磷是水生态系统富营养化的关键限制性养分，其迁移、转化与归趋直接影响水环境质量和生态安全。随着全球大型水坝不断增加，河流水动力条件、泥沙输运及沉积物中的生物地球化学过程发生深刻改变，影响了水体－沉积物系统磷的循环过程及时空格局。然而，水库长期运行下消落带磷的稳定性如何变化仍缺乏系统认识。
针对这一科学问题，中国科学院成都山地灾害与环境研究所山地生物地球化学研究团队以三峡水库消落带为研究对象，结合2004～2020年长期水文泥沙监测资料以及室内磷吸附－解吸附实验，研究了三峡水库长期运行过程中水体和沉积物中磷的迁移、富集及形态转化规律，揭示了泥沙沉积与磷形态转化协同调控内源磷稳定性的作用机制。
结果表明，随着三峡水库及其上游梯级水库相继建成运行，入库和出库输沙量明显下降，水动力条件减弱，造成泥沙分选作用增强，细颗粒泥沙比例持续增加，逐渐形成新的泥沙输运平衡状态。同时，水库运行促进了水体磷向沉积物中的迁移和累积。与完全运行前相比，稳定运行阶段水体磷浓度下降约28％，而消落带沉积物总磷增加约1.3倍，并呈现持续上升趋势。空间上，水体磷浓度沿库区向坝前逐渐降低，而沉积物中磷含量不断增加，形成“水体降低、沉积物增加”的特征。细颗粒泥沙沉积不仅提高了沉积物比表面积，还促进铁铝等金属氧化物及有机质富集，进而促进了沉积物磷的形态转化过程，最终增强了沉积物对磷的固定能力，使其成为内源磷循环的“缓冲器”。
研究明确了大型水库运行下细颗粒泥沙累积与沉积物磷形态转化是消落带磷稳定性提升的关键机制，同时也指出大型水库运行对营养盐的动态调节作用需纳入水质预测模型和库区管理体系，研究结果可为大型水库富营养化风险防控提供理论依据。
相关成果以“Synergistic roles of fine－sediment deposition and phosphorus fraction dynamics in internal phosphorus stability during large reservoir operation”为题发表在Water Research上。成都山地所博士研究生张杰为第一作者，邴海健研究员为通讯作者。本研究得到了西藏自治区和四川省科技计划项目等资助。
三峡水库消落带水体和沉积物中磷的变化特征
三峡水库消落带沉积物理化性质及磷形态转化对磷释放的调控作用