《Journal of Geochemical Exploration》：Controls on heavy metal variability in a coastal mountainous river: Impacts of tides, typhoons, and anthropogenic activities
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潮汐山地河流沉积物中重金属浓度时空分异及台风-潮汐耦合影响机制研究，2016-2019年监测发现潮汐区重金属浓度显著高于非潮汐区，且台风期间浓度增幅达2-4倍，揭示沉积物粒径分选、水动力条件与人为输入的协同作用机制，提出动态流域综合管控策略。
李亚龙|苏妮|赵云|连二刚|李超|徐娟|尹萍|杨守业
上海师范大学环境与地理科学学院，中国上海200233
摘要
了解重金属的生态风险对于有效的环境管理至关重要。然而，潮汐过程和热带风暴对河流中重金属动态的联合影响仍知之甚少。本研究考察了中国东南部一条典型山区河流中沉积物中重金属的变化情况，旨在评估潮汐和台风对金属富集及生态风险的联合影响。结果表明，2016年至2019年间，重金属的生态风险没有显著的时间变化。然而，观察到了明显的空间差异：潮汐区域的重金属含量高于非潮汐区域。这种空间变化是由于沉积物成分的变化，如来源区域和粒度的变化，这些变化受潮汐过程驱动。粘粒部分的重金属浓度、富集程度和生态风险显著更高，因为金属更倾向于吸附在细粒颗粒上。在正常情况下，潮汐活动和人为输入主要影响重金属的分布。然而，在台风期间，沉积物移动加剧，导致重金属浓度增加2-4倍，环境污染风险增加。本研究结果表明，有效管理动态河流系统中的重金属污染需要采取一种综合方法，考虑沉积物成分、水动力条件以及人为活动。
引言
由于重金属的持久性、毒性和生物累积性，重金属污染已成为一个严重的全球性问题，对水生生态系统和人类健康构成重大威胁（Biney等人，1994年；Chaukura等人，2016年；Huang等人，2019年；Kumari和Bhattacharya，2023年；Li等人，2025a年）。值得注意的是，水环境中超过90%的重金属是通过悬浮颗粒物（SPM）和沉积物传输的（Pourabadehei和Mulligan，2016年）。因此，了解重金属如何被这些颗粒吸附、富集和传输对于有效的污染控制和风险评估至关重要。河流作为主要通道，将来自不同来源的颗粒物输送到湖泊、河口和海洋等沉积环境（Syvitski，2003年）。在河口系统中，潮汐动态在调节沉积物传输、河口形态、沉积学和水体混合方面起着关键作用（Wells，1995年；Hoitink和Jay，2016年；Hoitink等人，2017年）。同时，像台风这样的热带风暴通过增强风化、侵蚀和颗粒物传输对地表过程产生深远影响（Meyer等人，2017年；Milliman等人，2017年）。近年来，台风的降雨量极端且频率增加（Tu和Chou，2013年；Park等人，2014年），对沉积物和污染物通量有特别强的影响。尽管已有大量研究探讨了全球河流系统中颗粒物结合重金属的污染水平和来源（Cheng，2003年；Tian等人，2020年；Luo等人，2022年；Ren等人，2025年），但关于潮汐和热带风暴（尤其是台风）对河流系统中重金属浓度、富集程度和生态风险的联合影响仍存在显著的知识空白。
山区河流数量众多，占地球陆地面积的约20%，因此备受关注。这是因为它们对水系统有重要贡献，并且能迅速响应短时内的台风（Milliman等人，2017年）。本研究以中国东南部的一条代表性山区河流——牡丹溪为例，该河流受到潮汐动态的强烈影响，且经常受到台风的影响。选择这条沿海山区河流有几个原因：首先，牡丹溪流域具有稳定的地质构造和相对简单的岩石类型；其次，其下游和河口受到半日潮的强烈影响。本研究系统地探讨了河流沉积物中重金属浓度、富集程度和生态风险的空间和时间变化。研究有两个主要目标：（1）评估中国东南部一条代表性沿海山区河流中重金属浓度、富集程度和生态风险的空间和时间变化；（2）评估潮汐和极端气候事件（特别是台风）对河流系统中重金属浓度、富集程度和生态风险的影响。
区域背景
黑潮是一股强大的暖流，沿台湾东海岸向北流动，继续沿着东海大陆架延伸，最终到达冲绳海槽，其中一支分支流入台湾海峡（Li等人，2023a）。相比之下，由东亚冬季季风驱动的浙闽沿岸流（ZMCC）在冬季向南流动（Li等人，2016年）。在春季和夏季，东亚夏季季风将长江（Yangtze River）的细颗粒沉积物输送到
采样和粘土提取
2016年、2018年和2019年的夏季，从牡丹溪收集了表层河流沉积物、悬浮颗粒物（SPM）、土壤（地下5厘米处采样）和基岩（图1c）。在2016年9月15日至19日的台风期间，在距离河口约25公里的牡丹堰处，由于河流流量大，超出了潮汐区的影响范围，每隔1-2小时采集了23个连续的SPM样本。大约收集了20升水，并对这些SPM样本进行了分析重金属浓度、富集程度和生态风险的空间-时间变化
样品的元素组成见补充表1a-d。将沉积物的整体元素浓度标准化为UCC组成，以评估相对于UCC的富集程度（Rudnick和Gao，2003）。与UCC相比，牡丹溪样本中的Pb和Zn富集，而Co、Ni和Cr则贫乏（图S1）。此外，从潮汐区域和台风期间收集的沉积物显示出Pb、Zn和Cu的显著富集（图S1）。
结论与局限性
重金属对水生生态系统的健康和稳定性构成重大威胁。因此，制定有效的策略来管理河流中的重金属污染需要全面了解控制其浓度、富集程度和生态风险的因素。本研究同时考察了潮汐动态和极端台风事件——这是以往研究中较少涉及的结合。主要发现如下：
首先，
作者贡献声明
李亚龙：撰写——审稿与编辑，撰写——初稿，软件使用，数据获取，概念化。苏妮：撰写——审稿与编辑，资金获取，数据管理。赵云：撰写——审稿与编辑，数据管理。连二刚：撰写——审稿与编辑，资金获取。李超：撰写——审稿与编辑。徐娟：撰写——审稿与编辑，软件使用，方法论。尹萍：撰写——审稿与编辑。杨守业：撰写——审稿与
未引用的参考文献
Abotalib等人，2023
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文的研究工作。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（资助编号：42403051、42376170、42173008）和国家重点研发计划（编号：2022YFF0800504）的支持。
