲共同体参考局（BCR）连续提取法、DGT诱导沉积物通量（DIFS）模型及多维度污染评价指标，系统解析重金属的迁移通量、污染程度及生态风险。研究结果表明：活性态重金属主要赋存于Fe/Mn（氢）氧化物结合相，其中Zn、Ni、Cr与Fe/Mn呈现显著负相关（p < 0.001）。镉的生物有效性最高（89.17%），其沉积物-水界面（SWI）净扩散通量为正值，表明具有较高的释放风险。然而，基于DIFS模型计算Cd的R值极低，揭示尽管镉具有最大的释放潜力库，但释放速率较为缓慢。表层沉积物中多数样点的重金属总量显著高于背景值，污染源解析显示重金属主要来源于工业生产活动，同时农业面源和生活源亦具有重要贡献。综合四项污染评价指标发现，Cd是生态风险最突出的污染物，其次为Cu、Zn、Ni和As。研究强调应重点关注城市内河沉积物重金属复合污染风险，为政府实施精准修复提供理论依据。

上覆水与沉积物中pH、Eh和溶解氧（DO）的垂向分布

沉积物中DGT活性态铁、锰、砷、镉、钴、铬、铜、镍、铅和锌的垂向分布。虚线表示沉积物-水界面（SWI）。

本研究结合了薄层扩散梯度（DGT）和高分辨孔隙水采样（HR-Peeper）技术与传统评估方法，研究了城市河流沉积物中重金属（HMs）的分布、迁移及其潜在生态风险。结果显示，雅瑶水道上游的重金属浓度以及总磷（TP）、总氮（TN）和总硫（TS）等指标显著高于中游和下游，这与附近密集分布的模具、电镀和五金工厂密切相关。重金属的来源和相关性分析表明，重金属污染主要来源于工业活动，而农业和生活源也有一定贡献。总氮（TN）和总磷（TP）与所有重金属均呈正相关，镍（Ni）与锌（Zn）、镍（Ni）与铬（Cr）以及锌（Zn）与铬（Cr）之间表现出极显著的相关性（P < 0.001），推测这三种元素之间可能存在一定的同源性。DGT活性态重金属主要与铁/锰（氢）氧化物相关联，锌（Zn）、铬（Cr）和镍（Ni）与铁/锰呈显著负相关（p < 0.001）。根据欧洲共同体标准局（BCR）的分析结果，砷（As）的生物有效性最低，而镉（Cd）的生物有效性最高。重金属的R值表明，所有重金属均为“部分持久性”污染物，其中砷（As）的R值最高（0.554），而镉（Cd）的R值极低，表明砷的补充能力远大于镉。结合释放活性系数（RAC）值，砷（As）的释放速率最快，而镉（Cd）具有最大的释放潜力。此外，砷（As）、锰（Mn）和镉（Cd）在沉积物-水界面（SWI）的净扩散通量为正值，表明它们比其他重金属更易从沉积物中释放，具有更高的释放风险。综合四种污染评价指标的结果，镉（Cd）是污染程度最高且生态风险最大的重金属，其次为铜（Cu）、锌（Zn）、镍（Ni）和砷（As）。本研究为地方政府掌握河流重金属污染状况并制定相应的污染控制措施提供了参考依据。

Kang Liao, Weijie Li, Zhiwei Huang, Shu Lin,   Lingfang Fu, Wei Liu, Huaiyang Fang, Hong Deng, Comprehensive evaluation of the distribution, transport and ecological risk of heavy metals in intra-urban river sediments using high-resolution techniques, Environmental Pollution, journal homepage:www.elsevier.com/locate/envpol, https://doi.org/10.1016/j.envpol.2024.124808.

文章链接https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0269749124015227

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