气候变化驱动下浅层地下水波动对重金属迁移转化的影响机制：SWAT-MODFLOW-MT3DMS耦合模拟研究

《Journal of Environmental Sciences》：Effects of climate-driven shallow groundwater fluctuations on heavy metal redistribution and migration: SWAT-MODLOW-MT3DMS coupling framework

本文构建了SWAT-MODFLOW-MT3DMS三维耦合模型，揭示了气候变化背景下浅层地下水波动（年变幅0.1-0.4米）通过改变水动力与水文地球化学场驱动重金属（Cd、Zn、Pb、As）再分布的机制。研究发现水位上升期重金属浓度显著降低，但至2029年超标面积将扩大1.59-4.75倍，为污染场地风险管理提供了科学依据。

　　

研究区域

研究区位于中国南方某废弃冶炼厂周边的河流汇水区域，总面积约15.42平方公里（图1a）。该区域属亚热带季风湿润气候，年降雨量约1500毫米，年均气温16-18°C。土地利用类型主要包括中低密度居民区（URML）、水域（WATR）和农业用地（AGRL）。土壤类型主要为...

地质条件与污染分布

基于钻孔岩心分析和区域数据，我们确定了场地及周边的主要地层结构以及浅层地下水分布特征。具体而言，地层从上至下包括人工填土层、黏土层和风化岩层。浅层地下水主要赋存于人工填土和黏土层中，并呈现从东北向西南的流动趋势（图1e）。此外，电阻率值存在显著变化...

结论

本研究通过综合野外调查与建模方法，系统揭示了气候变化与废弃铅锌冶炼场址水文过程的相互作用机制，阐明了这些过程影响重金属迁移转化的规律。研究发现：（1）研究区浅层地下水水位呈现季节性波动特征，这种水位变化可能归因于...

作者贡献声明

薛圣国：概念构建、研究监督、资源整合、项目管理、论文审阅。陈文婉：数据整理、形式分析、方法建立、初稿撰写、可视化呈现。向超：实地调查。李雪：实地调查。高文艳：方法构建、概念设计、论文审阅、调查实施。曾嘉晴：数据收集、实地调查、论文审阅、资源支持。

数据可用性

本研究涉及数据属于保密信息。

作者贡献声明

薛圣国：论文审阅、研究监督、资源整合、项目管理、概念设计。陈文婉：初稿撰写、可视化呈现、方法建立、形式分析、数据整理。向超：实地调查。李雪：实地调查。高文艳：论文审阅、方法构建、实地调查、概念设计。曾嘉晴：论文审阅、资源支持、实地调查、数据收集。

利益冲突声明

作者声明不存在任何可能影响本研究成果的已知经济或人际关系冲突。

作者担任本期刊编委会成员/主编/副主编/客座编辑，未参与本次论文的审稿决策或发表流程。

致谢

本工作获得国家自然科学基金（项目号42407549）和湖南省自然科学基金（项目号2024JJ1012）的资助。