冬季氣溫驟降作為一種劇烈的氣象事件，能通過(guò)改變水體的物理結(jié)構(gòu)、化學(xué)環(huán)境及生物活動(dòng)，深刻影響其中總磷的遷移、轉(zhuǎn)化與賦存形態(tài)，導(dǎo)致總磷濃度出現(xiàn)顯著波動(dòng)。其影響并非單向，而是多種機(jī)制協(xié)同或拮抗的復(fù)雜結(jié)果。便攜式總磷分析儀是目前使用比較廣泛的戶(hù)外檢測(cè)設(shè)備。

一、極易導(dǎo)致總磷含量飆升

氣溫急劇下降導(dǎo)致水體表層溫度迅速降低，密度增大。當(dāng)表層水密度超過(guò)下層水溫較高的水體時(shí)，會(huì)觸發(fā)強(qiáng)烈的垂直對(duì)流混合。這一過(guò)程，尤其在淺水湖泊或尚未完全形成穩(wěn)定溫度分層的深水水體中尤為顯著。強(qiáng)烈的下沉水流會(huì)沖擊底部沉積物，使其中的顆粒態(tài)磷通過(guò)再懸浮作用進(jìn)入上覆水體。

同時(shí)，沉積物間隙水中富含的可溶性活性磷也會(huì)在對(duì)流作用下被攜帶至整個(gè)水體，造成總磷濃度的短期內(nèi)的顯著升高。這種由溫度驅(qū)動(dòng)的“翻塘”效應(yīng)，是初冬寒潮期間水體總磷飆升的關(guān)鍵物理機(jī)制。

若降溫足以使水面結(jié)冰，形成的冰蓋會(huì)有效抑制風(fēng)浪的擾動(dòng)作用。在無(wú)冰期內(nèi)，風(fēng)浪是導(dǎo)致沉積物再懸浮的主要外力;冰封后，這一外力被移除，反而會(huì)減少顆粒態(tài)磷的釋放來(lái)源。然而，冰蓋的屏障作用更為復(fù)雜，它同時(shí)阻礙了大氣復(fù)氧，為其下的化學(xué)與生物過(guò)程創(chuàng)造了先決條件。

二、形成厭氧的環(huán)境

冰蓋形成導(dǎo)致的水體停滯與大氣復(fù)氧中斷，會(huì)迅速消耗水中的溶解氧，逐步形成厭氧環(huán)境。在厭氧條件下，沉積物-水界面處的鐵氧化物(如氫氧化鐵)會(huì)被還原為可溶性的亞鐵離子。鐵氧化物在好氧條件下能通過(guò)吸附或共沉淀作用有效固定水中的磷酸鹽，是控制磷釋放的重要“鎖”。

一旦這個(gè)“鎖”因厭氧而溶解，其原本固定的磷便會(huì)大量釋放到孔隙水中，并通過(guò)濃度梯度擴(kuò)散至上覆水體。這一過(guò)程，即“磷從厭氧沉積物中的釋放”，是冰封水體在冬季中后期總磷，特別是溶解態(tài)磷濃度持續(xù)升高的核心化學(xué)機(jī)制。即使在沒(méi)有完全冰封但底層已呈厭氧狀態(tài)的水體中，該機(jī)制同樣會(huì)發(fā)生。

三、生物過(guò)程的抑制與磷的“去生物化”

浮游植物(藻類(lèi))的生長(zhǎng)和代謝嚴(yán)格受溫度與光照調(diào)控。氣溫驟降與光照減弱共同作用，會(huì)對(duì)藻類(lèi)群落構(gòu)成“冷休克”，導(dǎo)致其大量衰亡。藻類(lèi)細(xì)胞破裂后，其體內(nèi)以聚磷鹽等形式儲(chǔ)存的磷會(huì)在短時(shí)間內(nèi)被釋放回水中，由生物態(tài)磷轉(zhuǎn)化為溶解態(tài)磷，直接貢獻(xiàn)于總磷的測(cè)量值。

存活下來(lái)的藻類(lèi)及其他水生植物的新陳代謝速率在低溫下急劇下降，其對(duì)水中溶解態(tài)磷酸鹽的吸收利用能力近乎停滯。這意味著，無(wú)論是從外部輸入還是從內(nèi)部釋放的磷，都失去了一個(gè)重要的“匯”。水體中磷的循環(huán)路徑從“生物吸收-沉降”為主，轉(zhuǎn)變?yōu)橐浴拔锢砘旌?化學(xué)釋放”為主導(dǎo)，導(dǎo)致磷在水中積累。

在多數(shù)情況下，由內(nèi)部物理化學(xué)與生物過(guò)程驅(qū)動(dòng)的磷釋放與積累效應(yīng)，會(huì)超過(guò)外源輸入減少帶來(lái)的影響，從而導(dǎo)致冬季氣溫驟降后水體總磷濃度呈現(xiàn)凈增加的趨勢(shì)。這一認(rèn)知對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估湖泊富營(yíng)養(yǎng)化狀況和制定冬季水環(huán)境管理策略具有重要意義。