2結(jié)果與討論

2．1 DO剖面變化

在引入搖蚊幼蟲(chóng)的lh內(nèi)，搖蚊幼蟲(chóng)全部往沉積物里鉆，筑造洞穴。搖蚊幼蟲(chóng)的洞穴是U形(試驗(yàn)中可觀察到)，搖蚊幼蟲(chóng)不斷地將上覆水引灌人洞穴，濾食上覆水中的浮游植物和呼吸上覆水中的氧氣。隨著富含氧氣的上覆水被引灌進(jìn)入洞穴中，增加了洞穴中氧氣的含量。通過(guò)溶解氧(DO)微電極觀測(cè)不同處理組沉積物氧氣的滲透深度可知：在前3個(gè)采樣期間，搖蚊幼蟲(chóng)擾動(dòng)明顯地增加了沉積物中氧氣的滲透深度(圖1)。在第7天、第46天、第Ⅱ6天和第140天搖蚊組的DO滲透深度分別為5．5mm、8mm、8mm和4．4mm，然而對(duì)照組的DO滲透深度僅為4．5mm、3．5mm、5mm和4．2mm(0mm代表界面)。相比對(duì)照組分別增加了1mm、4．5mm、3mm和0．2mm。

圖1 4個(gè)時(shí)段沉積物一水界面附近的DO剖面變化

最大DO滲透深度變化發(fā)生在第46天，說(shuō)明在第46天搖蚊的擾動(dòng)作用最激烈，在第46天之后，擾動(dòng)作用逐漸減弱。在第140天，擾動(dòng)作用消失，．搖蚊組和對(duì)照組沉積物中DO的滲透深度無(wú)明顯變化。在前人的研究中，也發(fā)現(xiàn)了搖蚊幼蟲(chóng)擾動(dòng)明顯增加了沉積物中DO的滲透深度引。

2．2磷、鐵剖面變化

以搖蚊擾動(dòng)作用最強(qiáng)烈的第46天組為例，分析LabileP和LabileFe的變化規(guī)律。由于搖蚊的擾動(dòng)，搖蚊組中LabileP濃度和LabileFe濃度較對(duì)照組明顯減小，尤其在界面下1～6am最為突出(圖2)：對(duì)照組和搖蚊組LabileP濃度均值分別為0．0407mg／L和0．0136mg／L，搖蚊組均值比對(duì)照組減小了0．0271mg／L，相對(duì)減小66．6％，搖蚊組與對(duì)照組方差差異性概率P=0．000(小于0．05)，T檢驗(yàn)顯著性概率P=0．000(小于0．05)，表明對(duì)照組與搖蚊組LabileP濃度存在差異且差異顯著；對(duì)照組與搖蚊組LabileFe濃度均值分別為1．5864mg／L和0．5512mg／L，搖蚊組均值比對(duì)照組減小了1．0352mg／L，相對(duì)減小65．3％，搖蚊組與對(duì)照組方差差異性概率P=0．000(小于0．05)，T檢驗(yàn)顯著性概率P=0．000(小于0．05)，表明對(duì)照組與搖蚊組LabileFe濃度存在差異且差異顯著。同時(shí)由二者的變化趨勢(shì)可知LabileP和LabileFe存在相關(guān)性，經(jīng)計(jì)算對(duì)照組和搖蚊組LabileP和LabileFe的相關(guān)性分別為0．672(P<0．001)和0．810(P<0．001)，顯著相關(guān)。搖蚊擾動(dòng)對(duì)LabileP和LabileFe的影響范圍在界面下1～6cm，這與McCall等發(fā)現(xiàn)的搖蚊主要取食范圍在沉積物上層2～8cm相一致。另外搖蚊擾動(dòng)導(dǎo)致P和Fe含量同步降低的現(xiàn)象在Lewandowski等和Zhang等的研究中也有報(bào)道。

2．3沉積物一水界面磷的釋放通量

沉積物一水界面下5mm附近的DGT垂向濃度與深度呈現(xiàn)了很好的線性關(guān)系(如46d組：搖蚊組Y=一0．0014x+0．0121，R=0．95；對(duì)照組Y=一0．OO42x+0．0031，R 0。91；為深度，Y為垂向濃度)，說(shuō)明DGT的高分辨率可用以定義界面附近LabileP的濃度梯趣度l3。通過(guò)對(duì)各組界面附近LabileP向上覆水的釋放通量的計(jì)算可知：在前3個(gè)采樣期間，搖蚊幼蟲(chóng)擾動(dòng)明顯減小了LabileP的釋放通量(圖3)。在第7天、第46天、第Ⅱ6天和第140天對(duì)照組的釋放通量分別為14．O0．g／(CB·d)、32．74．g／(cm·d)、10．03 ng／(cm·d)和2．80 ng／(CB·d)，而搖蚊組分別為9．33rig／(cm·d)、10．89 ng／(cm·d)、7．78 ng／(cm·d)和2．49n(cm·d)，分別相對(duì)減小了33．4％、66．7％、22．5％和Ⅱ．1％。在第46天減小幅度最大，表明第46天搖蚊擾動(dòng)作用最強(qiáng)烈，在第46天之后擾動(dòng)作用逐漸減弱。

圖2 46d沉積物間隙水中LabileFe和LabileP濃度剖面

在第140天，擾動(dòng)消失，搖蚊組與對(duì)照組的釋放通量差異較小。在以往的研究中，Lewandowski等、Zhang等和Chen都是通過(guò)監(jiān)測(cè)上覆水中SRP濃度變化來(lái)計(jì)算通量，這里首次使用由DGT測(cè)得的LabileP垂向濃度來(lái)計(jì)算通量，方法雖不同所得結(jié)論卻相似，即搖蚊擾動(dòng)抑制了磷從沉積物向上覆水中的釋放。

2．4搖蚊幼蟲(chóng)擾動(dòng)對(duì)沉積物中磷釋放的影響根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果可得如下結(jié)論：湖泊沉積物中磷的釋放受Fe氧化所控制。搖蚊將上覆水引灌進(jìn)入沉積物，增加了沉積物中溶解氧滲透深度(圖1)。滲透下來(lái)的氧氣改變了沉積物的氧化還原條件，為沉積物中氧化還原反應(yīng)提供了豐富的電子受體(0)J。因而沉積物中Labile Fe(I1)被氧化，沉積物中LabileFe(Ⅱ)的濃度顯著降低(圖2)。被氧化的LabileFe(Ⅱ)生產(chǎn)的三價(jià)Fe(OOH)會(huì)同時(shí)吸附沉積圖3 4個(gè)時(shí)段微界面處沉積物向上覆水磷的釋放通量物中的LabileP，導(dǎo)致了沉積物中LabileP濃度的減小(圖2)’。LabileP濃度的減小又會(huì)削弱界面附近LabileP的濃度梯度，進(jìn)而導(dǎo)致了LabileP從沉積物向上覆水?dāng)U散通量的減小(圖3)。通過(guò)對(duì)LabileP和LabileVe(Ⅱ)大量數(shù)據(jù)的分析，顯示二者存在顯著相關(guān)性；且二者的變化均發(fā)生在界面下1—6cm，空間上具有同步性，表明磷的釋放受Fe(II)氧化所控制。

搖蚊擾動(dòng)的存在顯然改變了沉積物的氧化還原條件，導(dǎo)致LabileFe(1I)被氧化，生成的三價(jià)Fe(OOH)吸附沉積物和上覆水中的LabileP，最終抑制了界面處磷向上覆水中的釋放。這在一定程度上減輕了湖泊的內(nèi)源磷污染，抑制了湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化。

3結(jié)論

引入搖蚊后，搖蚊組的LabileP濃度比對(duì)照組明顯降低，且在界面下1～6cm變化最明顯，在這個(gè)范圍內(nèi)搖蚊組LabileP平均濃度比對(duì)照組減小了66．6％；隨搖蚊洞穴的開(kāi)拓，上覆水被引灌進(jìn)沉積物中，使得沉積物中溶解氧的滲透深度明顯增加，搖蚊組中溶解氧滲透深度最深至界面下8nil3；同樣在界面下1—6oi13沉積物中LabileFe(ⅡⅡⅡⅡ)被O：氧化，生成了三價(jià)Fe(OOH)吸附LabileP，致其濃度明顯降低并抑制了界面處LabileP的釋放；搖蚊擾動(dòng)在一定程度上抑制了湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化。