富營養(yǎng)化和隨之而來的有害藻華是世界各地湖泊面臨的問題，嚴(yán)重威脅著人類生命安全，并給農(nóng)業(yè)和娛樂業(yè)造成損失。磷（P）通常被認(rèn)為是控制水體富營養(yǎng)化的關(guān)鍵因素。北美和歐洲的湖泊修復(fù)實(shí)踐表明，減少外部磷輸入可以有效減輕水庫和湖泊的富營養(yǎng)化。雖然減少外部負(fù)荷是必要的，但這是還不夠，而且從沉積物中回收內(nèi)部P負(fù)荷應(yīng)在這一過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。特別是在很大程度上控制了外部磷的輸入時(shí)，來自沉積物的內(nèi)部P負(fù)荷所占比例越來越大。

福壽螺是一種常見的大型底棲動(dòng)物，在中國的富營養(yǎng)化湖泊中分布廣泛。它們主要是草食動(dòng)物和兼性懸浮食餌，它們可以用齒舌刮取碎屑或用櫛水母轉(zhuǎn)換為濾食福壽螺通過分泌一種物質(zhì)促進(jìn)懸浮顆粒凝固，從而有效抑制顆粒物P的釋放。本文主要探討了淡水螺類（福壽螺）生物擾動(dòng)如何影響沉積物中的磷遷移率。為此引入了HR-Peeper和ZrO-Chelex DGT技術(shù)，以高垂直分辨率同步獲取沉積物中P和Fe濃度的分布曲線，并討論了生物擾動(dòng)過程中涉及的機(jī)制。考慮到氧氣在這些過程中可能發(fā)揮的重要作用，使用Unisense微電極技術(shù)監(jiān)測了溶解氧（DO）和氧化還原狀態(tài)（Eh）的垂直信息，作為沉積物變化的補(bǔ)充指標(biāo)。

微電極系統(tǒng)的應(yīng)用:

從槽中取出沉積物芯，應(yīng)用unisense微電極系統(tǒng)測量沉積物的DO和Eh。溶解氧濃度由OX-100氧微電極(丹麥Unisense)測定，Eh值由RD-100氧化還原微電極測定。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：福壽螺的生物擾動(dòng)在第12天將SRP和不穩(wěn)定的P濃度分別提高了最大306％和1133％。福壽螺呼吸最多可縮短7 mm的氧氣滲透深度，并將氧化還原狀態(tài)最大平均Eh值降低至對(duì)照值的41％，從而減少和溶解不穩(wěn)定的Fe（羥基氧化物）增加可溶性和不穩(wěn)定的鐵。可溶性Fe（II）和不穩(wěn)定Fe的濃度最大增加，分別達(dá)到對(duì)照的218％和199％。因此，磷從羥基氫氧化鐵（III）解吸到孔水中，隨后向上擴(kuò)散，這增加了P進(jìn)入水柱的釋放通量。作為福壽螺是富營養(yǎng)化湖泊中常見的一種動(dòng)物，構(gòu)成了巨足動(dòng)物群落，其活性在一定程度上提高了富營養(yǎng)化水平。

圖1、a）對(duì)照福壽螺處理中的沉積物中溶氧濃度及分布。b對(duì)照和福壽螺處理的沉積物中的Eh剖面濃度。零點(diǎn)虛線表示沉積物-水界面（SWI）（使用均質(zhì)沉積物）。

圖2、孵育后第6天，第12天和第89天測得的SWI上的P通量（從堆芯中的三部分上覆水中收集2 ml上覆水樣品，以1 h的頻率間隔，連續(xù)5 h，以計(jì)算P通量）。正值表示磷從沉積物中釋放到上層水，反之亦然。

圖3、孵育后第6、12和89天，福壽螺生物擾動(dòng)對(duì)沉積物中SRP和不穩(wěn)定P濃度的影響。

圖4、在有和沒有生物擾動(dòng)的情況下，上部6 cm沉積物中的P分餾。TP，IP，OP，AP和NAIP分別代表總P，無機(jī)P，有機(jī)P，自生P和非磷灰石無機(jī)P。

圖5、孵化后第6、12和89天，福壽螺生物擾動(dòng)對(duì)沉積物中可溶性Fe（II）和不穩(wěn)定的Fe濃度的影響。

結(jié)果：本論文研究了螺類（福壽螺）生物擾動(dòng)對(duì)沉積物中磷（P）遷移率的影響及其背后的相關(guān)機(jī)制。通過對(duì)湖泊中所取的沉積物進(jìn)行了進(jìn)行了89天內(nèi)均勻沉積物培養(yǎng)的微觀模擬實(shí)驗(yàn)。使用利用高分辨率透析（HR-Peeper）和薄膜擴(kuò)散梯度（DGT）技術(shù)來同時(shí)獲取生物擾動(dòng)沉積物中可溶性和不穩(wěn)定的P/鐵（Fe）的垂直分布。并考慮到氧氣在這些過程中可能發(fā)揮的重要作用，使用微電極技術(shù)（unisense）監(jiān)測了溶解氧（DO）和氧化還原狀態(tài)（Eh）的垂直濃度分布信息，作為對(duì)沉積物變化的補(bǔ)充指標(biāo)。通過對(duì)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)可以證明可溶性/不穩(wěn)定的磷與鐵之間的高度相關(guān)性，螺類處理過程中從沉積物-水界面釋放的磷通量得到相應(yīng)提高，最大增加量達(dá)到對(duì)照的218％。螺類的生物擾動(dòng)顯著提高了可溶性Fe（II）和不穩(wěn)定的Fe濃度，分別在0至-24 mm和-19 mm范圍內(nèi)最大增加了對(duì)照的218％和199％。這表明在螺類生物擾動(dòng)下磷從沉積物中釋放是由于羥基氫氧化鐵（III）的還原和溶解所致的。