水體富營(yíng)養(yǎng)化對(duì)環(huán)境管理提出了全球性挑戰(zhàn)，經(jīng)常導(dǎo)致水體中有害藻類(lèi)大量繁殖。有害藻華破壞了生態(tài)系統(tǒng)的平衡，威脅人類(lèi)健康，造成大量農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)損失。磷(P)長(zhǎng)期以來(lái)被認(rèn)為是控制藻華最有限的養(yǎng)分，而最近的研究表明氮(N)和磷都是關(guān)鍵的藻華生長(zhǎng)的限制因素。藻類(lèi)生長(zhǎng)引起水體條件在一晝夜的周期發(fā)生劇烈的變化，可能引起沉積物中敏感的反饋系統(tǒng)并導(dǎo)致P的釋放。

本論文的研究人員主要利用吸附式取樣器(Rhizon)對(duì)有害藻華(HAB)在發(fā)育的不同階段期20mm表層沉積物中可溶性活性磷(SRP)和可溶性鐵(II)濃度在3-h時(shí)間間隔內(nèi)的變化進(jìn)行了相關(guān)微觀(guān)實(shí)驗(yàn)研究，了解有害藻華生長(zhǎng)過(guò)程中沉積物中P受激釋放的過(guò)程和相關(guān)機(jī)制。

關(guān)鍵詞：水體富營(yíng)養(yǎng)化，有害藻類(lèi)，生態(tài)系統(tǒng)，藻華釋放磷，沉積物

Unisense微電極分析系統(tǒng)的應(yīng)用

沉積物中的溶氧剖面濃度及pH分別采用了尖端直徑為100um的氧微電極和尖端直徑為500um的pH微電極進(jìn)行測(cè)試，其中氧電極的矯正采用了標(biāo)準(zhǔn)方法校準(zhǔn)，即采用了兩點(diǎn)矯正法獲取了相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)。unisense沉積物微剖面系統(tǒng)測(cè)試了不同時(shí)間段（1天，5天，15天，20天，44天，70天）沉積物中的氧剖面濃度及pH剖面濃度。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果

本研究利用吸附式取樣器(Rhizon)對(duì)有害藻華(HAB)在發(fā)育的不同階段對(duì)應(yīng)的20mm表層沉積物中的可溶性活性磷(SRP)和可溶性鐵(II)濃度在3-h時(shí)間間隔內(nèi)的變化進(jìn)行了微觀(guān)實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明有害藻華在孵育后15天內(nèi)占優(yōu)勢(shì)，在孵育后70天后藻華開(kāi)始消退?？紫端械目扇苄澡F(II)和SRP的濃度在藻華生長(zhǎng)的潛伏期階段呈上升趨勢(shì)。與第1天相比，可溶性鐵(II)和SRP的最大值分別在夜間藻華開(kāi)花和凋落階段增加了214%和387%。沉積物-水界面(SWI)的鐵和磷的擴(kuò)散通量一般與濃度的變化相對(duì)應(yīng)?？扇苄澡F(II)和可溶性活性磷（SRP）濃度每小時(shí)波動(dòng)一次，分別在晚上21:00和早上06:00(或凌晨03:00)出現(xiàn)兩個(gè)明顯的高峰濃度。這些結(jié)果表明鐵磷耦合機(jī)制是沉積物中磷釋放的主要機(jī)制。在塌陷期階段，可溶性鐵(II)濃度受夜間不穩(wěn)定S(-II)增加而抑制。同時(shí)可溶性活性磷（SRP）濃度與鐵循環(huán)解耦合，每小時(shí)波動(dòng)值較小(<11%RSD)，藻類(lèi)分解是沉積物中P釋放的主要來(lái)源。

圖1、給出了微環(huán)境實(shí)驗(yàn)的照片圖，以及不同階段的采樣樣品。圖A、B分別表示活塞式和平板式DGT裝置示意圖;圖C D E分別表示對(duì)應(yīng)的微電極、沉積物芯和根狀根采樣器。

圖2、在一個(gè)完整的一晝夜的循環(huán)周期中，控制池和藻類(lèi)處理池的水柱樣品中光強(qiáng)度、DO和pH值的變化情況。白天和夜間的所處的時(shí)間段分別指的是從早上6點(diǎn)到下午18點(diǎn)，從下午18點(diǎn)到早上6點(diǎn)。分別給出這些時(shí)間段測(cè)試出的光強(qiáng)度、DO和pH值（所有的測(cè)試值為三次重復(fù)測(cè)量的平均值）

圖3、對(duì)比參照沉積物樣品和藻類(lèi)處理后的沉積物樣品在白天和夜間不同時(shí)間段的pH值和DO值，深度為0對(duì)應(yīng)水平虛線(xiàn)表示的是沉積物-水界面(SWI)。所有測(cè)試給出的值為三次重復(fù)測(cè)量的平均值。

圖4、在不同采樣日期，對(duì)比參照沉積物樣品和藻類(lèi)處理后的沉積物樣品的pH和溶氧濃度（DO）的平均值。

圖5、應(yīng)用DGT法對(duì)進(jìn)行對(duì)比組水體和沉積物和藻類(lèi)處理的水體和沉積物測(cè)試獲得的不穩(wěn)定S(-II)濃度的二維分布圖。圖A和B分別)分別在第44天、日間及夜間時(shí)間段對(duì)應(yīng)的對(duì)比組水體和沉積物和藻類(lèi)處理的水體和沉積物中的不穩(wěn)定的S(-II）濃度；圖C和D分別表示的是在第44天時(shí)藻類(lèi)處理沉積物中白天和晚上的不穩(wěn)定的S(-II)濃度。

總結(jié)

有害的藻華(HABs)會(huì)對(duì)水質(zhì)造成嚴(yán)重后果并對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)、環(huán)境造成威脅。本論文研究人員對(duì)水體富營(yíng)養(yǎng)化的沉積物進(jìn)行了為期70天的孵育實(shí)驗(yàn)，隨著藻華(HABs)的加入，利用完整的沉積物巖心來(lái)模擬水環(huán)境存在HABs的場(chǎng)景。通過(guò)使用采樣器采集到的沉積物用來(lái)研究沉積物中可溶性鐵(II)和SRP濃度的變化情況，結(jié)合使用了unisense微電極微剖面系統(tǒng)來(lái)獲得沉積物中的pH、溶氧DO分布的變化，獲得的沉積物水柱樣品中的氧氣含量及pH值受藻類(lèi)的光合作用和光照強(qiáng)度的影響在一天之內(nèi)變化很大，這些通過(guò)微電極測(cè)試獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)（pH/溶氧）為研究人員提出了關(guān)于含有藻華的沉積物中鐵和磷濃度單位變化刺激磷的釋放機(jī)制提供了重要的數(shù)據(jù)支持，這說(shuō)明unisense微剖面分析在研究水華導(dǎo)致的湖泊及淡水河流的富營(yíng)養(yǎng)化水體的研究存在很好的應(yīng)用前景。