1.3樣品分析方法

沉積物溶解氧滲透深度OPD、pH、ORP分別用微電極系統(tǒng)（Unisense，丹麥）測定。

間隙水中Fe2+用鄰菲羅啉分光光度法測定。

含水率：將空坩堝放入烘箱，105℃條件下烘30 min，在干燥器中冷卻20 min后稱重，直至恒重為止（兩次稱重相差不超過0.000 5 g），記為g0。再取適量濕泥于坩堝中，稱重為g1，將裝濕泥的坩堝放入烘箱105℃條件下烘12 h，在干燥器中冷卻20 min后稱重，直至恒重為止（兩次稱重相差不超過0.000 5 g），記為g2。按下式計(jì)算含水率

孔隙度：是根據(jù)沉積物濕重與干重計(jì)算所得，計(jì)算公式如下

式中，m1為底泥干重；m2為底泥濕重；2.5為底泥干密度（g/cm3）。

2結(jié)果與討論

2.1沉積物微界面環(huán)境氧的變化規(guī)律

不同處理組的沉積物微界面環(huán)境氧的分布規(guī)律見圖2，圖2中縱坐標(biāo)0 mm處虛線表示沉積物-水界面（SWI），泥上坐標(biāo)記為正，泥下坐標(biāo)記為負(fù)。

圖2顯示，由于底棲生物作用、底棲生物和物理擾動的協(xié)同作用、藻類光合作用，導(dǎo)致沉積物微環(huán)境氧發(fā)生明顯變化。其中，對照組（ES1）、搖蚊幼蟲組（ES2）、組合擾動組（ES3）、河蜆組合擾動組（ES4）和藻類組合擾動組（ES5）對應(yīng)的溶解氧滲透深度OPD分別為：5.1、6.8、10.2、8.0和11.5 mm。由此可見，ES1、ES2和ES3這3組的變化規(guī)律符合前人研究結(jié)果表明：三組中組合擾動組OPD最大，并依次大于搖蚊幼蟲組和對照組（各處理組的氧剖面是對該沉積物柱樣表層隨機(jī)選取一點(diǎn)做穿刺測定的，在選點(diǎn)時(shí)避開了水絲蚓所打的蟲洞，因此剖面具有相對一般性）。當(dāng)河蜆或藻類出現(xiàn)時(shí)，沉積物OPD明顯產(chǎn)生不同變化。與組合擾動組相比，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。

圖2實(shí)驗(yàn)中不同處理組沉積物O2剖面

其中河蜆降低沉積物OPD原因有四：一是河蜆自身的新陳代謝旺盛，需要消耗大量O2，從而減少了進(jìn)入沉積物的O2；二是河蜆的挖穴、活動使得深層黑色的厭氧沉積物暴露于表層富氧的上覆水中，這些厭氧物質(zhì)被O2氧化從而消耗大量的O2。三是河蜆打洞產(chǎn)生生物引灌作用，使得洞穴壁周圍形成環(huán)形氧化區(qū)，并使好氧微生物活性恢復(fù)，從而消耗更多O2，同時(shí)河蜆的活動改造了微界面的生物廊道的構(gòu)造，很多孔洞被重新封閉，氧氣交換產(chǎn)生困難。四是由于河蜆和物理擾動的協(xié)同作用，強(qiáng)化了上述3個(gè)過程，進(jìn)一步增大了O2的消耗。因此河蜆的出現(xiàn)消耗了大量沉積物表層O2從而降低了沉積物OPD。而藻類的出現(xiàn)增大了沉積物OPD是由于藻光合作用產(chǎn)生大量的O2，增大了上覆水與沉積物O2的濃度梯度，從而增大了O2向沉積物擴(kuò)散的通量，因此藻類的加入進(jìn)一步增大了沉積物OPD。

2.2沉積物微環(huán)境pH的變化規(guī)律

各處理組沉積物微環(huán)境pH剖面見圖3。

圖3顯示，在沉積物表層0～1.5 cm，各處理組pH呈現(xiàn)迅速遞減趨勢，在1.5 cm之后pH趨于穩(wěn)定。其中，在0～1.5 cm階段，組合擾動組pH明顯依次大于搖蚊幼蟲組、對照組和組合擾動組，當(dāng)河蜆和藻類出現(xiàn)時(shí)，pH進(jìn)一步增大。從圖3可以看出，河蜆組和藻類組pH剖面非常接近，只是河蜆組稍高，說明二者對pH的增量相當(dāng)。同時(shí)，對照組、搖蚊幼蟲組、組合擾動組、河蜆組（或藻類）的pH剖面曲線趨勢從左向右平移，pH增加的區(qū)域沿垂向上呈現(xiàn)逐漸擴(kuò)張的趨勢。

其中組合擾動下河蜆的出現(xiàn)進(jìn)一步增大了沉積物的pH主要可從以下四方面來做解釋：首先，結(jié)合圖2，ES4組OPD要大于ES1組和ES2組，有研究表明溶解氧有利于氧化有機(jī)物中的有機(jī)酸和氧化能吸附氫氧根的陰陽離子，使得pH增大，自然OPD的增大有利于pH的增加。

其次是河蜆打洞筑穴，加速了上覆水與間隙水的交換，生物引灌作用將帶堿性的上覆水沖刷進(jìn)入洞穴內(nèi)，將沉積物中酸性物質(zhì)中和并帶離沉積物。同時(shí)河蜆的主要排泄產(chǎn)物含有正磷酸鹽和氨氮，正磷酸鹽的水解有利于pH的增大，而氨氮易被氧化，對pH貢獻(xiàn)不大。另外，河蜆和物理組合擾動對微界面環(huán)境pH產(chǎn)生了協(xié)同效應(yīng)：物理擾動能促進(jìn)生物擾動，物理擾動脅迫河蜆構(gòu)筑更多更深的洞穴，強(qiáng)化的生物引灌作用使得沉積物中pH增加的程度和區(qū)域相應(yīng)的增大。綜合這四個(gè)方面，河蜆組產(chǎn)生的堿化效應(yīng)明顯，因此河蜆的出現(xiàn)進(jìn)一步增加了沉積物特定深度的pH，這也解釋了ES4組OPD小于ES3組，而pH要大于組合擾動組的原因。

而藻類的存在同樣產(chǎn)生了跟河蜆類似的效果，其主要原因是由于藻類光合作用吸收大量上覆水中CO2從而增大了上覆水的pH，pH增大后的上覆水在擴(kuò)散作用、生物平流、生物引灌作用下與間隙水進(jìn)行交換，同時(shí)藻類組的OPD最大，對氧化有機(jī)物中的有機(jī)酸和氧化能吸附氫氧根的陰陽離子有極大的作用，因此沉積物pH隨之增大，但由于藻類組增加pH的因素相比河蜆組要少，因此pH要略低于河蜆組。