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

泽林; 李睿; 伍祺瑞; 杨再智; 田帝; 梁作兵; 李绍恒; 高磊; 陈建耀

doi:10.11714/acta.snus.ZR20250183

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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

更新时间：2026-01-04

- 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
- Spatial distribution and immobilization-remobilization mechanisms of cadmium in mangrove sediments of the Qi’ao Island
- 中山大学学报(自然科学版)(中英文) 2025年页码：1-10
- 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：
  
  泽林（2000年生），男；研究方向：环境地球化学；E-mail：zelin@mail2.sysu.edu.cn
  高磊（1986年生），男；研究方向：环境地球化学；E-mail：gaolei@scbg.ac.cn；
  陈建耀（1966年生），男；研究方向：水文地质；E-mail：chenjyao@mail.sysu.edu.cn
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金(42577083);广东省基础与应用基础研究基金(2024B1515020030);中国科学院青年创新促进会会员(2022352);国家重点研发计划(2023YFC3709005;2023YFC3709002)
- DOI：10.11714/acta.snus.ZR20250183
  中图分类号： X55
- 收稿：2025-09-01，
  
  修回：2025-10-12，
  
  录用：2025-10-29，
  
  网络出版：2026-01-04，
- 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/OL]. 中山大学学报(自然科学版)(中英文), 2025,1-10.

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/OL]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2025, 1-10.
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/OL]. 中山大学学报(自然科学版)(中英文), 2025,1-10. 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/OL]. Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2025, 1-10. 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研究尚不明确。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 piv

otal 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.

关键词

Keywords

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戴岩，孙宁宁，王郑，等， 2021 . 硫对环境介质中重金属环境行为的影响研究进展［J］. 应用化工， 50 （ 12 ）： 3411 - 3413+3419 .

方圣琼，胡雪峰，徐巍，等， 2005 . 长江口潮滩沉积物的性状对重金属累积的影响［J］. 环境化学， 24 （ 5 ）： 586 - 589 .

付涛，梁海含，牛丽霞，等， 2022 . 夏季珠江口沉积物-水界面重金属分布特征及其影响因子研究［J］. 海洋学报， 44 （ 10 ）： 182 - 192 .

黄建枝，葛小鹏，王东升， 2013 . 水动力条件下重金属在沉积物上的吸附及其形态分布与转化［J］. 环境工程学报， 7 （ 6 ）： 2025 - 2032 .

罗松英，李秋霞，邱锦坤，等， 2022 . 南三岛土壤-红树植物系统中重金属形态特征及迁移转化规律［J］. 生态环境学报， 31 （ 7 ）： 1409 - 1416 .

毛凌晨，叶华， 2018 . 氧化还原电位对土壤中重金属环境行为的影响研究进展［J］. 环境科学研究， 31 （ 10 ）： 1669 - 1676 .

孟昭福，张院民，邓晶， 2011 . 草酸对不同土壤中Cd Zn吸附及其交互作用影响的初步研究［J］. 农业环境科学学报， 30 （ 11 ）： 2265 - 2270 .

倪志鑫，张霞，蔡伟叙，等， 2016 . 珠江口沉积物中重金属分布、形态特征及风险分析［J］. 海洋环境科学， 35 （ 3 ）： 321 - 328 .

任杰，刘晓文，吴颖欣，等， 2021 . 西江下游某滩涂农田土壤与江水中镉砷的分布特征［J］. 环境化学， 40 （ 7 ）： 2168 - 2178 .

孙志佳，李保飞，陈玉海，等， 2022 . 广东湛江湾红树林沉积物重金属分布特征及生态风险评价［J］. 海洋环境科学， 41 （ 2 ）： 215 - 221 .

王芳婷，陈植华，包科，等， 2021 . pH值对海陆交互相土壤镉纵向迁移转化的影响［J］. 中国环境科学， 41 （ 1 ）： 335 - 341 .

王亚平，王岚，许春雪，等， 2012 . pH对长江下游沉积物中重金属元素Cd、Pb释放行为的影响［J］. 地质通报， 31 （ 4 ）： 594 - 600 .

武锋，郑松发，陆钊华，等， 2015 . 珠海淇澳岛红树林的温湿效应与人体舒适度［J］. 森林与环境学报， 35 （ 2 ）： 159 - 164 .

徐耀文，廖宝文，姜仲茂，等， 2020 . 珠海淇澳岛红树林、互花米草沼泽和光滩土壤有机碳含量及其影响因素［J］. 湿地科学， 18 （ 1 ）： 85 - 90 .

CHEN M ， DING S ， LI C ， et al ， 2021 . High cadmium pollution from sediments in a eutrophic lake caused by dissolved organic matter complexation and reduction of manganese oxide ［J］. Water Res ， 190 ： 116711 .

DELGARD M L ， DEFLANDRE B ， METZGER E ， et al ， 2012 . In situ study of short-term variations of redox species chemistry in intertidal permeable sediments of the Arcachon lagoon ［J］. Hydrobiologia ， 699 （ 1 ）： 69 - 84 .

DING S ， SUN Q ， XU D ， et al ， 2012 . High-resolution simultaneous measurements of dissolved reactive phosphorus and dissolved sulfide： The first observation of their simultaneous release in sediments ［J］. Environ Sci Technol ， 46 （ 15 ）： 8297 - 8304 .

FULDA B ， VOEGELIN A ， KRETZSCHMAR R ， 2013 . Redox-controlled changes in cadmium solubility and solid-phase speciation in a paddy soil as affected by reducible sulfate and copper ［J］. Environ Sci Technol ， 47 （ 22 ）： 12775 - 12783 .

GAO L ， LI R ， LIANG Z ， et al ， 2021a . Seasonal variations of cadmium （Cd） speciation and mobility in sediments from the Xizhi River basin， South China， based on passive sampling techniques and a thermodynamic chemical equilibrium model ［J］. Water Res ， 207 ： 117751 .

GAO L ， LI R ， LIANG Z ， et al ， 2021b . Mobilization mechanisms and toxicity risk of sediment trace metals （Cu， Zn， Ni， and Pb） based on diffusive gradients in thin films： A case study in the Xizhi River basin， South China ［J］. J Hazard Mater ， 410 ： 124590 .

GAO L ， LI R ， LIANG Z ， et al ， 2020 . Remobilization mechanism and release characteristics of phosphorus in saline sediments from the Pearl River Estuary （PRE）， South China， based on high-resolution measurements ［J］. Sci Total Environ ， 703 ： 134411 .

GAO L ， LI R ， LIANG Z ， et al ， 2023 . Remobilization characteristics and diffusion kinetic processes of sediment zinc （Zn） in a tidal reach of the Pearl River Estuary， South China ［J］. J Hazard Mater ， 457 ： 131692 .

GAO L ， WANG Z ， SHAN J ， et al ， 2016 . Distribution characteristics and sources of trace metals in sediment cores from a trans-boundary watercourse： An example from the Shima River， Pearl River Delta ［J］. Ecotoxicol Environ Saf ， 134 ： 186 - 195 .

GENG N ， XIA Y ， LI D ， et al ， 2024 . Migration and transformation of heavy metal and its fate in intertidal sediments： A review ［J］. Processes ， 12 （ 2 ）： 311 .

GOPALAKRISHNAN G ， WANG S ， MO L ， et al ， 2020 . Distribution determination， risk assessment， and source identification of heavy metals in mangrove wetland sediments from Qi’ao Island， South China ［J］. Reg Stud Mar Sci ， 33 ： 100961 .

HERNDON E M ， HAVIG J R ， SINGER D M ， et al ， 2018 . Manganese and iron geochemistry in sediments underlying the redox-stratified Fayetteville Green Lake ［J］. Geochim Cosmochim Acta ， 231 ： 50 - 63 .

ISHFAQ M ， TAM N F ， LANG T ， et al ， 2025 . Nitrogen-phosphorus conservation and trade-offs in mangroves ［J］. Plant Soil ， 512 （ 1 ）： 241 - 260 .

LAING G D ， RINKLEBE J ， VANDECASTEELE B ， et al ， 2009 . Trace metal behaviour in estuarine and riverine floodplain soils and sediments： A review ［J］. Sci Total Environ ， 407 （ 13 ）： 3972 - 3985 .

LI X ， WAI O W H ， LI Y S ， et al ， 2000 . Heavy metal distribution in sediment profiles of the Pearl River estuary， South China ［J］. Appl Geochem ， 15 （ 5 ）： 567 - 581 .

PANUTRAKUL S ， MONTENY F ， BAEYENS W ， 2001 . Seasonal variations in sediment sulfur cycling in the Ballastplaat mudflat， Belgium ［J］. Estuaries ， 24 （ 2 ）： 257 - 265 .

SUN Q ， CUI P X ， FAN T T ， et al ， 2018 . Effects of Fe（II） on Cd（II） immobilization by Mn（III）-rich δ-MnO 2 ［J］. Chem Eng J ， 353 ： 167 - 175 .

van GRIETHUYSEN C ， GILLISSEN F ， KOELMANS A A ， 2002 . Measuring acid volatile sulphide in floodplain lake sediments： Effect of reaction time， sample size and aeration ［J］. Chemosphere ， 47 （ 4 ）： 395 - 400 .

WANG Z ， LIU X ， LIANG X ， et al ， 2022 . Flooding-drainage regulate the availability and mobility process of Fe， Mn， Cd， and As at paddy soil ［J］. Sci Total Environ ， 817 ： 152898 .

WU Q ， LI R ， CHEN J ， et al ， 2024 . Historical construction， quantitative source identification and risk assessment of heavy metals contamination in sediments from the Pearl River Estuary， South China ［J］. J Environ Manag ， 359 ： 120943 .

XU D ， GAO B ， GAO L ， et al ， 2016 . Characteristics of cadmium remobilization in tributary sediments in Three Gorges Reservoir using chemical sequential extraction and DGT technology ［J］. Environ Pollut ， 218 ： 1094 - 1101 .

YAN G ， YANG L ， LIU L ， et al ， 2025 . A regional investigation on natural background levels and contamination assessment of shallow groundwater contaminants in a coastal urbanized area ［J］. Water Environ Res ， 97 （ 5 ）： e70097 .

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