Spatial distribution and immobilization-remobilization mechanisms of cadmium in mangrove sediments of the Qi’ao Island

ZE Lin; LI Rui; WU Qirui; YANG Zaizhi; TIAN Di; LIANG Zuobing; LI Shaoheng; GAO Lei; CHEN Jianyao

doi:10.11714/acta.snus.ZR20250183

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Spatial distribution and immobilization-remobilization mechanisms of cadmium in mangrove sediments of the Qi’ao Island

Research articles | 更新时间：2026-03-18

- Spatial distribution and immobilization-remobilization mechanisms of cadmium in mangrove sediments of the Qi’ao Island
- Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni Vol. 65, Issue 2, Pages: 56-65(2026)
- 作者机构：
  
  1.中山大学地理科学与规划学院，广东广州 510275
  2.中国科学院华南植物园，广东广州 510650
  3.中国科学院庐山植物园，江西九江 332900
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.11714/acta.snus.ZR20250183
  CLC： X55
- Received：01 September 2025，
  
  Revised：2025-10-12，
  
  Accepted：29 October 2025，
  
  Online First：06 January 2026，
  
  Published：25 March 2026
- 稿件说明：
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泽林,李睿,伍祺瑞等.淇澳岛红树林沉积物镉的空间分布特征和固定-再移动机制[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2026,65(02):56-65.

ZE Lin,LI Rui,WU Qirui,et al.Spatial distribution and immobilization-remobilization mechanisms of cadmium in mangrove sediments of the Qi’ao Island[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2026,65(02):56-65.
泽林,李睿,伍祺瑞等.淇澳岛红树林沉积物镉的空间分布特征和固定-再移动机制[J].中山大学学报(自然科学版)(中英文),2026,65(02):56-65. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20250183.

ZE Lin,LI Rui,WU Qirui,et al.Spatial distribution and immobilization-remobilization mechanisms of cadmium in mangrove sediments of the Qi’ao Island[J].Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni,2026,65(02):56-65. DOI： 10.11714/acta.snus.ZR20250183.

摘要

随着工业与城市化进程加快，镉（Cd）因其高毒性威胁到河口生态与人类健康；潮间带红树林作为河口典型湿地，是重金属地球化学循环的重要场所，但其对沉积物Cd迁移转化的调控机制尚不明确。鉴于此，本研究以珠江口淇澳岛潮间带为研究区域，系统分析了沉积物Cd全量及其地球化学形态的空间分异状况，利用薄膜梯度扩散技术（DGT）揭示了活性态Cd在上覆水-沉积物剖面的季节变化规律，旨在明确沉积物Cd空间分布规律及其固定-再移动的地球化学机制。结果表明：红树林沉积物Cd全量显著高于滩涂（

0.05），且沉积物Cd的地球化学形态以酸可溶态为主（37%~50%），此形态呈现出较强的再移动性与生物有效性；冬季时，锰（Mn）氧化物的还原溶解是导致表层沉积物活性态Cd质量浓度显著升高［（1.07±0.16） μg/L］的主要成因；而夏季高温条件下，有机质矿化促进硫酸盐还原生成CdS沉淀，则是造成活性态Cd质量浓度降低［（0.07±0.02） μg/L］的主要原因；红树林根系会截留悬浮颗粒物，高有机质、弱酸性的环境会促进Cd在沉积物中富集并抑制其再移动。本研究可为珠江口地区沉积物Cd污染防控以及红树林修复策略提供科学依据与理论支持。

Abstract

With the acceleration of industrialization and urbanization， cadmium （Cd） poses a serious threat to estuarine ecosystems and human health due to its high toxicity. As a typical estuarine wetland， the intertidal mangrove zone provides a pivotal place for the geochemical cycle of heavy metals， yet， the mechanisms regulating Cd migration and transformation in its sediments remain poorly understood. Focusing on the intertidal zone of Qi’ao Island in the Pearl River Estuary， this study systematically analyzed the spatial distribution of total Cd and its geochemical fractions in sediments. We applied the diffusive gradients in thin films （DGT） technique to investigate the seasonal variations of labile Cd across the overlying water-sediment interface， aiming to clarify the spatial pattern and the underlying geochemical mechanisms of Cd fixation and remobilization， thereby providing scientific guidance for regional pollution control. The results show that the total Cd concentrations in mangrove sediments are significantly higher than those in tidal flats （

0.05）. Cd is predominantly present in the acid-soluble fraction （37%-50%）， which exhibits high remobilization potential and bioavailability. In winter， the reductive dissolution of Mn oxides is identified as the primary driver for the significantly elevated DGT labile Cd concentration in surface sediments （1.07±0.16） μg/L. In contrast， under high-temperature conditions in summer， the mineralization of organic matter promotes sulfate reduction， leading to the formation of CdS precipitates as the primary control on the decrease in labile Cd concentration （0.07±0.02） μg/L. Moreover， mangrove roots retain suspended particles， and the associated organic-rich， weakly acidic environment facilitates Cd accumulation while suppressing its remobilization. This study provides a scientific basis and theoretical support for controlling sediment Cd pollution and formulating mangrove restoration rstrategies in the Pearl River Estuary.

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