為了闡明多重組合擾動(dòng)因素對(duì)沉積物微界面環(huán)境的影響，以太湖梅梁灣沉積物為研究對(duì)象，采用Rhizon采樣技術(shù)和微電極系統(tǒng)等手段，研究了擾動(dòng)下微界面溶解氧滲透深度、pH、ORP、鐵離子和含水率等變化規(guī)律。結(jié)果表明，藻類組（ES5）的OPD最大，達(dá)到了11.5 mm。不同擾動(dòng)下對(duì)照組、搖蚊幼蟲組、組合擾動(dòng)組、河蜆組（或藻類）的pH剖面曲線趨勢(shì)從左向右平移，而ORP剖面曲線從左往右的順序分別是ES1、ES2、ES4、ES3、ES5組。河蜆組表層0～6 cm沉積物的平均含水率達(dá)到了61.68%，為各組最高。與組合擾動(dòng)組相比，河蜆的出現(xiàn)降低了沉積物OPD，而藻類的出現(xiàn)進(jìn)一步增大了沉積物OPD。同時(shí)，組合擾動(dòng)下河蜆或藻類的出現(xiàn)進(jìn)一步增大了沉積物pH。其次，組合擾動(dòng)下河蜆的出現(xiàn)降低了沉積物ORP，而藻類的出現(xiàn)進(jìn)一步增大沉積物ORP。除此之外，河蜆的出現(xiàn)還進(jìn)一步增大了沉積物含水率和孔隙度，而藻類的出現(xiàn)對(duì)其并無顯著性影響。

底泥擾動(dòng)是促使內(nèi)源磷遷移轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵因素。底泥擾動(dòng)可分為兩種：一是物理擾動(dòng)，主要是風(fēng)浪，水流，魚類巡游，船運(yùn)等物理因素造成的；二是生物擾動(dòng)，主要是由底棲生物引起的。然而，在天然水體中，底泥擾動(dòng)通常由多種形式構(gòu)成，最常見的是物理擾動(dòng)與底棲生物組成的組合擾動(dòng)。目前，淺水湖泊磷遷移轉(zhuǎn)化理論體系的構(gòu)建主要是基于底泥表層的泥水界面。但是，由于底棲生物的存在，使得底泥內(nèi)部存在另一種泥水界面，因?yàn)榇祟惤缑娴男纬蛇^程、大小、氧化層厚度、形狀、環(huán)境效應(yīng)明顯不同于底泥表層的泥水界面，采用建立在底泥表層的傳統(tǒng)的磷遷移轉(zhuǎn)化理論體系來解釋內(nèi)源磷的再生及遷移轉(zhuǎn)化則明顯不妥，由此人們開始關(guān)注底泥微界面環(huán)境的研究，但對(duì)于組合擾動(dòng)對(duì)底泥微界面環(huán)境的影響研究甚少。有鑒于此，本研究以物理擾動(dòng)、搖蚊幼蟲、河蜆和藻類為主要研究對(duì)象，真實(shí)地模擬了太湖底泥多重?cái)_動(dòng)的實(shí)際情形，借此研究多重組合擾動(dòng)對(duì)沉積物微界面環(huán)境的影響，以期為豐富淺水湖泊磷遷移轉(zhuǎn)化理論體系奠定前期理論基礎(chǔ)。

1材料與方法

1.1研究地點(diǎn)與采樣準(zhǔn)備

2015年4月利用大口徑重力采樣器（Rigo Co.直徑90 mm，高500 mm）在無錫梅梁灣采樣點(diǎn)（N31°31'30.10″，E120°10'57.1）采集表層15 cm沉積物柱樣總計(jì)16根，并保留采樣管上覆水水樣，用橡皮塞密封采樣管兩端，再垂直地把采集到的柱樣放入采樣架中，同時(shí)采集上覆水50 L，采樣運(yùn)輸過程中盡量保持柱樣不發(fā)生擾動(dòng)。采樣點(diǎn)底泥及上覆水的各項(xiàng)理化性質(zhì)見表1。

試驗(yàn)用藻類購(gòu)自中科院水生生物研究所（武漢），品種為銅綠微囊藻（Microcystis aeruginosa），該品種是太湖水華爆發(fā)時(shí)的優(yōu)勢(shì)種群。實(shí)驗(yàn)用搖蚊幼蟲購(gòu)自花鳥市場(chǎng)，河蜆采集于太湖，為太湖原生河蜆。用梅梁灣采集來的底泥和上覆水馴化培養(yǎng)買回來的搖蚊幼蟲和帶回來的河蜆，使其適應(yīng)實(shí)驗(yàn)條件，一周后用于實(shí)驗(yàn)。

表1采樣點(diǎn)沉積物和上覆水的理化性質(zhì)

1.2實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)用培養(yǎng)單元培養(yǎng)管構(gòu)造見圖1，培養(yǎng)管材料為有機(jī)玻璃（長(zhǎng)20.5 cm，內(nèi)徑ID 8.4 cm），底部用橡膠塞密封；管壁留有安裝Rhizon間隙水采樣器的小孔，使用前用疏水膠帶密封。

用400目金屬篩將采集來的上覆水過濾，截除掉其中的浮游生物，過濾后的上覆水用作底泥柱樣培養(yǎng)的上覆水。采集的沉積物柱樣進(jìn)行以下處理：把每個(gè)柱樣表層10 cm的底泥切分成5層，每層2 cm，相同層的沉積物收集在同一桶中，將各桶內(nèi)底泥通過60目金屬篩以除去其中的底棲生物和大顆粒物，將過篩后的沉積物混勻，按原來順序裝入培養(yǎng)管中，并用切片將沉積物-水界面切成完全平整。然后將濾后上覆水引到底泥上部，盡可能不使表層底泥發(fā)生擾動(dòng)且保持泥-水界面的平整。將制得的若干個(gè)（根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求不同）底泥柱樣放在培養(yǎng)水槽內(nèi)，并向水槽內(nèi)加入濾后上覆水淹沒培養(yǎng)管，用曝氣頭對(duì)槽內(nèi)水曝氣預(yù)培養(yǎng)16 d，讓底泥穩(wěn)定。

圖1實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)管

在第14天底泥已基本穩(wěn)定，即泥-水界面沉降完全，泥面高度保持穩(wěn)定；上覆水中的各營(yíng)養(yǎng)鹽濃度保持穩(wěn)定。從培養(yǎng)水槽中取出沉積物柱樣，將泥樣柱上頂至適當(dāng)位置，使得采樣孔位于泥-水界面以下1.5、2.5、3.5、4.5、5.5 cm處（分別采集泥面下1～2、2～3、3～4、4～5、5～6 cm段的間隙水，采樣分辨率是1 cm，由于在0.5 cm處插入的Rhizon采樣管易在重力作用下將表層泥面開裂，因此原定于0.5 cm處抽取1～2 cm間隙水的小孔暫時(shí)取消），將Rhizon間隙水采樣管包扎生膠帶后插入培養(yǎng)管壁預(yù)留的小孔中以保證完全密封，插入時(shí)注意采樣管的水平。將制得的培養(yǎng)柱樣放入黑暗房間內(nèi)，防止藻類光合作用對(duì)磷的影響。同時(shí)取足量預(yù)培養(yǎng)水放入棕色瓶中4℃保存，棕色瓶用錫箔包裹，作為實(shí)驗(yàn)用上覆水的補(bǔ)充。為了使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更可靠，設(shè)置平行實(shí)驗(yàn)，將制得的15根柱樣分別作如下實(shí)驗(yàn)：3根用于對(duì)照實(shí)驗(yàn)組（ES1）、3根用于搖蚊幼蟲擾動(dòng)組（ES2）、3根用于物理和搖蚊幼蟲組合擾動(dòng)組（ES3）、3根用于物理、搖蚊幼蟲和河蜆組合擾動(dòng)組（ES4）、3根用于物理、搖蚊幼蟲、藻擾動(dòng)組（ES5）。

在第17天，挑選活性較強(qiáng)的搖蚊幼蟲，向組合擾動(dòng)（ES2、ES3、ES4、ES5）組柱樣中加入相應(yīng)條數(shù)的搖蚊幼蟲（密度與太湖自然密度一致），其中主要種群為羽搖蚊（Chironomus plumosus）幼蟲，絕大多數(shù)的搖蚊幼蟲能迅速打孔鉆入底泥中，半小時(shí)過后，將尚未打孔鉆入的搖蚊幼蟲用鑷子輕輕挑出，用新的有活力的搖蚊幼蟲代替，然后將所有培養(yǎng)管放回黑暗房間內(nèi)開啟試驗(yàn)。以同樣的的方法加入相應(yīng)數(shù)量的河蜆和藻類。加入河蜆時(shí)用筷子夾住河蜆緩慢靠近泥-水界面輕輕放置于底泥表面，盡量避免產(chǎn)生較大擾動(dòng)。

采用恒速攪拌機(jī)對(duì)柱樣進(jìn)行擾動(dòng)，轉(zhuǎn)速為150 r/min，在水面上方1 cm處擾動(dòng)10 min，使得表層0.5 cm沉積物完全懸浮。試驗(yàn)期間，若發(fā)現(xiàn)搖蚊幼蟲鉆出泥面死亡時(shí)，立即用鑷子小心挑出，并加入等量的活體。

間隙水Fe2+取樣時(shí)預(yù)先在2 mL注射器針管中加入適量顯色劑后抽取1 mL間隙水。采樣后，立即用存于棕色瓶中的等量預(yù)培養(yǎng)水補(bǔ)充。

實(shí)驗(yàn)共持續(xù)了11 d（第17～27天）。間隙水在15、21、26 d采集，每次抽取2 mL間隙水。試驗(yàn)在第27天結(jié)束，當(dāng)天用Unisense微電極分析系統(tǒng)測(cè)定各柱樣氧剖面，隨后取出Rhizon間隙水采樣器，之后，將底部橡膠塞上頂，將表層10 cm沉積物切分成5層，每層底泥2 cm，將相同層位的底泥收集在同一燒杯中，用玻璃棒充分混勻。然后測(cè)定其含水率、孔隙度。