2.3底泥微界面環(huán)境ORP的變化規(guī)律

各處理組沉積物微環(huán)境ORP（氧化還原電位）剖面見圖4。

圖4實驗結(jié)束后（第27天）各處理組沉積物ORP剖面

圖4顯示，各處理組沉積物的ORP在表層0～1.3 cm緩慢降低，在1.3～2 cm呈現(xiàn)迅速遞減趨勢，之后緩慢降低直至降到0 mv左右（由于微電極能夠尖端細部進入沉積物的長度只有5 cm，所以深度在5 cm以下的沉積物ORP無法測量）；同時，組合擾動組ORP明顯依次大于搖蚊幼蟲組和對照組，河蜆的出現(xiàn)，使得ORP降低，而藻類的出現(xiàn)使ORP進一步增大，這與圖2結(jié)果相吻合。同時，ES1、ES2、ES4、ES3、ES5的ORP剖面從左向右平移，ORP增加的區(qū)域沿垂向上呈現(xiàn)逐漸擴張的趨勢。

其中組合擾動下河蜆的出現(xiàn)降低了沉積物ORP主要可從以下三方面來做解釋：首先，如前所述河蜆的出現(xiàn)顯著降低了沉積物溶解氧滲透深度，氧氣的消失對各層位ORP的減小具有較大貢獻。其次，河蜆是排氨動物，NH4+-N排泄占TN排泄的50.78%～100%，在河蜆的打洞筑穴和搖蚊幼蟲構(gòu)筑廊道過程中，將表層含NH4+沉積物被動的拖拽到沉積物深處，由于生物擾動、生物平流等效應使得深層沉積物獲得了更多的電子受體，ORP隨之也呈現(xiàn)遞減態(tài)勢。另外，河蜆-搖蚊幼蟲-物理組合擾動對微環(huán)境ORP產(chǎn)生了協(xié)同效應：水動力因素脅迫搖蚊幼蟲在相同深度構(gòu)筑更多廊道或向更深處構(gòu)筑廊道，由此產(chǎn)生的生物引灌、生物平流效應也就越顯著。沉積物各深度ORP均有所增加，并且增加的區(qū)域沿垂向上呈現(xiàn)逐漸擴張的趨勢。

藻類的出現(xiàn)進一步增大沉積物ORP是因為藻進行光合作用產(chǎn)生的大量O2擴散到沉積物各層，使得沉積物獲得了更多的電子供體，ORP也隨之增大。

2.4沉積物微環(huán)境Fe2+的變化規(guī)律

各處理組沉積物微環(huán)境Fe2+剖面見圖5。

圖5不同處理組間隙水Fe2+剖面

由圖5（a）可知，在底棲生物和藻類加入前（0 d）、ES1、ES2、ES3、ES4和ES5中Fe2+剖面相似，無顯著性差異。在0～4 cm，ES1、ES2、ES3、ES4和ES5中Fe2+濃度隨深度的增加而增大，分別從33.60、36.96、32.40、27.54和25.92μmol/L增大到60.70、64.21、61.20、55.07和52.02μmol/L。大于4 cm后，ES1、ES2、ES3、ES4和ES5中Fe2+濃度隨深度的增加而減小，分別減小到33.72、34.07、37.98、30.39和28.49μmol/L，并保持穩(wěn)定。圖5（b）顯示，與組合擾動相比，在沉積物0～5 cm，河蜆和藻類的出現(xiàn)進一步加大Fe2+的降低幅度。

圖5中Fe2+濃度的變化規(guī)律表明，組合擾動下，河蜆或藻類的出現(xiàn)都能進一步顯著減小間隙水中的Fe2+濃度。其原因如下：一是，河蜆擾動能將表層的氧化態(tài)顆粒帶入到沉積物深處；二是，生物引灌作用可以將大量富氧上覆水涌入洞穴，溶解氧沿洞穴壁擴散形成一層環(huán)形沉積物氧化區(qū)，其周邊沉積物和間隙水中的Fe2+不斷向其擴散并被氧化成水合鐵氧化物。此外，由于河蜆-搖蚊幼蟲-物理組合擾動對沉積物影響范圍增加，從而擴大了Fe2+濃度變化范圍。

新形式組合擾動對沉積物界面改造的協(xié)同效應有關。物理擾動通過破壞表層沉積物的結(jié)構(gòu)，迫使河蜆重新構(gòu)筑洞穴、搖蚊幼蟲重新構(gòu)筑廊道或者向沉積物更深處遷移，從而增加沉積物-水界面面積，加大上覆水向間隙水的擴散，并通過生物引灌作用，擴大沉積物中好氧區(qū)體積。

而河蜆和搖蚊幼蟲擾動則通過增加沉積物含水率和孔隙率，使得在同等剪切力作用下，更多的表層顆粒物質(zhì)被懸浮，增加了其被氧化的幾率。因此，在兩者協(xié)同作用下，即更多的顆粒物質(zhì)存在氧化的趨勢，使得Fe2+進一步減小。同時藻類光合作用產(chǎn)生的氧也進一步增大了沉積物氧化區(qū)所占的體積，F(xiàn)e2+也隨之進一步減小。

2.5沉積物微界面環(huán)境物理的變化規(guī)律

各處理組沉積物微環(huán)境含水率與孔隙度見圖6。

圖6顯示，各處理組的含水率和孔隙度均隨著深度的增加呈現(xiàn)遞減趨勢。同時，各處理組柱樣在0～6 cm范圍內(nèi)，ES1、ES2、ES3、ES4在同一深度沉積物的含水率與孔隙度呈現(xiàn)依次遞增趨勢，但ES5與ES3并無顯著性差異。說明了河蜆的出現(xiàn)進一步促進沉積物含水率和孔隙度的增大，而藻類的出現(xiàn)對其并無顯著性影響。各處理組間的差異性隨著深度的遞增呈現(xiàn)減弱趨勢。

各處理組柱樣6～10 cm范圍內(nèi)，同一深度沉積物含水率與孔隙度幾乎相等、其中ES1、ES2、ES3、ES4、ES5表層0～6 cm沉積物含水率均值分別為56.65%、57.92%、59.69%、61.68%和59.16%；而表層0～2 cm沉積物含水率分別為60.54%、62.93%、65.54%、69.81%和65.28%。

河蜆的出現(xiàn)進一步增大了沉積物含水率和孔隙度是因為河蜆構(gòu)筑洞穴、攝食、排泄等活動，促進生物引灌作用。當洞穴遭到物理擾動的破壞，河蜆被迫重新構(gòu)筑洞穴，使得沉積物含水率和孔隙度呈現(xiàn)遞增態(tài)勢。同時，表層沉積物含水率、孔隙度的提高又可以使得同等物理擾動強度下有更多的沉積物發(fā)生再懸浮，由此產(chǎn)生的對洞穴更強的破壞性脅迫河蜆對沉積物結(jié)構(gòu)產(chǎn)生更大程度的改造，更促進了含水率與孔隙度的進一步增加。

圖6實驗結(jié)束時（第28天）不同處理組沉積物含水率與孔隙度

3結(jié)論

（1）與組合擾動組相比，河蜆的出現(xiàn)降低了沉積物的OPD，而藻類的出現(xiàn)進一步增大了沉積物OPD；

（2）組合擾動下河蜆或藻的出現(xiàn)進一步增大了沉積物pH，由于河蜆組增加pH因素多，藻類組的pH要略低于河蜆組；

（3）組合擾動下河蜆的出現(xiàn)降低了沉積物ORP，而藻類的出現(xiàn)進一步增大沉積物ORP；

（4）河蜆的出現(xiàn)進一步增大了沉積物含水率和孔隙度，而藻類的出現(xiàn)對其并無顯著性影響。