沉積物——水界面是天然水體在物理、化學(xué)和生物特征等方面差異性最顯著(zhù)和負責水體和沉積物之間物質(zhì)輸送和交換的重要邊界環(huán)境。沉積物——水界面的生物地球化學(xué)過(guò)程就是指發(fā)生在界面附近的物理和化學(xué)反應，包括氧化和還原、溶解和沉淀、吸附和解吸、遷移和轉化、擴散和埋藏、細菌生化反應及生物擾動(dòng)等作用。因而沉積物——水界面是水環(huán)境地球化學(xué)循環(huán)和生物系統耦合的重要方面，是控制和調節水體和沉積物之間物質(zhì)輸送和交換的重要途徑，也被認為是影響淺水湖泊內源釋放的重要因素。


目前，許多學(xué)者圍繞著(zhù)淺水湖泊中沉積物——水界面的物質(zhì)（包括營(yíng)養鹽、重金屬以及浮游藻類(lèi)等）釋放通量、釋放通量與界面環(huán)境條件的關(guān)系、營(yíng)養鹽在水~沉積物界面上遷移的過(guò)程、沉積物再懸浮對磷釋放的影響、環(huán)境因子（如：水中溶解氧、pH值、氧化還原電位、溫度、生物及水體的擾動(dòng)等）對沉積物中營(yíng)養鹽釋放影響等等開(kāi)展了大量的研究。但是，大部分研究都將沉積物——水界面當成“黑匣子”，僅研究其功能，而對于沉積物——水界面的厚度及其結構的研究甚少，且所得結論差距較大。吳豐昌等認為，沉積物——水界面是指新近沉降的沉積物（15cm左右）與水的界面，并且存在擴散亞層――沉積物最表面水體組成的邊界層，是沉積物表面粘滯流層的底層，對界面的物質(zhì)交換和早期成巖作用的方式和強度等有重要的價(jià)值，但只能通過(guò)間接估計方法得出其厚度。高光等在對太湖沉積物中微生物的研究中發(fā)現，在3——5和10cm左右，無(wú)論是微生物的種類(lèi)還是數量，都出現了峰值（待發(fā)表數據）。王雨春等和楊龍元等研究認為，營(yíng)養鹽的分解及釋放通常集中在沉積物——水界面0——2cm的薄層內。Morris等模擬了沉積物剖面上有機質(zhì)的礦化，認為有機質(zhì)礦化作用主要發(fā)生在表層2cm厚的沉積物中，2cm以下沉積物中有機質(zhì)的礦化速度小的幾乎可以忽略。而最近一些研究發(fā)現：具有極高生物地球化學(xué)活性的沉積物~水界面通常在mm范圍內。


因此，本試驗擬通過(guò)對太湖沉積物——水界面的結構的調查比較，以期為了解沉積物——水界面厚度和進(jìn)一步開(kāi)展沉積物——水界面微環(huán)境結構的研究打下基礎。


1材料與方法


2010年9月中旬，分別在太湖貢湖灣與梅梁灣交叉口（藻型湖區）和胥口灣（草型湖區）采樣。每個(gè)樣點(diǎn)用自制的分層采水器采集泥面以上5,20,35cm處的水樣以及水面以下20cm處水樣，一部分水樣現場(chǎng)過(guò)0.45um GF/F膜，濾后水放入車(chē)載冰箱冷藏，剩余水樣帶回實(shí)驗室。同時(shí)用柱狀采樣器采集界面清晰的泥柱3根，密封后運回實(shí)驗室，用溶氧微電極（丹麥Unisense）測定沉積物表層溶解氧（DO）剖面后，再從上往下按1,2,2,5,5cm間隔取5層泥樣。


濾后水用Skalar流動(dòng)分析儀（荷蘭）測定硝氮、亞硝氮、氨氮和磷酸根，用1020型TOC儀（O.I.Corporation,American）測定溶解性有機碳（DOC）濃度，原水參照《湖泊富營(yíng)養化調查規范》測定TN、TP、TDN、TDP、Chl-a、總懸浮物濃度（SS總）和有機懸浮物濃度（SS有機）。


泥樣采用烘干法測定其含水量與孔隙率，重鉻酸鉀——硫酸消化——凱氏定氮法測定TN,高氯酸——硫酸酸溶——鉬銻抗比色法測定TP,重鉻酸鉀——硫酸（油?。┭趸蛩醽嗚F滴定法測定總有機碳（TOC）。用于粒徑分析的樣品用稀鹽酸、雙氧水處理，分別去除碳酸鹽和有機質(zhì)后，用Mastersizer-2000型激光粒徑儀（Malvern,English）進(jìn)行分析，樣品分析誤差小于5%。


2結果與分析


2.1草、藻型湖區各水層指標差異


草、藻型湖區各水層指標如圖1所示。草型湖區中SS總、SS有機、Chl-a、TN、TDN、TP和TDP等指標顯著(zhù)低于藻型湖區。其中，除Chl-a和TDP濃度在各層間沒(méi)有顯著(zhù)差異外，草型湖區水層中SS總、SS有機、TN、TDN和TP都大致呈現出越往下濃度越高的趨勢。在藻型湖區水層中，由于風(fēng)浪擾動(dòng)頻繁導致水柱混合，各水層間的SS總、SS有機、TN、TDN和TP都沒(méi)有顯著(zhù)差異。其中，Chl-a在表層水體中顯著(zhù)高于其他各層，主要原因是藍藻上浮并在水表面富集。


草、藻型湖區間以及各水層間的DOC、磷酸根和氨氮濃度的規律性不是很明顯，差異也不顯著(zhù)。其中，僅有草型湖區水柱的磷酸根濃度同樣受沉積物靜態(tài)內源釋放的影響，基本呈現出越往下濃度越高的趨勢。另外，硝態(tài)氮和亞硝態(tài)氮在藻型湖區水柱中含有微量，而在草型湖區中基本檢測不出。

圖1太湖草、藻型湖區水層各項指標差異