Critical Shifts in Trace Metal Transport and Remediation Performance under Future Low River Flows.
Critical Shifts in Trace Metal Transport and Remediation Performance under Future Low River Flows.
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未来低河流量下微量金属迁移和修复性能的关键转变。
DOI：
10.1021/acs.est.0c04016
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发表时间：
2020
影响因子：
11.4
通讯作者：
Byrne P
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Byrne P
由于气候变化，预计全球许多地区的河流流量异常低的情况将变得更加频繁和严重。痕量金属迁移动力学的调查表明，在异常低流量条件下，水化学，金属转化过程和修复效果的明显变化。高空间分辨率的水文和水质数据集表明，由于气候变化，富含金属的地下水将对河流水化学和金属浓度施加更大的控制。这是因为在预测的未来低流量情景下，来自矿区和矿化地层的河流水比例将增加（从本研究中Q45流量下的25%增加到Q99流量下的66%）。然而，矿物形态模拟表明，在流pH值和水力条件的变化，在低流量将减少水金属运输和增加沉积物金属浓度，通过提高金属吸附直接河床沉积物。溶质运移模型进一步表明，在低流量下，增加富含金属的扩散地下水源的重要性，可以最大限度地减少点源金属污染处理的好处。了解异常低流量和高流量下的金属迁移动态对于评估未来气候变化情景下流域生态系统服务提供和修复有效性至关重要。
Exceptionally low river flows are predicted to become more frequent and more severe across many global regions as a consequence of climate change. Investigations of trace metal transport dynamics across streamflows reveal stark changes in water chemistry, metal transformation processes, and remediation effectiveness under exceptionally low-flow conditions. High spatial resolution hydrological and water quality datasets indicate that metal-rich groundwater will exert a greater control on stream water chemistry and metal concentrations because of climate change. This is because the proportion of stream water sourced from mined areas and mineralized strata will increase under predicted future low-flow scenarios (from 25% under Q45 flow to 66% under Q99 flow in this study). However, mineral speciation modelling indicates that changes in stream pH and hydraulic conditions at low flow will decrease aqueous metal transport and increase sediment metal concentrations by enhancing metal sorption directly to streambed sediments. Solute transport modelling further demonstrates how increases in the importance of metal-rich diffuse groundwater sources at low flow could minimize the benefits of point source metal contamination treatment. Understanding metal transport dynamics under exceptionally low flows, as well as under high flows, is crucial to evaluate ecosystem service provision and remediation effectiveness in watersheds under future climate change scenarios.
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