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重金属由于具有毒性、持久性等特点而成为被严格控制的污染物。辽宁省是我国重要的钢铁、机械、建材、化工、粮食生产及畜牧业生产基地，工农业生产过程产生了大量的重金属污染物，使得水质恶化。随着东北老工业基地的振兴，开展东北重点水系重金属污染研究具有重要的意义。
本文选取大辽河水系为研究区域，采集了大辽河水系浑河、太子河、大辽河干流及一些典型支流的表层水、悬浮颗粒物和沉积物样品，利用ICP-MS、ICP-OES及AFS等仪器分析了重金属元素的含量。结果表明，大辽河水系表层水中溶解态As、Cd、Cr、Cu、Pb和Zn的浓度分别为1.16±1.36、0.11±0.12、1.17±2.17、3.09±2.19、0.94±3.22和15.84±13.72μg/L，重金属平均浓度高于世界河流平均值，且在大部分采样点都低于国家Ⅰ类地表水水质标准。悬浮颗粒物中As、Cd、Cu、Pb和Zn的平均含量为79.1±175.6、6.4±13.9、126.9±297.5、59.5±76.9和491.3±775.7mg/kg，表层沉积物中As、Cd、Cu、Pb、Zn、Hg和Cr的平均含量为10.36±15.35、0.93±2.35、32.47±35.08、43.64±64.39、134.91±256.66、0.55±2.26和66.26±36.08mg/kg。悬浮物中重金属含量比沉积物中含量高，且重金属平均含量基本上都高于世界河流平均值。在大辽河干流及浑河、太子河下游悬浮态重金属浓度与溶解态重金属浓度的比值大于1，说明悬浮颗粒物是大辽河水系重金属污染物入海的主要载体。大辽河水系重金属分布具有较明显的区域特征，支流和大辽河干流沉积物中As、Cd、Pb、Zn和Hg的含量比太子河和浑河干流要高。大辽河水系H5、T7和D2点柱状沉积物中重金属含量在0～25cm比较低，然后随深度增加重金属含量明显增加，说明大辽河水系重金属污染历史上比较严重。生态风险评价结果表明，大辽河水系沉积物中重金属具有较低的生态风险，只是在有明显污染源的支流点和个别干流采样点重金属的潜在生态风险也比较高。相关分析和因子分析表明，沉积物中有机质含量和铁锰氧化物是影响重金属分布的重要因素；工业污染是大辽河水系重金属污染的主要来源。
形态分析结果表明，大辽河水系沉积物中Cr、Hg和Fe绝大部分存在于残渣态中，其它形态占总量的百分比特别低，因此生物有效性比较低。Cd元素的可交换态和碳酸盐结合态含量占总量的百分比交给高，生物有效性最高。Cu、Pb和Zn的形态分布比较相似，残渣态占一半左右，可交换态含量较低。各种金属元素非残渣态占总量的百分比排序为：Cd＞Mn＞Cu＞Zn＞Pb＞Cr＞Fe＞Hg。而且支流和大辽河干流生物有效态重金属含量整体比浑河、太子河干流高。在浑河H5柱状样中，生物可利用态金属Cd、Cr、Cu、Pb、Zn、Hg、Fe和Mn在表层0～25cm相对比较低，在25cm以下生物可利用态金属急剧增加。在D2柱中，在表层0～20cm的沉积物，D2柱的生物可利用态含量比H5柱要高。而对于D2-1柱，生物可利用态金属含量沿垂向变化幅度不大。对于太子河的T7柱，对于除Hg外的金属生物可利用态含量随深度增加生物可利用态含量逐渐增加。Hg的生物可利用态含量则是随深度增加而呈降低趋势，这表明T7柱沉积物中Hg元素的生态风险近年来有增加趋势。
DGT(DiffusiveGradientinThinFilms)试验结果表明，在生物有效态重金属含量比较高且孔隙水浓度较高的采样点，DGT测定的重金属浓度也比较高。但是反映重金属释放特征的参数R值的变化规律与生物有效态重金属含量及孔隙水重金属浓度的变化规律并不一致。表层沉积物中重金属的释放受pH值和铁氧化物的影响比较明显。DIFS(DGTInducedFluxesinSediments)模型模拟结果表明，沉积物中重金属的释放能力除了受生物有效态金属容量大小影响外，还受解吸速率常数等动力学参数影响。柱状沉积物中DGT模拟结果表明，在AVS含量比较高且SEM/AVS比值比较低的C、D柱中，DGT测定的金属浓度整体比A、B柱低。相关分析表明，柱状沉积物中Fe、Mn和Co元素的释放具有同步性，其它痕量元素更多地受氧化还原电位及AVS的影响。整体来讲，柱状沉积物中，Fe/Mn氧化物、氧化还原电位和AVS(acidvalatilesulfide)是控制重金属释放的重要因素。