近日，我院“潇湘学者”特聘教授李忠武教授团队在水环境领域顶级期刊Water Research上发表题为“How do drying-wetting cycles influence availability of heavy metals in sediment? A perspective from DOM molecular composition”的研究论文，揭示了干湿交替驱动下河岸带沉积物溶解性有机质（Dissolved Organic Matter, DOM）影响重金属有效性的分子作用机制。黄梅博士为论文第一作者，李忠武教授为论文通讯作者，我校为论文第一署名单位，四川农业大学和湖南大学为合作研究单位。该研究工作得到了国家自然科学基金面上基金（51879103）项目的资助。
河岸带是重金属和DOM重要聚集场所之一，具有典型的“干湿交替”特征。干湿交替可能诱导河岸带沉积物DOM结构特征动态变化进而影响重金属环境行为与效应，然而相关分子机制此前尚不清楚。因此，该研究通过探究河岸带沉积物干湿交替下DOM分子组成变化规律、重金属形态变化特征、DOM与重金属响应关系，探讨了干湿交替-DOM组成结构-DOM与重金属结合行为三者之间的耦合机制。
研究发现，在干湿交替过程中，沉积物DOM中芳香性强、分子量高的化合物被保留，同时DOM中的N、S元素被释放或者被消耗（图1），从而对不同重金属环境行为产生差异性影响。一方面，DOM中强芳香性化合物与Cd形成复合物并与沉积物中矿物质结合，进而显著降低了Cd的有效性；另一方面，DOM中N、S的释放与消耗可通过引起重金属的共沉淀或促进重金属从DOM中释放转化为游离态，使得Cu和Zn的有效性基本保持不变。这些发现增加了对河岸带沉积物中重金属环境地球化学行为的认知，为河岸带沉积物重金属污染调控提供了重要的理论依据（图2）。
图1 干湿交替作用下DOM分子组成变化
图2 干湿交替作用下沉积物DOM对重金属的影响
原文链接：https://doi.org/10.1016/j.watres.2022.118671
供稿人：聂小东
审核人：周国华
