长江下游干支流交汇处沉积物重金属生态风险-过程-源解析与差异化管理研究

《International Journal of Sediment Research》：A risk-process-source framework for diagnosing sediment heavy-metal hotspots in regulated river confluence networks: Evidence from the lower Yangtze River

　　

摘要

重金属通常在河流沉积物中富集，干支流交汇处的热点可能反映了源输入的相互作用、水动力连通性和沉积物滞留条件，但在受调控河流中，这些控制因素难以厘清。2021 年至 2023 年期间，调查了长江下游 14 个支流交汇处和 3 个干流断面表层 0–20 厘米沉积物中的 As、Hg、Cr、Pb、Cd、Cu 和 Zn。将生态风险评估、自组织映射（SOM）、K-均值聚类、沉积物地球化学、连通性分层对比和半定量正矩阵分解（PMF）整合到一个风险 - 过程 - 源框架中。大多数地点显示出低至中等程度的潜在生态风险，综合潜在生态风险指数（RI）值为 67.47–288.14。石头河（T8）是一个持续热点（RI = 701.30），主要由 Cd 和 Hg 驱动。在 T8 处，多种重金属在高硫化物和高有机质（OM）含量的沉积物中富集，这与强烈的局部负荷以及在交换受限条件下通过沉积和氧化还原过程可能增强的滞留一致。在半定量 PMF 解中，五个因子贡献了约 15%–26% 的模拟重金属质量，其中 F3 贡献最多。经过生态风险加权后，F2 成为最高优先级因子（～35%），其次是 F1（～25%）和 F4（～24%）。这种转变表明，源控制应优先考虑潜在生态风险，而不是仅仅考虑质量贡献。连通性和沉积物条件随后可以指导监测和干预实施的时间和地点，支持对研究交汇系统中沉积物重金属污染进行差异化管理。

金乔依|李义平|潘弘哲|白松|刘军|周宇轩|严海彬|谢新苗|娜塔莉亚·波利塔耶娃