基于原位高分辨技术的东江流域沉积物-水界面重金属污染分布特征、来源解析及生态风险评价

本研究针对东江流域沉积物-水界面(SWI)重金属(HMs)污染问题，首次整合DGT、HR-Peeper和BCR技术，实现毫米级动态监测，结合DIFS模型和Pb同位素-PCA-PMF-RF多方法溯源，揭示下游Cd-Mn释放风险及三大污染源贡献（自然/农业42.6%、工业18.9%、复合人为38.5%），为饮用水源地治理提供新范式。

　　

东江流域作为华南4000万人的饮用水命脉，正面临沉积物重金属污染的隐形威胁。传统检测方法因采样破坏性难以捕捉界面动态过程，而工业排放、农业径流等复合污染源的贡献率长期存在争议。更棘手的是，看似"温和"的镉(Cd)污染可能通过铁锰氧化物还原突然释放，这种"化学定时炸弹"效应直接威胁供水安全。

广东某研究团队在《Environmental Pollution》发表的研究，开创性地将三种尖端技术"组装"成科研"显微镜"：扩散梯度薄膜技术(DGT)像高精度传感器实时捕捉重金属离子扩散通量，高分辨透析器(HR-Peeper)以毫米为单位扫描孔隙水化学图谱，而改进版BCR连续提取法则解码重金属在沉积物中的"囚禁方式"。研究团队沿562公里河道布设采样点，通过铅同位素指纹(²⁰⁶Pb/²⁰⁷Pb比值)结合机器学习驱动的PCA-PMF-RF模型，实现了污染源的"DNA鉴定"。

【关键发现】
Summary of the Study Area揭示下游沉积物中Cd、As超标最显著，其中Cd的生物有效态占比高达38%；
HMs Content显示锰氧化物还原区存在明显的Cd-Mn共释放现象，DGT测得的正扩散通量证实其持续向上覆水迁移；
Conclusions通过DIFS模型动力学参数证实，Cd的再补给速率(R)比传统方法预估高2-3个数量级，这种"沉积物泵"效应使得表层水Cd浓度可能在缺氧事件中暴增。

研究颠覆了两个认知：一是发现工业源贡献仅占18.9%，而农业活动与地质背景的复合作用才是主导；二是首次量化Mn-Cd耦合释放通量，其贡献占下游总风险的31%。该成果为SWI研究树立了"方法学标杆"，其构建的多尺度监测-模型预测-智能溯源框架，正在被应用于珠江三角洲其他水源地的风险预警系统。特别值得注意的是，团队开发的机器学习增强版PMF模型，将源解析误差从传统方法的±15%降至±7%，这项突破对全球流域重金属治理具有普适价值。