湖泊沉积物孔隙结构是影响其中物质（营养元素和污染物）迁移转化的重要因素。研究沉积物三维物理结构有助于推动水-沉积物界面的物质迁移转化研究，对于揭示富营养化水生态系统的内源释放规律，评价内源风险具有重要的理论意义和现实价值。　　 高分辨率CT扫描和重建是研究沉积物三维物理结构的重要手段，但仍缺少针对湖泊现代未成岩沉积物的水饱和性、无定形态、质地细密、结构松散特性的沉积物结构研究方法。本研究构建了一套包含样品采集方法、样品制备方法、数据获取方法、图像解译方法、参数计算方法的湖泊未成岩沉积物三维物理结构研究方法学，在巢湖进行了应用验证。并以巢湖为富营养化湖泊代表，分析了孔隙结构参数与泥沙和污染物沉积的关系，用Fick第一定律估算了巢湖沉积物P、Fe、Mn和7种重金属(Cd、Cu、Ni、Pb、As、Cr、Zn)的内源释放通量，阐明了巢湖沉积物的内源释放风险，为湖泊富营养化控制提供依据。　　 主要研究内容和结果如下:　　 (1)湖泊未成岩沉积物结构研究方法学　　 通过独创原位液氮快速冷冻固定沉积物和LR White树脂包埋的采样、制样方法，并集成其他学科的相关研究方法，构建了一套包含样品采集方法、样品制备方法、数据获取方法、图像解译方法、参数计算方法的湖泊未成岩沉积物三维物理结构研究方法学。整套方法在巢湖的应用验证表明，该方法可以呈现湖泊未成岩沉积物的三维物理结构，揭示与物质转化扩散密切相关的孔隙数量、体积分布层次、表面曲折程度、连通程度等孔隙特征。　　 ①样品采集方法:针对湖泊沉积物易扰动的特点，独创沉积物原位冷冻采样管，通过原位液氮快速冷冻固定沉积物，取得原状沉积物。②样品制备方法:针对沉积物结构松散的特点，采取高效冷冻干燥和超低粘度LR White树脂包埋的方法固定沉积物。经过初步切割-预包埋-冷冻干燥-包埋-切割-增加参比薄片（树脂和矿物质）的流程，将沉积柱制备成满足CT上机要求的小体积稳定样品。③数据获取方法:用分辨率为微米级的工业显微CT扫描沉积物样品，根据900个角度的投影数据，通过FDK算法和几何校正重建沉积物三维图像。沉积物三维图像的空间分辨率为4.8μm，且能够区分矿物质、有机质和孔隙。④图像解译方法:针对样品图像灰度范围不一致的问题，根据参比的灰度将样品的灰度进行校正，用标准样品的分割阈值对样品图像进行解译，准确提取孔隙三维结构。⑤参数计算方法:选择描述沉积物孔隙的数量、体积分布层次、表面粗糙程度、曲折程度、连通程度的孔隙度((o))、体积分形维数(Dv)、表面分形维数(Ds)、孔隙连通性、曲率(θ2)等参数，用matlab和mathematica编程计算。　　 (2)巢湖沉积物结构特征　　 运用已构建的沉积物结构研究方法，研究了巢湖不同沉积类型湖区的沉积物介质结构，揭示了巢湖表层沉积物孔隙连通性高但细小孔隙多的特点，建立了曲率与孔隙度的关系θ2=0.94×(o)-1.19。　　 巢湖表层沉积物(0～3mm)的孔隙度在0.51～0.62之间，99％以上为连通孔;体积分形维数在1.94～1.98之间、体积分形维数在1.76～1.86之间、曲率在1.61～2.16之间。随深度增加密度增加、孔隙度减少、体积分形维数减少、表面分形维数增加，孤立孔的数量和体积增加，曲率增大，最显著变化发生在水沉积物界面0-1mm范围以内。巢湖沉积物连通孔在垂直方向上的曲率比水平方向曲率高10％～13％，对物质扩散的阻碍作用稍强。　　 (3)巢湖磷/重金属沉积现状和演变趋势　　 根据137Cs重建沉积年代，分析巢湖整体泥沙和磷/重金属沉积现状及趋势，评估潜在生态风险。巢湖西部湖区沉积物磷/重金属富集相对严重，重金属综合潜在生态风险不高，但Mn、As元素存在较强的生态风险。2000年以来磷/重金属沉积没有显著变化。　　 巢湖西部湖区泥沙平均沉积速率约为0.32～0.47cm·a-1，中东部湖区平均沉积速率约为0.56～0.60cm·a-1。巢湖表层沉积物元素呈现自西向东、自北向南减少的趋势，污染最严重区域为南淝河入湖口附近和西湖湖心。多种金属评价方法结果显示，巢湖综合潜在生态风险较低，但仍有6％面积处于较强风险(RI＞300)，As是主要的生态风险危害贡献者（E＞80的面积占18％）;Mn也是重要的风险元素，有40％的面积高于NYSSC最高效应浓度值。巢湖重金属和磷分别从1960s，1980s开始快速富集，2000年后富集程度趋于稳定。　　 (4)巢湖水-沉积物界面磷/重金属释放通量　　 水-沉积物界面高分辨率孔隙水物质剖面显示，巢湖沉积物所有关注元素中仅有P、As、Mn元素主要由孔隙水中向上覆水体扩散，其他元素扩散方向不明显。水-沉积物界面释放通量说明As的释放风险较大。　　 P、As、Mn释放强度分别处于-0.02～2.8，0～0.47，0～6.3mg· m-2· d-1之间，释放通量最高值分布在西部湖区北岸。全湖水-沉积物界面每年的物质沉积和释放通量为:P沉积1059t，释放42t; Mn沉积1421t，释放497t; As沉积22t，释放12t;其他重金属均为沉积，不存在明显释放，沉积通量分别为:Zn225t，Cr73t, Pb51t, Cu35t, Ni35t, Cd0.44t。