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近日，河海大学燕文明&生态环境部南京环境科学研究所陈翔团队揭示了有机质矿化驱动的沉积物膨胀（孔隙度增加、抗剪强度降低）是增强沉积物-水界面砷内源释放的关键物理机制，为理解富营养化湖泊中砷的迁移转化提供了新视角。相关研究成果以“Amplifying endogenous arsenic flux: The role of sediment bulking driven by organic matter mineralization”为题，发表于环境科学领域的国际TOP期刊《 Water Research》，论文第—作者为何翔宇。

沉积物是内源污染物的重要储库，而湖泊生态系统的动态变化会显著改变沉积物的理化性质，其对沉积物中砷（As）的环境行为的影响尚未得到充分阐释。本研究结合天然湖泊野外调查与室内模拟实验，采用高分辨率透析技术结合生化分析手段，探究了沉积物-水界面（SWI）处的As迁移转化规律。研究结果表明，沉积物膨松会促进SWI的As释放；微生物介导的有机质降解过程会降低沉积物剪切强度，通过膨松作用提升沉积物孔隙度，且该过程与铁 / 锰矿物的溶解作用协同，增强了孔隙水中溶解态As的迁移能力。室内实验进一步证实，高有机质含量的沉积物剪切强度更低，会推动沉积物膨松与孔隙结构发育，进而使As的扩散通量提升93.95%、释放通量提升25.58%。本研究明确了沉积物物理变形在调控内源As迁移转化过程中的关键作用，深化了对沉积物中As迁移转化路径的认知，也为As污染防控策略的制定提供了科学依据。

沉积物中溶解氧（DO）、pH的剖面特征，孔隙水中溶解性有机碳（DOC）、总磷、总氮、硫酸盐含量的变化特征，沉积物粒径分级情况，沉积物孔隙度及剪切应力的变化特征。

沉积物孔隙水中溶解态As的剖面变化趋势，上覆水、孔隙水中As含量的变化，沉积物中As的形态组成，SWI处As的释放通量特征。

本研究观测到SWI处溶解态As扩散通量存在显著的时空异质性。研究结果表明，As扩散与沉积物孔隙度存在紧密的耦合关系。高有机碳含量沉积物的孔隙度较低碳区高出10.57%，剪切强度则降低62.41%，同时微生物代谢活性显著增强。培养实验进一步证实，高有机碳沉积物中SWI处的As扩散通量和释放通量分别显著提升93.95% 和25.58%。微生物代谢产生的二氧化碳（CO₂）和甲烷（CH₄）会诱发沉积物膨松，进而提高孔隙度、降低剪切强度，使沉积物更易受到物理扰动。该机制会促进铁 / 锰（Fe/Mn）矿物的还原性溶解，在SWI形成显著的浓度梯度，进而推动As的迁移活化。本研究明确了有机碳矿化在调控沉积物物理性质及其后续对As生物地球化学循环产生影响过程中的关键作用。

Xiangyu He, Wenming Yan, Xiang Chen, Minjuan Li, Yan Wang, Zhongbo Yu, Junliang Jin, Zengchuan Dong, Tingfeng Wu, Amplifying endogenous arsenic flux: The role of sediment bulking driven by organic matter mineralization, Water Research, Volume 293, 1 April 2026, 125447, https://doi.org/10.1016/j.watres.2026.125447.

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