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沉積物在水生環(huán)境的演變中起著重要作用,因為來自市政,工業(yè)和非點源的許多污染物與作為沉積物積累的固體顆粒有關(guān),對底棲生物構(gòu)成了潛在威脅。沉積物也可以以高流速或在最大濁度內(nèi)重新懸浮,污染物可以釋放回水柱,導(dǎo)致水質(zhì)惡化。沿海河口是一個獨特的生態(tài)系統(tǒng),不僅受到鹽和淡水相互作用,周期性暴露和再淹沒的影響,而且還受到城市污水和土地徑流的直接排放的影響。因此,河口中養(yǎng)分和污染物的循環(huán)極為復(fù)雜。
這項研究的目的是調(diào)查長期被城市污水和工業(yè)廢水(煙臺)排放嚴重污染的市政河口潮間帶和淡水沉積物中潮氣和淡水沉積物中溶解的S2?,F(xiàn)e2+和溶解的反應(yīng)性磷(DRP)的垂直通量分布圖。沉積物和孔隙水中硫,鐵和磷的循環(huán)會影響上覆水的水質(zhì)。在一個污染嚴重的河口(中國煙臺),通過薄膜擴散梯度技術(shù)(DGT)以及微電極技術(shù)研究了沉積物孔隙水中溶解性硫化物,鐵和溶解性活性磷(DRP)通量的垂直剖面。潮間沉積物中S,F(xiàn)e2+,P的垂直通量表明,DRP的有效性增加,而硫化物隨表層沉積物的深度而降低,這表明硫化物的積累可以促進缺氧沉積物中P的釋放。
在鹽度相反的地方,鐵和硫酸鹽還原的相對優(yōu)勢是不同的,在潮間帶上層沉積物中鐵還原作用優(yōu)于硫酸鹽還原作用,而在淡水位置則相反,在每種情況下,其他過程在深度上均占主導(dǎo)地位。磷酸鹽的釋放很大程度上受鐵還原的控制。
微電極的應(yīng)用:使用微型剖面分析儀(Unisense)的氧氣微電極和氧化還原電位微電極測試測量沉積物孔隙水剖面中的電位(ORP和)溶解氧(DO)。DO微傳感器是帶有保護陰極的小型Clark型氧傳感器,ORP微電極是微型鉑電極。這兩個參數(shù)都是在0-5 cm淺表沉積層中測量完成的。
圖1、INT位置(A)和FW位置(B)孔隙水中的原位孔隙水DO剖面。在INT和FW區(qū)域,DO隨深度分別為5.6 mg L-1和6.8 mg L-1,下降到滲透深度約0.3 cm,此時DO水平接近于零。結(jié)果表明,0.3 cm以下的沉積物均為缺氧(孔隙水中沒有足夠的游離
圖2、INT站點(A)和FW站點(B)沉積物中ORP的剖面變化。對于孔隙水中ORP的變化,在0.5 cm左右的FW部位觀察到了很強的氧化還原邊界,在INT點沉積物中,ORP隨深度的增加顯示氧化還原穩(wěn)定下降,而沒有明顯的氧化還原邊界,因于INT站點的沉積物反復(fù)進行潮汐沖洗和一些沉積物遷移,兩者都會導(dǎo)致一定程度的氧化,從而阻止了陡峭的氧化還原邊界的形成。