导读：沉水植物衰退（SPD）已成为湿地生态系统地面临的普遍生态环境问题，但其对汞（Hg）及甲基汞（MeHg）生物地球化学过程的影响还尚未完全理解。本研究以贵州草海高原湿地为研究区，通过短期和年际的跟踪研究，在2022–2023年期间进行季节性的采样，结合了2014年研究的历史数据，系统追踪了SPD事件后水体与沉积物中Hg与MeHg的时间—空间—形态多尺度响应规律，揭示DOM分子特性和硫循环是驱动MeHg异常分布的核心因子。

图文摘要

从时间上来看，5月份和8月份孔隙水DOM特性变化模式并不相同，5月份（雨季）界面水和间隙水DOM芳香性增强，且CDOM占比也响应提升，相反，8月份（雨季+藻类爆发）界面水和孔隙水DOM芳香性和CDOM占比较低（图1）。

图1 植物衰退期孔隙水（A）和界面水（B）DOM特性

SIA-DOM_P中的类腐殖组分低于PIA-DOM_P（图2），这表明PIA-DOM较大比例的成分来源于浮游生物演化和陆地输入。相反，SIA-DOM_P中藻源性蛋白质组分的荧光强度高于PIA-DOM_P。此外，8月份沉积物界面水和孔隙水DOM具有显著高于其他时期的藻源性类蛋白质组分，这意味着积累了更多来自于藻类分解的类蛋白组分。

图2 植物衰退期孔隙水（A）和界面水（B）DOM组分（C1和C2为类腐殖质；C3代表类蛋白质组分）

在5月（雨季），界面水DHg浓度明显高于8月（界面水和间隙水DOM）。相反，8月份孔隙水DMeHg浓度显著高于其他月份的浓度，5月份最低，这分别于藻类生长与降雨径流增强时期相匹配。此外，SIA沉积物固相MeHg高于PIA，这表明Sed_PIA对甲基汞的保留能力更高。

图3 沉水植物衰退期间孔隙水（A、C）、界面水（B、D）的DHg和DMeHg浓度和固相颗粒（E）MeHg含量

SPD事件提高了沉积物-水界面的DHg浓度，其中，2月份SIA和PIA分别增长了24.02%和47.67%，而5月份分别增长了138.18%和89.92%（图4A）。5月份，界面水中DHg浓度显著增加，与雨季相吻合。2023年2月和5月，PIA-DMeHg显著下降，分别下降79.45%和61.52%，这表明DMeHg不遵循DHg的模式（图4C）。SPD后Sed_PIA和Sed_SIA的MeHg浓度分别显著下降了78.95%和47.17%（图4E）。而2014年沉积物颗粒中MeHg含量为0.44±0.01%，显著高于2023年（0.27±0.00%），这表明近年来地表沉积物MeHg的累积有所减少。

图4 沉水植物衰退前（2014）和衰退后（2023）界面水（A、C）和孔隙水（B、D）中DHg和DMeHg浓度，以及沉积物颗粒MeHg（E）和沉积颗粒物中MeHg与总汞的比值（F）变化

偏最小二乘路径模型（PLS-PM）结果表明，DOM特性对于甲基汞的产生的影响是积极的，其中，DOM中的类蛋白组分的贡献最为明显。DOM的芳香性则主要调控DHg在界面水中的积累。

沉水植物衰退事件引起汞和甲基汞在水和沉积物中的积极响应。在空间方面，PIA表现出沉积物Hg的增加和MeHg的减少，以及孔隙水与界面水中DHg和DMeHg浓度的降低。在时间分布上面，5月份呈现出孔隙水和界面水中DHg的增加，而8月份则表现出DMeHg积累的增加，形成了时间上的错配分布。在10年尺度上，沉水植物衰退后，沉积物-水界面处的DHg显著增加，而空隙水和沉积物中的DHg和MeHg显著减少。沉水植物衰退事件的发生具有偶然性，也是不可预料的，但是它重塑了高原湿地沉积物Hg和MeHg的分布模式，本研究强调将这一事件在未来纳入到高原湿地Hg风险评估当中的必要性。

原文链接

https://doi.org/10.1016/j.watres.2025.124638

联系作者

尹德良，副教授，贵州大学，Email：dlyin@gzu.edu.cn