溶解有机质(DOM)对乌江梯级水库重金属分布的影响机制及其生态风险评估

本研究针对喀斯特河流重金属污染问题，通过系统分析乌江流域11种重金属(loid)s的时空分布特征，揭示了溶解有机质(DOM)分子特征与梯级水库建设的协同作用机制。研究发现自然源金属(Cr/Co/Cu等)在上游水库富集，人为源元素(As/Hg/Sb)在下游累积，证实DOM通过形成金属络合物(如Fe-DOM复合物)显著影响重金属迁移转化，为流域重金属风险评估体系纳入DOM参数提供了科学依据。

　　

在喀斯特地貌广布的西南地区，乌江作为长江南岸最大支流，正面临着重金属污染与梯级水库建设的双重挑战。喀斯特地区复杂的地下管道网络使污染物迁移路径难以追踪，而流域内11级水坝形成的"西电东送"工程更改变了重金属的自然循环模式。更棘手的是，溶解有机质(DOM)这类具有羧基/酚羟基等活性基团的"双面侠"，既能通过络合作用固定重金属，又能增强其生物有效性，使得传统风险评估体系频频失灵。

为破解这一难题，中国科学院地球化学研究所的研究团队在《Journal of Hazardous Materials》发表的研究中，首次系统揭示了DOM分子特性与水库运行参数如何共同导演重金属的"迁徙大戏"。研究采用电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)测定水/沉积物中11种金属含量，结合三维荧光光谱(EEM)解析DOM组分特征，通过Pearson相关性分析和主成分分析(PCA)追溯污染源，并运用地累积指数法评估生态风险。

重金属的时空变奏曲
水相中重金属含量(0.02~11.57 μg·L^-1)虽低于地表水Ⅲ类标准，但沉积物中(0.25~196.68 mg·kg^-1)普遍超出背景值。空间上呈现鲜明分异：自然源金属(Fe/Co/Cu等)在上游水库因大坝拦截形成"富集岛"，而人为源元素(As/Hg/Sb)在下游矿区形成"污染走廊"。时间维度上，水体金属秋季浓度比春季高31.5%，沉积物则呈现相反季节模式。

DOM的幕后操控
研究发现水库年龄与水力停留时间(HRT)会"驯化"DOM特性：上游水库积累更多低分子量蛋白类组分，这些"活跃分子"与Fe/Cu/Cd等金属形成可溶性络合物，使水体金属浓度提升2-3倍。沉积物中DOM则扮演"磁铁"角色，其芳香度指数(SUVA₂₅₄)每增加1个单位，结合态Pb/Ni含量就上升15%。

风险的重新定义
虽然当前整体生态风险较低，但Sb在水体中的迁移能力被严重低估，而沉积物中As/Cd/Hg的潜在毒性被DOM掩盖。研究提出必须修正传统评估模型，建议将DOM荧光组分(FI>1.8)作为高风险金属的"预警信号"。

这项研究不仅为喀斯特河流治理提供了"污染地图"，更开创性地建立了DOM-水库-重金属的三元作用框架。其价值正如作者Ting Wang强调的："当我们在评估大坝生态影响时，不能只盯着水力发电量，更要关注那些看不见的DOM分子如何悄悄改写重金属的命运剧本。"该成果对正在规划中的长江流域梯级开发具有重要警示意义，特别是提醒决策者在"双碳"目标下，水电开发必须配套建立基于DOM特性的金属污染防控体系。