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薄膜扩散梯度(DGT)和高分辨率孔隙水采样HR-Peeper

更新时间:2022-11-24   点击次数:382次

富营养化和金属污染是的环境问题。由于沉积物中金属的高流动性,富营养化湖泊的金属污染风险较高,然而,沉积物中镉(Cd)的迁移机制尚不清楚。本研究利用薄膜扩散梯度(DGT)技术和高分辨率孔隙水采样(HR-Peeper)技术,对太湖沉积物中Cd的迁移转化进行了连续的月度监测。





2016年2月至2017年1月

太湖梅梁湾沉积物-水界面中溶解态和DGT有效态Cd的月分布


2016年3月至2017年1月

太湖梅梁湾DGT有效态S(-II)的季节变化

研究结果发现,在2月和3月沉积物中Cd具有高迁移率,这是由于升高的微生物活性导致Mn氧化物还原性溶解,Cd从沉积物中释放,DGT-Cd和Mn在沉积物不同深度的分布模式相似。



氧化还原条件对Cd迁移的影响


在5月和6月,观察到溶解态Cd浓度增加了两个数量级(约28 μg L-1),上覆水中的溶解态Cd浓度比设定的连续浓度标准高出约110倍。同时,在模拟厌氧条件下,溶解态Cd与溶解态有机物(DOM)的变化具有一致性和相关性,这有力地说明了现场观察到的Cd污染的突然爆发是由于沉积物中DOM与Cd的络合所致。NICA-Donnan模型进一步证实了这一点,5、6月份孔隙水中超过71%的Cd以Cd-DOM复合物形式存在。



Cd(II)与DOM的结合性质

随着Cd(II)浓度的变化,EEM吸收光谱的变化


利用荧光激发发射基质平行因子分析,在6月份的沉积物中鉴定出腐殖质-、色氨酸-和类酪氨酸三种DOM组分,其中Cd与类酪氨酸络合的组分稳定。研究采用傅里叶变换红外光谱和二维相关光谱进一步揭示了Cd与酚类O-H、烯烃C= C、醇类C-O、芳香类C-H和烯烃=CH基团的结合。


本研究将有效促进今后研究者对沉积物中Cd移动性的认识,并强调了富营养化湖泊中会出现突发Cd污染事件的风险。