【产品应用】原位监测-物种敏感度分布评估沉积物重金属生态风险

传统沉积物重金属生态风险评估方法受限于静态特征，忽视生物有效性且依赖简单指数，难以有效预测生态风险。因此，本研究将薄膜扩散梯度（DGT）技术与物种敏感度分布（SSD）相结合，构建了多层次生态风险评估方法（MERA），并应用于三峡库区沉积物柱芯动态释放过程中重金属（As、Cr、Cu、Ni和Pb）短期与长期生态风险的精准量化。结果表明：下游区域五种重金属总量及非残渣态含量低于上、中游，而DGT有效态As与Ni呈现相反特征；DGT通量模型进一步证实沉积物对As的动态再补给能力显著高于其他金属。采用地累积指数、潜在生态风险指数（PERI）、风险评估编码及修正PERI等传统方法评估显示，Cu和Ni为优先污染物，上游区域生态风险需优先关注。然而，DGT-SSD-MERA通过风险商值、联合概率曲线及概率风险评估揭示了差异性结果：短期内单一金属生态风险可忽略，金属混合物的生态风险概率仅为0.31%；长期视角下，仅As在下游区域存在潜在生态风险，金属混合物生态风险概率升至2.26%。因此，DGT-SSD-MERA明确将下游区域As生态风险列为优先关注。该方法为动态重金属释放条件下沉积物生态风险的精细化评估提供了有效工具。

沉积物柱芯中DGT可提取态金属浓度（CDGT）、孔隙水中金属浓度（CPorewater）及不同深度的R值。

香溪河沉积物柱芯不同深度风险商值评估结果。图中红色与蓝色分别表征短期生态风险与长期生态风险的风险商值，颜色越深表示风险商值越高。

本研究利用DGT与DIFS模型系统阐明了香溪河沉积物中DGT有效态金属的空间-垂向分布特征及其动态释放规律，并构建应用了DGT-SSD-MERA方法。结果表明：五种金属的总量及非残渣态含量在下游区域均低于上游及中游；DGT有效态As浓度显著高于Cr、Cu、Ni和Pb，并在下游区域达到峰值。五种金属的扩散类型表现为“纯扩散"或“部分维持"，指示沉积物补给能力有限。DIFS模拟进一步揭示，沉积物对As的再补给能力显著强于其他重金属，尤以下游区域最为突出。沉积物-水界面通量分析表明，沉积物在上游和下游区域均为As的源，存在释放风险。由于忽视生物有效性且受限于静态评估，传统方法将上游区域划定为优先关注区，Cu和Ni被认定为优先污染物。DGT-SSD-MERA评估结果则呈现显著差异：（1）风险商（RQ）初筛显示，As在上游和中游区域存在长期低生态风险，而下游区域在短期与长期均表现为低生态风险；（2）联合概率曲线（JPC）与风险概率（RP）进一步确认，仅下游河口区As存在长期低生态风险；（3）金属混合物的概率风险分析（PRA）表明，生态风险发生概率分别为0.31%（短期）和2.26%（长期），主要源自As，且集中于下游区域。传统方法与DGT-SSD-MERA的差异主要归因于复杂水环境中重金属的动态释放及DGT有效态金属浓度的差异。综上，DGT-SSD-MERA是评估复杂水环境沉积物重金属生态风险的有效工具。

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.