人为活动导致的水环境磷（P）富集可引发富营养化、有害藻华及水质恶化。吸附剂常被用于水体除磷及磷回收，然而在缺氧底栖环境中磷极易再次释放。针对这一问题，本研究制备了载氧富铁生物炭（O-Fe-BC），其作为高效氧微纳米气泡载体（1.5 MPa 下 Q = 8.7024 cm³/g STP）及磷吸附剂（qm = 16.7097 mg P/g，q0.1 = 3.1974 mg P/g）。在 O-Fe-BC 处理的 90 天实验周期中，上覆水溶解氧（DO）水平可维持在～4 mg/L（峰值达～9.5 mg/L），总磷（TP）和可溶性反应性磷（SRP）水平下降超 96%。与其他组相比，O-Fe-BC 组表层沉积物 - 生物炭混合物中无机磷含量更高，且沉积物孔隙水中活性磷和铁浓度更低，表明磷固定作用增强。进一步机制探究揭示了吸附与微生物响应的协同作用：O-Fe-BC 主要通过配体交换形成内层络合物实现高效磷酸盐吸附，而关键类群（尤其是 Candidatus Electronema）在驱动水化学分异中起关键作用。特别地，这些电缆细菌可在表层沉积物中提供大量铁氧化物，与磷结合以阻止其释放，Ca. Electronema 丰度与氧化还原电位（ORP）、TP、SRP 及沉积物铁磷变化的显著相关性证实了这一点。此外，绿豆幼苗盆栽实验表明，回收的 O-Fe-BC 显著促进种子萌发与生长，显示其作为富营养化水体除磷及磷回收新材料的潜力。综上，本研究为可持续缓解缺氧及磷污染提供了有前景的策略，并强调了内层吸附在磷回收及微生物关键类群在磷循环调控中的不可或缺作用。

制备的未改性生物炭（BC）与富铁生物炭（Fe-BC）的材料表征及载氧性能（a）BC 和（b）Fe-BC 的扫描电镜（SEM）图像与能谱（EDX）分析；（c）BC 和 Fe-BC 的氮气吸附 - 脱附等温线、（d）孔径分布曲线及（e）高压氧气吸附 - 脱附等温线；（f）O-BC 和 O-Fe-BC 处理水体在 10 天培养期内的溶解氧（DO）动态变化（**、**和***分别表示 p < 0.01、p < 0.0005 和 p < 0.0001）。

不同处理组（对照组、BC、Fe-BC、O-Fe-BC）下实验期间每 30 天采样的表层沉积物 - 生物炭（若存在）混合物中不同形态磷的分布（a）；不同处理后沉积物 - 水界面的 DGT 活性磷（b）和 DGT 活性铁（c）的深度剖面。蓝色阴影区域代表上覆水，棕色阴影区域表示沉积物。

针对水体缺氧与富营养化频发问题，本研究创新性地采用载氧富铁生物炭（O-Fe-BC）提升上覆水溶解氧水平并降低磷浓度，同时抑制沉积物磷释放，实现低浓度复杂水体中磷资源的回收利用。主要结论如下：

（1）Fe-BC兼具优异载氧能力（氧微纳米气泡载体特性）与磷酸盐吸附效能，证实其可同步实现水体缺氧修复与磷捕获的双重功能。

（2）O-Fe-BC处理组上覆水磷浓度显著降低，而表层沉积物-生物炭混合物中无机磷含量升高，且未检测到铁元素向上覆水及孔隙水的明显渗漏，表明通过金属结合态磷的形成强化了磷固定作用。

（3）O-Fe-BC的强化除磷能力源于吸附作用与微生物关键类群的协同效应：一方面，其丰富的含氧官能团通过配体交换形成内圈络合物实现磷酸盐选择性吸附；另一方面，关键类群（特别是电缆细菌）驱动水-沉积物化学环境变化，其代谢活动可促进表层沉积物中铁氧化物层的形成，从而固定溶解态磷。

（4）回收的O-Fe-BC所持留的磷可显著提高种子发芽率与平均茎长，这为富营养化水体磷回收产物的资源化利用提供了可行路径。

Xinyan Xiong, Yi Li, Chi Zhang, Enhanced phosphorus removal from anoxic water using oxygen-carrying iron-rich biochar: Combined roles of adsorption and keystone taxa, Water Research, Volume 266, 2024, 122433, ISSN0043-1354, https://doi.org/10.1016/j.watres.2024.122433.

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