富營養(yǎng)化和金屬污染是的環(huán)境問題。由于沉積物中金屬的高流動性，富營養(yǎng)化湖泊的金屬污染風(fēng)險較高，然而，沉積物中鎘(Cd)的遷移機(jī)制尚不清楚。本研究利用薄膜擴(kuò)散梯度(DGT)技術(shù)和高分辨率孔隙水采樣(HR-Peeper)技術(shù)，對太湖沉積物中Cd的遷移轉(zhuǎn)化進(jìn)行了連續(xù)的月度監(jiān)測。

2016年2月至2017年1月

太湖梅梁灣沉積物-水界面中溶解態(tài)和DGT有效態(tài)Cd的月分布

2016年3月至2017年1月

太湖梅梁灣DGT有效態(tài)S（-II）的季節(jié)變化

氧化還原條件對Cd遷移的影響

在5月和6月，觀察到溶解態(tài)Cd濃度增加了兩個數(shù)量級(約28 μg L-1)，上覆水中的溶解態(tài)Cd濃度比設(shè)定的連續(xù)濃度標(biāo)準(zhǔn)高出約110倍。同時，在模擬厭氧條件下，溶解態(tài)Cd與溶解態(tài)有機(jī)物(DOM)的變化具有一致性和相關(guān)性，這有力地說明了現(xiàn)場觀察到的Cd污染的突然爆發(fā)是由于沉積物中DOM與Cd的絡(luò)合所致。NICA-Donnan模型進(jìn)一步證實了這一點(diǎn)，5、6月份孔隙水中超過71%的Cd以Cd-DOM復(fù)合物形式存在。

Cd（II）與DOM的結(jié)合性質(zhì)

隨著Cd（II）濃度的變化，EEM吸收光譜的變化

利用熒光激發(fā)發(fā)射基質(zhì)平行因子分析，在6月份的沉積物中鑒定出腐殖質(zhì)-、色氨酸-和類酪氨酸三種DOM組分，其中Cd與類酪氨酸絡(luò)合的組分穩(wěn)定。研究采用傅里葉變換紅外光譜和二維相關(guān)光譜進(jìn)一步揭示了Cd與酚類O-H、烯烴C= C、醇類C-O、芳香類C-H和烯烴=CH基團(tuán)的結(jié)合。

本研究將有效促進(jìn)今后研究者對沉積物中Cd移動性的認(rèn)識，并強(qiáng)調(diào)了富營養(yǎng)化湖泊中會出現(xiàn)突發(fā)Cd污染事件的風(fēng)險。