疏浚重塑城市湖泊沉积物Fe–S–P耦合与微生物演替
城市湖泊具有重要的生态功能,但普遍面临富营养化压力。在外源输入逐步受控的背景下,内源磷负荷往往成为维持水体富营养化状态的关键因素。底泥疏浚是削减内源磷负荷、控制富营养化的常用工程手段。然而,疏浚不仅仅是简单的物理移除过程,其对沉积物-水界面微环境的扰动,能触发长期的生物地球化学变化及再平衡过程,并通过微生物与Fe–S–P耦合作用改变磷形态转化与释放风险。目前对于城市湖泊中底泥疏浚的环境效应仍缺乏系统的研究。
针对这一科学问题,中国科学院南京地理与湖泊研究所钟继承副研究员研究小组以典型城市富营养化湖泊——玄武湖为研究对象,综合运用高分辨率薄膜扩散梯度技术(DGT)与微生物组学等技术,开展了为期近一年的湖泊原位模拟疏浚研究。研究结果表明,疏浚总体上能够削减沉积物磷释放,并促使沉积物磷库从易迁移向更稳定形态转变,体现出一定的固磷效应。然而,这种改善效应受季节性环境变化调控:在夏季高温缺氧条件下,疏浚沉积物出现磷释放反弹。在机制上,疏浚后沉积物磷主控过程由 Fe–S 协同调控转向以铁循环为主导,伴随铁还原相关微生物(如 Geobacter)增强,削弱了铁对磷的稳定固定并促进再释放。同时,回淤过程(如富磷悬浮颗粒物的再沉降)可持续补给活性磷源,会加快疏浚后界面生物地球化学过程的恢复从而削弱疏浚效益。上述发现表明,疏浚并非一次性工程措施,需针对关键季节窗口开展持续监测与配套管理以延长疏浚环境效益。相关成果近期发表在Water Research期刊上。

图1. 疏浚及对照沉积物-水界面磷迁移转化及Fe–S–P耦合机制示意图

图2. 疏浚及对照微生物群落功能网络的重组与演替过程(Fe–S–P相关类群)
文章信息:Li, B., Zhang, M., Zhong, J.*, Qin, J., Cai, H., Sun, C., Yang, F., Wu, Y., Liu, S., Yang, H., Huang, F.* (2026). Phosphorus speciation and mobility in the dredged sediment of an urban lake: The role of coupled Fe-S-P dynamics and microbial succession. Water Research, 293, 125423
