在喀斯特地区湖泊中,水体因碳酸盐风化而富含溶解无机碳(DIC)和Ca2+,矿物风化与生物过程高度耦合,使碳循环与磷(P)迁移之间的相互作用尤为复杂。尽管生物碳泵(Biological Carbon Pump,BCP)被认为在调控水体碳汇和营养盐行为中具有重要作用,但其在喀斯特湖泊中通过矿物过程影响不同形态P迁移与固持的具体路径及季节特征仍缺乏系统认识。水生光合生物利用DIC促进BCP形成内源有机碳(Autochthonous Organic Carbon,AOC),同时可能改变水体理化性质,进而影响碳酸钙(CaCO3)沉淀及氢氧化铁(Fe(OH)3)胶体的生成过程,最终对P的赋存形态及迁移转化产生潜在调控作用。因此,本研究选取四川华蓥市典型喀斯特湖泊—天池湖为研究对象,在2023年8月至2024年8月对该研究点的气象、水文及水化学参数进行高分辨率(30分钟/次)自动监测记录,并同步开展逐季度水体样品采集、沉积物捕获收集与P形态分级提取,系统揭示了BCP对水体理化性质、磷酸盐动态及沉积物P形态的调控作用。结果显示,天池湖水体以Ca2+、Mg2+和HCO3-为主,表现为典型的HCO3-- Ca⋅Mg型喀斯特水体特征;水体总磷(TP)浓度呈秋冬季高、春夏季低的变化趋势;溶解氧(DO)饱和度在春末至夏初较高、秋冬季节较低;沉积物中以自生Ca-P(NaAc-P),Fe-P(BD-P)为主要P组分,沉积物TP含量在春季和夏季显著升高。进一步分析表明,夏季BCP增强了促进CaCO3共沉淀与Fe(OH)3胶体吸附的协同作用,使水体TP持续向沉积物迁移固持,这一过程有效抑制了湖泊富营养化风险。此外,由于冬季水温低,DIC和Ca2+浓度较高,水体扰动小,生物再悬浮作用弱,加之冬季外源输入明显降低,使Fe-P和自生Ca-P的累积较其他季节明显增加。综上,本研究揭示了喀斯特湖泊中BCP驱动的CaCO3与Fe(OH)3胶体吸附水体中的P发生共沉淀(“钙-铁双通道”)除P机制,为区域水环境改善与富营养化治理提供科学依据。
Li et al. (Wed,) studied this question.