2025年2月25日，我院研究生张文科以第一作者在自然指数期刊Water Research（SCI一区，影响因子：12.8）在线发表最新研究成果“Effectively mitigated eutrophication risk by strong biological carbon pump (BCP) effect in karst reservoirs”（强生物碳泵效应能有效缓解岩溶水库的富营养化风险），特聘教授王万发为论文的通讯作者。

喀斯特水库可以显着增强生物碳泵（BCP）的效果，BCP是碳封存、净化水质和减少富营养化的关键过程。然而，BCP对碳（C）、氮（N）和磷（P）迁移转化的影响及其在调节河流-水库系统内富营养化中的作用仍然不充分，尤其是在不同的地质环境中。我们研究了典型的喀斯特水库红枫湖水库（HFR），通过分析水化学、营养浓度以及溶解无机碳（δ¹³C_DIC）和硝酸盐（δ¹⁵N-NO₃^-）的稳定同位素，以揭示控制生物元素迁移和富营养化过程的潜在机制。我们的研究结果表明在暖湿季，水库中存在强大的BCP效应，浮游植物通过光合作用吸收大量CO₂和HCO₃^-，导致溶解无机碳（DIC）浓度降低和真光层pH值升高。真光层的δ¹³C_DIC（-4.0 ± 0.5‰）值相对增加，以响应浮游植物光合作用优先吸收的较轻同位素¹²C。与入库河流区相比，水库真光层的δ¹⁵N-NO₃^-（7.4 ± 0.2‰）明显耗尽，水体主要表现为好氧或过氧饱和。这表明硝化作用是暖湿季的主要过程。高NO₃^-浓度（44.3 ± 10.1μmol/L）表明有足够的N供应生物吸收。

我们的研究结果表明，水库真光层中强BCP效应将大量的DCO₂和营养物质转化为自源有机物，pH值升高进一步降低了DCO₂的可用性。此外，BCP诱导的碳酸钙沉淀通过共沉淀增强P去除，从而加速营养物消耗和碳封存，这共同有助于减轻富营养化风险。为了评估这些发现的广泛适用性，我们分析了来自全球129个湖泊和水库的数据。我们的结果表明，岩溶水库具有强大的BCP效应，平均卡尔森营养状态指数（CTSI）比非喀斯特水库低9.8%，表明富营养化风险降低。这些见解为全球岩溶水库的水资源管理提供了有价值的启示。