第七届青年地学论坛

沉积物中痕量金属的迁移释放过程影响着其在水生生态系统中的生物地球化学循环。然而，由于沉积物的空间异质性和大量微环境（microniche）的存在，精确识别痕量金属迁移释放过程难度较大，其中，高分辨获取沉积物微环境中痕量金属的浓度和分布是关键。梯度扩散薄膜（diffusive gradients in thin films, DGT）技术的发展已经可以实现原位高分辨获取复杂介质和界面处痕量金属及多种元素（如Fe、Mn、S等）的浓度和分布，为开展沉积物中迁移释放机制研究提供了有效支撑。
本实验利用DGT技术同步获取了沉积物中痕量金属元素及Fe、Mn、S的一维垂向分布（1D，5 mm）和二维高分辨分布（2D，~100 μm），发现Cd、Cu、Pb在沉积物-水界面处一维和二维的垂向浓度分布高度一致，在由水进入沉积物时浓度明显降低，而二维高分辨分布显示Cd、Cu、Pb浓度在横向呈现明显不均匀性。一维垂向分布显示Co、Fe、Mn在界面以下1-2 cm处浓度同步升高，而二维高分辨分布显示Co和Fe的浓度升高发生在不同的横向位置，Co和Mn的浓度升高则发生在相同的横向位置，说明Co的释放可能由氧化锰溶解控制而非氧化铁溶解。一维垂向分布显示多种金属在沉积物中同步出现浓度峰值，可能是由于微环境的存在导致痕量金属高度区域化的迁移释放。二维高分辨分布则首次观察到直径约为1 mm的沉积物微环境，其中Cu和Ni的迁移释放关联紧密，浓度分别达到250和100 nM，通过对比分析Fe、Mn、S在相应位置的高分辨浓度分布，发现Cu和Ni的释放可能是由于高度区域化的活性有机质降解而非铁锰氧化物溶解。综上，二维高分辨研究对精确识别痕量金属迁移释放关键环境地球化学过程具有重要意义。
 

梯度扩散薄膜技术,沉积物,迁移释放机制,高分辨