水體富營(yíng)養化對環(huán)境管理提出了全球性挑戰，經(jīng)常導致水體中有害藻類(lèi)大量繁殖。有害藻華破壞了生態(tài)系統的平衡，威脅人類(lèi)健康，造成大量農業(yè)經(jīng)濟損失。磷(P)長(cháng)期以來(lái)被認為是控制藻華最有限的養分，而最近的研究表明氮(N)和磷都是關(guān)鍵的藻華生長(cháng)的限制因素。藻類(lèi)生長(cháng)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并導致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)間間隔內的變化進(jìn)行了相關(guān)微觀(guān)實(shí)驗研究，了解有害藻華生長(cháng)過(guò)程中沉積物中P受激釋放的過(guò)程和相關(guān)機制。

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

Unisense微電極分析系統的應用

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)行測試，其中氧電極的矯正采用了標準方法校準，即采用了兩點(diǎn)矯正法獲取了相應的標準曲線(xiàn)。unisense沉積物微剖面系統測試了不同時(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)驗結果

本研究利用吸附式取樣器(Rhizon)對有害藻華(HAB)在發(fā)育的不同階段對應的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)間間隔內的變化進(jìn)行了微觀(guān)實(shí)驗。結果表明有害藻華在孵育后15天內占優(yōu)勢，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(cháng)的潛伏期階段呈上升趨勢。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)的鐵和磷的擴散通量一般與濃度的變化相對應?？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)出現兩個(gè)明顯的高峰濃度。這些結果表明鐵磷耦合機制是沉積物中磷釋放的主要機制。在塌陷期階段，可溶性鐵(II)濃度受夜間不穩定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分別表示對應的微電極、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)間段測試出的光強度、DO和pH值（所有的測試值為三次重復測量的平均值）

圖3、對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對應水平虛線(xiàn)表示的是沉積物-水界面(SWI)。所有測試給出的值為三次重復測量的平均值。

圖4、在不同采樣日期，對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、應用DGT法對進(jìn)行對比組水體和沉積物和藻類(lèi)處理的水體和沉積物測試獲得的不穩定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)間段對應的對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定的S(-II)濃度。

總結

有害的藻華(HABs)會(huì )對水質(zhì)造成嚴重后果并對水生生態(tài)系統、環(huán)境造成威脅。本論文研究人員對水體富營(yíng)養化的沉積物進(jìn)行了為期70天的孵育實(shí)驗，隨著(zhù)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，結合使用了unisense微電極微剖面系統來(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度的影響在一天之內變化很大，這些通過(guò)微電極測試獲得的相關(guān)數據（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制提供了重要的數據支持，這說(shuō)明unisense微剖面分析在研究水華導致的湖泊及淡水河流的富營(yíng)養化水體的研究存在很好的應用前景。