（研究者：中国地质大学（武汉）杨华明教授团队余梦涵等）
湖泊沉积物与磷的生物地球化学循环之间的联系影响着河流水质。然而，沉积物类型如何控制水体中P和C的循环仍不清楚。为此，中国地质大学（武汉）的杨华明教授研究团队近期开展了一项关于粘（黏）土矿物在水-沉积物体系中对溶解有机质和磷元素吸附行为的研究。研究发现，不同类型的蒙脱石（含有不同的层间阳离子，如钠、钙、铁）对溶解有机质（DOM）和磷（P）的吸附能力存在显著差异。其中，Fe−Mt对磷的吸附能力是Ca−Mt的3.2倍，而对DOM的吸附能力却低1/3。这种吸附差异导致Fe−Mt主导的水体中有机碳磷比（OC/P）增加，而Ca−Mt主导的水体中OC/P比下降。
该研究旨在探讨蒙脱石（Mt）在调节淡水系统中有机碳磷比方面的作用。具体来说，研究了具有不同层间阳离子的蒙脱石对DOM和P的吸附行为，以及环境因素对吸附过程的影响。研究人员通过原位原子力显微镜(AFM)和高分辨率质谱(FTICR-MS)分析揭示了分子分馏机制和吸附过程。结果发现Mt优先吸附高氧、芳香和不饱和化合物。与Ca−Mt相比，DOM中高分子量和高氧含量的化合物更优先吸附在Fe−Mt表面。此外，DOM抑制了P在Mt表面的成核结晶过程，P通过竞争吸附影响DOM在Mt表面的结合能，从而在分子水平上控制了Mt基质上P/DOM的界面动力学。
图1.Ca/Fe-Mt对OC/P比的影响
此研究揭示了不同类型的蒙脱石在调节淡水湖泊生态系统中OC/P比方面的作用及其差异性。不同的层间阳离子类型以及水环境条件决定了蒙脱石对DOM/P的吸附能力和结合强度，从而影响水体中的OC/P比。这些发现对理解湖泊沉积物中碳和磷元素的生物地球化学循环具有重要意义，凸显了粘土矿物作为营养物质汇的作用，从而为解决磷污染和碳封存挑战提供了新的思路。
该论文以“Differential Adsorption of Dissolved Organic Matter and Phosphorus on Clay Mineral in Water-Sediment System”为题，发表于Environmental Science & Technology（2024, 58, 2078−2088）；论文的第一作者和通讯作者分别为余梦涵博士和杨华明教授。
全文链接：https://doi.org/10.1021/acs.est.3c09359（点击“阅读原文”可转至论文原文）
