水位波动湿地中重金属生物有效性的外部驱动因素及其概率生态风险研究

本研究针对水位波动湿地中重金属污染问题，通过分析土壤/沉积物中Co、Ni、Cu、Zn、Cd和Pb的生物有效性及其驱动机制，揭示了植被对重金属活化的促进作用，并首次提出Cd和Cu的生物有效性与其总含量存在非线性阈值关系（Cu: 46.98 mg·kg?1，Cd: 0.903 mg·kg?1）。研究结合DGT（扩散梯度薄膜技术）和概率风险评估（PRA），发现湿地整体生态风险较低（CPER=1.72E-15），为湿地重金属污染管控提供了科学依据。

　　

水位波动湿地作为陆地与水域的过渡带，是重金属富集的热点区域，其周期性干湿交替特性显著影响重金属的迁移转化行为。然而，当前对湿地中重金属生物有效性的驱动机制及其生态风险仍缺乏系统性认知。尤其在全球气候变化和人类活动加剧的背景下，湿地重金属污染问题日益突出，亟需揭示其环境行为与风险阈值。

针对这一科学问题，江西师范大学的研究团队以中国最大淡水湖鄱阳湖的水位波动湿地为研究对象，通过分析三种典型景观带（泥滩带、灰化薹草带和芦苇带）中6种重金属（Co、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb）的总含量与生物有效性（以DGT技术测定的有效态浓度为指标），结合冗余分析（RDA）和随机森林（RF）模型，解析了重金属富集与活化的关键驱动因素，并首次采用物种敏感性分布（SSD）和概率风险评估（PRA）量化了复合重金属的生态风险。

研究采用多学科交叉技术方法：1）野外采样结合室内分析，测定土壤理化性质及重金属总量；2）DGT技术原位获取重金属有效态浓度；3）基于USEPA ECOTOX数据库构建SSD曲线；4）运用RDA和RF模型识别关键环境因子；5）通过广义加性模型（GAM）拟合重金属总量与生物有效性的非线性关系。

研究结果揭示：1）重金属总量从陆地到湖泊呈递增趋势，而生物有效性显著降低，植被带（灰化薹草带和芦苇带）的Cd相对生物有效性最高（6.65E-3）；2）铁（Fe）是调控重金属富集的共性因子，而Cu和Cd的总量是影响六种重金属生物有效性的关键互作因子；3）Cu和Cd的生物有效性与其总量存在阈值效应——Cd在超过0.903 mg·kg^?1后生物有效性转为下降，而Cu在46.98 mg·kg^?1前后增速差异显著；4）概率风险评估显示，单一重金属风险顺序为Cu（9.63%）>Zn（9.42%）>Cd（4.43%），但复合风险极低（1.72E-15）。

该研究的创新性在于：1）首次发现水位波动湿地中植被通过根系分泌物（如有机酸）显著提升重金属生物有效性，挑战了传统认为植被仅具净化功能的观点；2）建立Cu和Cd的生物有效性阈值模型，为湿地重金属风险预警提供量化标准；3）将DGT技术与PRA方法结合，克服了传统风险评估的保守性局限。研究成果发表于《Ecological Indicators》，不仅为理解气候变化下湿地重金属归趋机制提供理论支撑，也为鄱阳湖等典型湿地的污染管控策略制定提供了关键技术参数。特别是发现的Cd活化潜力（当前均值0.503 mg·kg^?1低于阈值0.903 mg·kg^?1），提示需警惕未来Cd污染加剧可能引发的生态风险。