富营养化是我国水污染防治攻坚的重点任务，而磷是湖库富营养化的关键限制因子。过去三十年来，我国外源污染（如工业废水、生活污水、农业面源等）治理工作取得显著成效，外源磷输入逐步得到有效控制。在未来，内源磷（沉积物磷、悬浮颗粒物磷）成为湖库富营养化防治的关键。由于当前对湖库内源磷的通量估算和循环机理缺乏系统认识，严重制约了我国富营养化防治工作的科学实施进程。为此，中国科学院地球化学研究所陈敬安研究员团队王敬富研究员系统梳理了湖泊沉积物内源磷通量的定量方法，并以典型富营养化湖泊为例，研究了内源磷的生物地球化学循环过程及效应。
（1）湖泊沉积物内源磷通量的定量方法研究
湖泊沉积物磷的释放通常涉及复杂的物理、化学和生物过程，因此量化湖泊内源磷的通量一直是湖泊环境领域面临的重要挑战。研究团队综述了当前估算湖泊内源磷负荷的主要定量方法，对比分析了这些方法的基本原理、操作程序、优缺点和适用性，探讨了理解湖泊内源磷负荷生态效应的关键点，包括：总通量和净通量之间的差异、时间和空间尺度的重要性以及浅水湖泊和深水湖泊的异同。此外，基于全球数据集，研究发现湖泊内源磷输入通量呈现明显的季节动态变化（夏季远高于冬季），对特定湖泊而言，不同的估计方法会导致内源磷输入通量的显著差异。最后，提出了未来研究展望：在评估湖泊内源磷负荷的贡献时，总通量和净通量的差异应加以区分；根据研究目标选择合适的估算方法，以减少时间和空间尺度问题带来的影响；短尺度（如小时至日尺度）的内源磷通量可能对藻华具有显著影响，相关研究仍有待加强。该研究为科学评估湖库沉积物内源磷的贡献和制定合理有效的内源污染管控策略提供了方法学指引。
图1. 湖泊沉积物内源磷释放通量的主要定量估算方法
（2）湖泊沉积物内源磷的生物地球化学循环过程研究
湖泊沉积物磷赋存形态复杂而多变，识别沉积物内源磷的来源和循环过程是一项极具挑战的工作。研究团队综合运用磷酸盐氧同位素（δ18OP）示踪和微生物组学技术，研究了我国西南高原典型富营养化湖泊（滇池、洱海）沉积物柱芯无机磷（Pi）和有机磷（Po）赋存状态及其δ18OP组成的时空动态特征。发现，沉积物碎屑磷（Det-Pi）的δ18OP值与流域土壤同位素值一致（0.4‰~0.6‰），表明Det-Pi继承了土壤的δ18OP同位素组成；沉积物铁结合态磷（Fe-Pi）的δ18OP与平衡值δ18OP-eq相比偏轻约3‰，极可能保留了Po再矿化的负同位素信号；而自生磷（Auth-Pi）的δ18OP接近δ18OP-eq范围，暗示其磷酸盐经历了与湖水之间的氧同位素平衡交换。31P NMR和宏基因组分析表明，微生物介导的Po矿化和Pi再循环是沉积物内源磷（Fe-Pi、Al-Pi和Auth-Pi）δ18OP动态变化的重要驱动机制。该研究深化了对富营养化湖泊沉积物内源磷生物地球化学循环过程及其同位素效应的理解。
图2. 湖泊沉积物内源磷生物地球化学循环的磷酸盐氧同位素示踪
上述研究成果分别发表在生态环境及水文学领域主流期刊《Journal of Hydrology》和《Environmental Science & Technology》上。研究得到了国家重点研发计划项目（2023YFF0806000）、国家自然科学基金项目（U2202209, 42407295, 42573057）、贵州省重大科技专项（[2024]009, [2024]013）以及中国科学院青促会优秀会员（Y2023105）等项目资助。
论文信息：
1. Wang, J.F., Zhang, Y.T., Li, M.D., Chen, Q., Ma, Y.M., Chen, J.A. A critical review on internal phosphorus loading infux of lakes: Quantitative methods and research prospects. Journal of Hydrology, 2026, 672, 135418.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2026.135418
2. Jin, Z.X., Yuan, Q., Wang, J.F., Liao, H.Q., Bol, R., Wu, D.B., Wu, Q.S., Tang, Y., Guo, W., Liu, Y., Chen, J.A. Recycling of sedimentary phosphorus pools in two Yunnan-Guizhou Plateau lakes, Southwest China. Environmental Science & Technology, 2026.
论文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.6c00162
（喀斯特环境演变与生态安全实验室 陈敬安课题组/张雨婷供稿）