乌梁素海是内蒙古高原半干旱区最典型的浅水草型湖泊,是河套灌区农田排水、工业和生活污水唯一的承泄渠道。近年来该湖泊重金属污染问题日益凸显,本文以乌梁素海为研究区域,采集了上覆水、表层沉积物、植物和鱼样品,分析乌梁素海重金属(As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn)的含量水平和分布特征。采用改进BCR连续提取法对表层沉积物中重金属赋存形态进行分析测定,比较重金属在挺水植物和沉水植物累积能力的差异,评价乌梁素海重金属污染的生态风险和人体暴露的健康风险。研究结果对于阐明乌梁素海重金属分布特征和沉积物-植物系统中重金属的生物可利用性特征具有重要的理论和现实意义,同时为更好地保护乌梁素海及黄河中下游段的水资源安全提供可信的实验数据。研究结果表明:上覆水中 As、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和 Zn 的平均含量为4.66、0.24、0.41、0.80、18.45、1.44和0.40μg/L,7种重金属均未超过《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)Ⅲ类水体标准及《渔业用水标准》(GB11607-89),Cd未检出。而表层沉积物中As、Cd、Cr、Cu、Mn、Ni、Pb和Zn平均含量为39.83、0.28、50.42、19.79、485.74、26.00、53.58和52.05mg/kg,均高于河套平原背景值,其中As和Cd分别超出背景值的5.6和6.5倍。重金属总量高值区位于西大滩、东大滩及河口水域,湖心区为低值区。重金属污染评价和源分析结果表明,表层沉积物中As和Cd污染较为严重,这与当地硫酸厂、冶炼厂和化工等产业的废物排放有关,且As还来自农业的面源污染;而Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的关联性较大,具有相同的污染源。表层沉积物中重金属的赋存形态分析结果表明,元素有效态(弱酸可提取态与可还原态之和)占总量的比例大小顺序为Cd>Pb>Zn>Cu>Ni>As>Cr。且Cd、Cu、Pb和Zn的可还原态和可氧化态含量较高,而As和Cr主要以残渣态存在。重金属赋存形态的风险评估结果表明,Cd和Ni属于中等风险,其余元素均为低风险。7种重金属的活性系数大小顺序为Cd>Ni>Pb>Zn>Cu>Cr>As。重金属赋存形态的影响因素分析表明,表层沉积物中重金属Cu和Pb总量与残渣态呈显著正相关。有机质含量对重金属可氧化态的影响最大;重金属四个形态都受到表层沉积物粒度的影响,但影响程度小于有机质,且没有明显规律。由于每个采样点沉积物pH差异不大,所以对重金属各形态分布影响不大。沉水植物龙须眼子菜中As、Cd和Cr的含量超过正常植物重金属的平均含量,且最高超过200倍。而挺水植物芦苇的根、茎和叶中Cd和Cr及根中As、Cu、Mn和Pb的平均含量超过正常植物的重金属平均含量,最高超过150倍,主要呈现的规律是根>叶>茎。芦苇对重金属的富集能力大于龙须眼子菜。在表层沉积物-芦苇系统中,Cd从沉积物到根和从根到茎的迁移能力最强,而Cr从茎到叶的迁移能力最强。芦苇的根、茎和叶Cd含量两两之间均存在显著正相关(p<0.05),龙须眼子菜的As和Cr含量与沉积物中重金属的弱酸可提取态存在显著正相关性(p<0.05),龙须眼子菜和芦苇各部位重金属含量均与沉积物总量之间没有相关性。乌梁素海不同食性(植食性、杂食性和肉食性)鱼类中As、Cr、Ni和Zn含量均不同程度地超过联合国粮农组织/世界卫生组织、世界卫生组织以及我国《食品污染物限量标准》(GB2762-2012)的标准。人体健康风险评价结果表明,当地居民如果长期摄入乌梁素海中的鱼将会存在潜在的非致癌和致癌风险,需要引起重视。