【產品應(ying)用】原位(wei)監測(ce)-物(wu)種敏感度分(fen)布(bu)評(ping)估(gu)沈積(ji)物重金(jin)屬(shu)生(sheng)態風(feng)險(xian)

傳(chuan)統(tong)沈積(ji)物重金(jin)屬(shu)生(sheng)態風(feng)險(xian)評(ping)估(gu)方法(fa)受(shou)限(xian)於靜(jing)態(tai)特(te)征，忽視(shi)生(sheng)物有(you)效(xiao)性且(qie)依(yi)賴(lai)簡(jian)單指數，難以(yi)有(you)效(xiao)預(yu)測生(sheng)態風(feng)險(xian)。因(yin)此(ci)，本研(yan)究(jiu)將薄膜(mo)擴(kuo)散(san)梯(ti)度（DGT）技術(shu)與(yu)物種敏感度分(fen)布(bu)（SSD）相(xiang)結(jie)合(he)，構(gou)建了(le)多(duo)層(ceng)次生(sheng)態風(feng)險(xian)評(ping)估(gu)方法(fa)（MERA），並應(ying)用於(yu)三(san)峽(xia)庫(ku)區沈積(ji)物柱(zhu)芯(xin)動(dong)態(tai)釋(shi)放過程(cheng)中重金(jin)屬(shu)（As、Cr、Cu、Ni和Pb）短(duan)期(qi)與(yu)長期(qi)生(sheng)態風(feng)險(xian)的(de)精(jing)準(zhun)量(liang)化。結(jie)果表明：下遊(you)區域(yu)五(wu)種重金(jin)屬(shu)總量(liang)及非(fei)殘渣態含量(liang)低(di)於(yu)上、中遊，而(er)DGT有(you)效(xiao)態As與(yu)Ni呈現(xian)相(xiang)反(fan)特(te)征；DGT通(tong)量(liang)模型進(jin)壹(yi)步證實(shi)沈(chen)積(ji)物對As的動(dong)態(tai)再(zai)補(bu)給能(neng)力顯著高於(yu)其他(ta)金(jin)屬。采用地(di)累(lei)積(ji)指數、潛在生(sheng)態風(feng)險(xian)指數（PERI）、風(feng)險(xian)評(ping)估(gu)編(bian)碼(ma)及(ji)修(xiu)正(zheng)PERI等傳(chuan)統(tong)方法評(ping)估(gu)顯示(shi)，Cu和(he)Ni為(wei)優先(xian)汙(wu)染物，上遊區域(yu)生(sheng)態風(feng)險(xian)需(xu)優先(xian)關(guan)註。然(ran)而，DGT-SSD-MERA通(tong)過風(feng)險(xian)商(shang)值、聯(lian)合概(gai)率(lv)曲線(xian)及(ji)概(gai)率(lv)風(feng)險(xian)評(ping)估(gu)揭(jie)示(shi)了(le)差(cha)異性結(jie)果：短期(qi)內單壹金(jin)屬生(sheng)態風(feng)險(xian)可(ke)忽(hu)略(lve)，金屬(shu)混合物的生(sheng)態風(feng)險(xian)概(gai)率(lv)僅為(wei)0.31%；長期(qi)視(shi)角(jiao)下，僅(jin)As在下遊(you)區域(yu)存在潛在生(sheng)態風(feng)險(xian)，金(jin)屬(shu)混合物生(sheng)態風(feng)險(xian)概(gai)率(lv)升(sheng)至2.26%。因此(ci)，DGT-SSD-MERA明(ming)確將下遊(you)區域(yu)As生(sheng)態風(feng)險(xian)列為優先(xian)關(guan)註。該方法為動(dong)態(tai)重金(jin)屬(shu)釋(shi)放條件(jian)下沈(chen)積(ji)物生(sheng)態風(feng)險(xian)的(de)精(jing)細(xi)化評(ping)估(gu)提供(gong)了(le)有(you)效(xiao)工具(ju)。

沈積(ji)物柱(zhu)芯(xin)中(zhong)DGT可(ke)提(ti)取(qu)態(tai)金(jin)屬濃(nong)度（CDGT）、孔隙(xi)水(shui)中金(jin)屬(shu)濃(nong)度（CPorewater）及不同深(shen)度的R值(zhi)。

香(xiang)溪(xi)河沈(chen)積(ji)物柱(zhu)芯(xin)不同深(shen)度風(feng)險(xian)商(shang)值評(ping)估(gu)結果。圖(tu)中紅(hong)色(se)與(yu)藍色(se)分(fen)別表征短期(qi)生(sheng)態風(feng)險(xian)與(yu)長期(qi)生(sheng)態風(feng)險(xian)的(de)風(feng)險(xian)商(shang)值，顏色(se)越(yue)深(shen)表示(shi)風(feng)險(xian)商(shang)值越(yue)高。

本研(yan)究(jiu)利用DGT與(yu)DIFS模型(xing)系(xi)統(tong)闡(chan)明了(le)香(xiang)溪(xi)河沈(chen)積(ji)物中DGT有(you)效(xiao)態金屬(shu)的(de)空間-垂向分(fen)布(bu)特(te)征及其動(dong)態(tai)釋(shi)放規律(lv)，並構(gou)建應(ying)用了(le)DGT-SSD-MERA方(fang)法(fa)。結(jie)果表明：五種金屬(shu)的(de)總量(liang)及非(fei)殘渣態含量(liang)在下遊(you)區域(yu)均(jun)低(di)於(yu)上遊及中(zhong)遊(you)；DGT有(you)效(xiao)態As濃(nong)度顯著高於(yu)Cr、Cu、Ni和Pb，並(bing)在下遊(you)區域(yu)達到峰(feng)值(zhi)。五種金屬(shu)的(de)擴散(san)類(lei)型(xing)表(biao)現(xian)為“純(chun)擴散(san)"或(huo)“部分(fen)維(wei)持(chi)"，指示(shi)沈(chen)積(ji)物補給能力有(you)限。DIFS模擬進壹步揭(jie)示(shi)，沈(chen)積(ji)物對As的再(zai)補(bu)給能(neng)力顯著強於其他(ta)重金(jin)屬(shu)，尤以(yi)下遊(you)區域(yu)最為突出。沈積(ji)物-水(shui)界面(mian)通(tong)量(liang)分(fen)析(xi)表(biao)明(ming)，沈(chen)積(ji)物在上遊和(he)下遊(you)區域(yu)均(jun)為(wei)As的(de)源，存在釋(shi)放風(feng)險(xian)。由(you)於忽(hu)視(shi)生(sheng)物有(you)效(xiao)性且(qie)受(shou)限(xian)於靜(jing)態(tai)評(ping)估(gu)，傳(chuan)統(tong)方法將上(shang)遊(you)區域(yu)劃定(ding)為(wei)優先(xian)關(guan)註區，Cu和Ni被認定為優先(xian)汙(wu)染物。DGT-SSD-MERA評(ping)估(gu)結果則呈現(xian)顯著差異：（1）風(feng)險(xian)商(shang)（RQ）初篩(shai)顯示(shi)，As在上遊和(he)中(zhong)遊(you)區域(yu)存在長期(qi)低(di)生(sheng)態風(feng)險(xian)，而(er)下遊(you)區域(yu)在短期(qi)與(yu)長期(qi)均表現(xian)為(wei)低(di)生(sheng)態風(feng)險(xian)；（2）聯(lian)合(he)概率(lv)曲線(xian)（JPC）與(yu)風(feng)險(xian)概(gai)率(lv)（RP）進壹(yi)步確認，僅下遊(you)河口區As存在長期(qi)低(di)生(sheng)態風(feng)險(xian)；（3）金(jin)屬(shu)混合物的概(gai)率(lv)風(feng)險(xian)分(fen)析(xi)（PRA）表(biao)明(ming)，生(sheng)態風(feng)險(xian)發(fa)生(sheng)概率(lv)分(fen)別為0.31%（短(duan)期(qi)）和2.26%（長期(qi)），主(zhu)要(yao)源自(zi)As，且集(ji)中(zhong)於(yu)下遊(you)區域(yu)。傳(chuan)統(tong)方法與(yu)DGT-SSD-MERA的差(cha)異主(zhu)要(yao)歸因於復雜(za)水(shui)環境(jing)中(zhong)重金(jin)屬(shu)的動(dong)態釋(shi)放及DGT有(you)效(xiao)態金屬(shu)濃(nong)度的差(cha)異。綜(zong)上，DGT-SSD-MERA是評(ping)估(gu)復雜(za)水(shui)環境(jing)沈(chen)積(ji)物重金(jin)屬(shu)生(sheng)態風(feng)險(xian)的(de)有(you)效(xiao)工具(ju)。

Xianqiang Lai, Songjun Guo, Meng Cui, Dongyu Xu, Bo Gao, Assessing ecological risk of heavy metals in sediment cores using in-situ monitoring and species sensitivity distribution, Environmental Research, Volume 283, 15 October 2025, 122091.