磷(P)是水體富營養(yǎng)化最為常見的限制性營養(yǎng)鹽，水體中較高的磷含量會直接導致藻華的爆發(fā)。沉積物是水環(huán)境中磷循環(huán)的載體與重要的儲存庫，其組成和其表面的理化性質(zhì)影響著磷在沉積物—水界面上的遷移行為，同時共存的生物藻類以及溶解氧(DO)等環(huán)境因素也在很大程度上影響著沉積物對P的吸附或釋放作用，進而影響著水體的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

已有的研究表明，藻類對沉積物磷的遷移有著直接或間接的影響：藻類對P的吸收使上覆水中的P濃度下降，致使沉積物間隙水與上覆水之間存在P濃度梯度，進而促使沉積物中的P向上覆水中擴散，而由沉積物釋出的P進一步為藻類的生長繁殖提供營養(yǎng)源，因此沉積物釋磷行為與藻類生長往往是互相促進的。Tuominen等研究發(fā)現(xiàn)，硅藻屬細胞分解后釋放出的硅還可通過與P搶占鐵、鋁氧化物表面的吸附位點而致使沉積物上P吸附量下降。同時，由于藻類可通過光合作用產(chǎn)生O2，而呼吸作用及死亡后的藻體經(jīng)微生物分解則會消耗DO，從而導致藻類對水體中DO水平有著重要影響，而作為影響沉積物中磷的遷移行為的環(huán)境因素之一，DO則可通過影響鐵錳氧化物和硫的氧化還原以及微生物新陳代謝等過程來實現(xiàn)對沉積物-水界面上磷遷移行為的影響：富氧環(huán)境下，O2作為有機質(zhì)降解過程中的主要電子接受體為其有氧呼吸供能；貧氧條件下，MnO2和FeOOH等就會作為理想的電子受體而被有機質(zhì)的降解所利用，此時容易發(fā)生Fe3+-Fe2+的還原反應，使原本與鐵、錳氧化物結合的那部分磷溶解釋放至上覆水中，且鐵結合態(tài)磷(Fe-P)是沉積物向水體釋放P的主要形態(tài)。

在微電極技術發(fā)展以前，傳統(tǒng)定量水體中的溶解氧濃度多采用化學滴定方法或是借助其它儀器分析手段，存在耗時較長且難以實現(xiàn)在線監(jiān)測的缺點。微電極優(yōu)勢在于能實現(xiàn)較高的空間分辨率并能在短時間內(nèi)獲得大量的數(shù)據(jù)。金汞伏安微電極最初是由George W.Luther III的研究團隊研制所得，制成的Au/Hg微電極應用于沉積物中DO、S2-、Mn2+和Fe2+等氧化還原成分的現(xiàn)場測定。Xu等利用微電極體系對Fe、Mn等金屬離子的測量，揭示了海洋環(huán)境中微生物影響金屬腐蝕的一般機制；并將該微電極技術應用于廈門西港沉積物中氧化還原成分濃度梯度的測量中。

本文采用金汞伏安微電極技術，通過對藻-沉積物共存體系中溶解氧含量的實時監(jiān)測，結合體系中磷的消耗情況及沉積物中磷的形態(tài)分布等，探討藻類生長活動對沉積物-水界面上磷的遷移轉化的影響。

1材料與方法

1.1沉積物樣品及藻的培養(yǎng)

實驗所用沉積物樣品于2018年3月采自長江口，采集后在-20℃下冷凍保存。使用前室溫解凍，自然風干，研磨后過尼龍篩，取120～200目(120～75μm)組分備用。

實驗選取的中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)是我國海域尤其是長江口水域優(yōu)勢的赤潮藻種，藻種由中國科學院海洋研究所提供。取一定量指數(shù)生長期的藻細胞接入盛有100 mL f/2培養(yǎng)基的250 mL的三角瓶中，然后將其置于溫度為(25±0.5)℃，光照為3 000 lx，光暗比(L/D)為12 h∶12 h的培養(yǎng)箱中進行藻種的培養(yǎng)。

實驗所用玻璃器皿全部在10%HCl溶液中浸泡24 h，用高純水沖洗3遍后121℃高壓濕熱滅菌30 min。培養(yǎng)液選用f/2營養(yǎng)鹽配方。培養(yǎng)用海水為陳化一月以上的天然滅菌海水：pH為7.9±0.1，鹽度為30±1，經(jīng)孔徑為0.45μm的醋酸纖維濾膜過濾后121℃高壓濕熱滅菌30 min冷卻后備用。

1.2藻類/沉積物對磷的吸收/吸附實驗

取一定量對數(shù)生長期的中肋骨條藻(Skeletonemacostatum)藻種，3 000 r/min離心4 min，傾去上清液，用滅菌海水洗滌3次后接入500 mL滅菌海水中，置于與培養(yǎng)實驗條件相同的培養(yǎng)箱中饑餓24 h，待其中的營養(yǎng)鹽消耗殆盡，取適量藻樣固定后采用平板計數(shù)法于顯微鏡下進行細胞計數(shù)，計算實驗初始藻密度。研究表明，當水體中骨條藻密度>5×103cells/mL時即形成赤潮，為使實驗水體在動力學實驗48 h內(nèi)保證為藻華發(fā)生階段，故實驗設定了三種不同初始藻密度：1.0×104、5.0×104和1.0×105cells/mL。

采用批量法測定藻-沉積物共存體系中磷的消耗速率。稱取或量取一系列沉積物((0.500 0±0.000 1)g)或藻種樣品于100 mL錐形瓶中，然后加入40 mL 32μmol·L-1的磷溶液(由KH2PO4和滅菌海水配制)，并按照f/2培養(yǎng)基的配比添加其他營養(yǎng)鹽，處理組編號信息見表1。樣品置于(25±1)℃恒溫水浴振蕩器中，50 r·min-1條件下振蕩，振蕩器上方加光照，光照強度約(2 200±100)lx，定時取樣，離心分離。懸浮的藻液經(jīng)0.45μm的醋酸纖維濾膜過濾分離，用磷鉬藍分光光度法測定上清液中磷的濃度，據(jù)初始磷濃度和上清液磷濃度之差求得磷在t時間段內(nèi)的消耗量，以時間t為橫坐標，繪制動力學曲線；沉積物殘渣轉移至50 mL離心管中，烘干待做磷形態(tài)分析。其中，每個樣品設置2個平行樣，實驗處理組設計如表1所示。

表1藻-沉積物共存體系設計及編號

注：S代表沉積物；L-SC代表低藻密度；M-SC代表中藻密度；H-SC代表高藻密度。