傳統(tǒng)沉積物重金屬生態(tài)風(fēng)險評估方法受限于靜態(tài)特征，忽視生物有效性且依賴簡單指數(shù)，難以有效預(yù)測生態(tài)風(fēng)險。因此，本研究將薄膜擴散梯度（DGT）技術(shù)與物種敏感度分布（SSD）相結(jié)合，構(gòu)建了多層次生態(tài)風(fēng)險評估方法（MERA），并應(yīng)用于三峽庫區(qū)沉積物柱芯動態(tài)釋放過程中重金屬（As、Cr、Cu、Ni和Pb）短期與長期生態(tài)風(fēng)險的精準(zhǔn)量化。結(jié)果表明：下游區(qū)域五種重金屬總量及非殘渣態(tài)含量低于上、中游，而DGT有效態(tài)As與Ni呈現(xiàn)相反特征；DGT通量模型進一步證實沉積物對As的動態(tài)再補給能力顯著高于其他金屬。采用地累積指數(shù)、潛在生態(tài)風(fēng)險指數(shù)（PERI）、風(fēng)險評估編碼及修正PERI等傳統(tǒng)方法評估顯示，Cu和Ni為優(yōu)先污染物，上游區(qū)域生態(tài)風(fēng)險需優(yōu)先關(guān)注。然而，DGT-SSD-MERA通過風(fēng)險商值、聯(lián)合概率曲線及概率風(fēng)險評估揭示了差異性結(jié)果：短期內(nèi)單一金屬生態(tài)風(fēng)險可忽略，金屬混合物的生態(tài)風(fēng)險概率僅為0.31%；長期視角下，僅As在下游區(qū)域存在潛在生態(tài)風(fēng)險，金屬混合物生態(tài)風(fēng)險概率升至2.26%。因此，DGT-SSD-MERA明確將下游區(qū)域As生態(tài)風(fēng)險列為優(yōu)先關(guān)注。該方法為動態(tài)重金屬釋放條件下沉積物生態(tài)風(fēng)險的精細化評估提供了有效工具。

沉積物柱芯中DGT可提取態(tài)金屬濃度（CDGT）、孔隙水中金屬濃度（CPorewater）及不同深度的R值。

香溪河沉積物柱芯不同深度風(fēng)險商值評估結(jié)果。圖中紅色與藍色分別表征短期生態(tài)風(fēng)險與長期生態(tài)風(fēng)險的風(fēng)險商值，顏色越深表示風(fēng)險商值越高。

本研究利用DGT與DIFS模型系統(tǒng)闡明了香溪河沉積物中DGT有效態(tài)金屬的空間-垂向分布特征及其動態(tài)釋放規(guī)律，并構(gòu)建應(yīng)用了DGT-SSD-MERA方法。結(jié)果表明：五種金屬的總量及非殘渣態(tài)含量在下游區(qū)域均低于上游及中游；DGT有效態(tài)As濃度顯著高于Cr、Cu、Ni和Pb，并在下游區(qū)域達到峰值。五種金屬的擴散類型表現(xiàn)為“純擴散"或“部分維持"，指示沉積物補給能力有限。DIFS模擬進一步揭示，沉積物對As的再補給能力顯著強于其他重金屬，尤以下游區(qū)域最為突出。沉積物-水界面通量分析表明，沉積物在上游和下游區(qū)域均為As的源，存在釋放風(fēng)險。由于忽視生物有效性且受限于靜態(tài)評估，傳統(tǒng)方法將上游區(qū)域劃定為優(yōu)先關(guān)注區(qū)，Cu和Ni被認(rèn)定為優(yōu)先污染物。DGT-SSD-MERA評估結(jié)果則呈現(xiàn)顯著差異：（1）風(fēng)險商（RQ）初篩顯示，As在上游和中游區(qū)域存在長期低生態(tài)風(fēng)險，而下游區(qū)域在短期與長期均表現(xiàn)為低生態(tài)風(fēng)險；（2）聯(lián)合概率曲線（JPC）與風(fēng)險概率（RP）進一步確認(rèn)，僅下游河口區(qū)As存在長期低生態(tài)風(fēng)險；（3）金屬混合物的概率風(fēng)險分析（PRA）表明，生態(tài)風(fēng)險發(fā)生概率分別為0.31%（短期）和2.26%（長期），主要源自As，且集中于下游區(qū)域。傳統(tǒng)方法與DGT-SSD-MERA的差異主要歸因于復(fù)雜水環(huán)境中重金屬的動態(tài)釋放及DGT有效態(tài)金屬濃度的差異。綜上，DGT-SSD-MERA是評估復(fù)雜水環(huán)境沉積物重金屬生態(tài)風(fēng)險的有效工具。

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.