大坝阻断了河流上下游的连通性，导致大量悬浮物及其携带的各种污染物质在库区沉降。其中重金属具有难降解、持久存在、生物富集和较强的毒性等特点，严重危害生态系统和人类的健康。水库沉积物蓄积重金属的同时，在受到扰动或周围环境参数发生变化的情况下，会将重金属释放至上层水体，给安全供水带来隐患。本研究以A水库的沉积物为主要研究对象，结合水库的水文特征，分析了重金属在水库不同区域的分布特征、沉积过程和迁移富集等行为，评价了重金属的污染和生态风险。针对大坝附近沉积物中的重金属，对比了A水库与辽宁、吉林两省其他典型的水源水库，为深入了解水库沉积物中重金属的水文循环和沉积物的污染管理提供参考。主要研究内容和结果如下:
　　(1)基于A水库消落区的水位和上游的降雨量以及水文站的流量、含沙量和输沙率等水文数据，结合采样站点剖面沉积物的层理结构，采用改进的洪水事件层解译法确定该站点的沉积速率并重建重金属的沉积过程。结果表明，A水库建库以来消落区(K地区)被水淹没的时间超过65％,洪水的沙峰受洪峰流量和上游降雨强度等影响，短时强降雨造成的洪水含沙量更大。采样站点的平均沉积速率为0.97-1.10cm/a，与通过建库前后地形高程差计算的结果相似。
　　(2)研究了A水库不同区域和环境介质中重金属总量和形态的分布特征，揭示了沉积物粒度、有机质、库底地形和水库水动力（如异重流）对重金属在水库中迁移富集的影响。结果表明，重金属的总量和酸可溶解态、可还原态的比例从消落区至覆水区或大坝有明显的增加趋势。锰是富集现象最为明显的重金属，沉积物中的锰以酸可溶解态和可还原态为主，铅以可还原态和残渣态为主，铁、铜、镉和锌以残渣态和可还原态为主，铬残渣态的占比超过90％。重金属含量与细颗粒沉积物、有机质和水深等正相关，库底地形和水动力对前两者影响较大。孔隙水锰含量、酸可溶解态锰的含量和比例与水深显著正相关(p＜0.05)，与到大坝的距离显著负相关(p＜0.05)，表明在水库水动力（如异重流）的作用下，可溶态Mn2+沿深泓线向大坝方向富集。
　　(3)分析了A水库、B水库、C水库、D水库和E水库大坝附近的沉积物柱状样品中重金属的垂向分布，采用相关性分析和主成分分析探讨重金属的污染来源。结果显示，A水库有机质和重金属的含量随时间的增长趋势显著，锰的增长率最高达280％;B水库和C水库表层沉积物中重金属随时间的增长趋势显著，近年来输入水库的重金属逐渐增加;D水库形状规整、简单，导致坝前淤积严重，不同重金属的垂向分布受洪水影响有相似的增加或减少的趋势;E水库坝前沉积物中锰的平均含量最高，其他重金属含量相对较少。统计分析结果表明，五个水库重金属的污染来源包括采矿冶金、农业种植以及工业和生活污水等。
　　(4)基于所研究的水库沉积物中重金属的总量和赋存形态，评价了重金属的污染和生态风险。结果表明，A水库沉积物中重金属的富集和污染等级从H岛、K地区至覆水区或大坝逐渐提升，镉的富集和污染最严重，铜、锰和铬相对较轻;重金属对底栖生物毒害的可能性逐渐变强，对毒害作用贡献的排序为铬＞砷＞镉≈铅＞锌＞铜。C水库、B水库和A水库坝前柱状沉积物中的重金属对底栖生物有毒性，D水库和E水库对底栖生物没有毒性。重金属的生物毒性评价严重依赖参与评价的重金属种类，评价需综合考虑重金属的总量、形态和生物可利用性等。
　　综上所述，考虑含沙量和降雨量等水文要素的洪水事件层解译法能够很好地推求水库消落区的沉积速率。水库沉积物（土壤）中的重金属沿地表径流的方向富集现象明显，尤其是锰。镉在水库沉积物中的严重污染问题值得重视，坝前表层沉积物中重金属的增加趋势表明未来水库重金属污染的防治工作任重道远。