梯级筑坝造成河流碎片化和湖泊化，显著改变天然河流的水文过程及生源要素生物地球化学循环。磷是控制水生生态系统初级生产力的关键因子，过量磷输入易引发水体富营养化和有害藻华。其中，胶体磷（粒径介于纳米至0.45 μm的磷组分），具有粒径小、比表面积大、表面电荷丰富等特点，在磷的迁移转化和生物可利用性中扮演独特角色。目前，针对筑坝河-库生态系统中磷（特别是胶体磷）的时空特征及迁移转化机制的研究仍然薄弱。三峡水库香溪河库湾是典型的河-库连续体，蓄水后流速锐减、回水顶托明显，富营养化和水华问题突出，为研究河-库复合生态系统磷的迁移转化过程机理提供了理想场所。
最近，中国科学院地球化学研究所陈敬安课题组王敬富研究员联合西安理工大学等单位，以三峡水库香溪河库湾为对象，结合现场监测与室内模拟手段，探究了这一典型河-库生态系统磷形态的空间分布规律，识别了控制磷形态转化和胶体磷稳定性的关键因子，取得如下主要认识：（1）研究区水体总磷（TP）浓度为0.045±0.015 mg/L，呈现“支流>干流”和“上覆水>表层>中层和底层”的规律；（2）胶体磷是水体磷的重要组分，占TP的4.3%—58.3%，平均约25.3%；胶体磷的粒径和Zeta电位随水深增加而降低，表明胶体聚集沉降是限制其向深水迁移的关键机制；（3）离子组成是调控水体磷分配的关键驱动因子，Ca²⁺、Mg²⁺等离子浓度的影响远大于离子性质，pH变化对胶体磷分布影响不明显；（4）模拟实验表明，不同离子类型显著影响胶体磷稳定性，阳离子处理下胶体磷占比为Al³⁺>Mn²⁺>Fe³⁺>Mg²⁺>Ca²⁺，阴离子处理下为Cl⁻>SO₄²⁻>F⁻；Ca²⁺、Fe³⁺和F⁻体系胶体粒径净增，Mg²⁺、Mn²⁺体系粒径下降；Ca²⁺、Mg²⁺主要通过压缩双电层、盐析脱水和无机沉淀桥联促进胶体聚集，F⁻则通过竞争吸附和金属络合影响胶体稳定性。本研究揭示了梯级水电开发背景下河-库复合生态系统中磷的分布规律与胶体磷的稳定机制，发现约四分之一的水体磷以胶体形态存在，为三峡水库及类似河-库生态系统水环境管理提供了科学依据。
图1 河-库生态系统水文连通性、回水入侵与颗粒物沉降共同控制磷的形态与分布
上述成果发表在生态环境领域主流期刊Journal of Hydrology上。研究得到国家重点研发计划（2023YFF0806000）、国家自然科学基金（42277253、42573057）、贵州省重大科技专项（[2024]013）、云南省重点研发计划（202403AC100037）、中国科学院青年创新促进会（Y2023105）等项目资助。
成果信息：Wu, F.X., Li, D.H.,Wang, J.F., Chen, J.A., Shi, P., Guo, W., Nie, F.Q. Characteristics and stabilization mechanisms of colloidal phosphorus in river-reservoir ecosystems: A case study of Xiangxi River. Journal of Hydrology, 2026, 136745.
论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2026.136745
（环境室 陈敬安课题组 吴丰雪/供稿）