富营养化和随之而来的有害藻华是世界各地湖泊面临的问题，严重威胁着人类生命安全，并给农业和娱乐业造成损失。磷（P）通常被认为是控制水体富营养化的关键因素。北美和欧洲的湖泊修复实践表明，减少外部磷输入可以有效减轻水库和湖泊的富营养化。虽然减少外部负荷是必要的，但这是还不够，而且从沉积物中回收内部P负荷应在这一过程中发挥关键作用。特别是在很大程度上控制了外部磷的输入时，来自沉积物的内部P负荷所占比例越来越大。


福寿螺是一种常见的大型底栖动物，在中国的富营养化湖泊中分布广泛。它们主要是草食动物和兼性悬浮食饵，它们可以用齿舌刮取碎屑或用栉水母转换为滤食福寿螺通过分泌一种物质促进悬浮颗粒凝固，从而有效抑制颗粒物P的释放。本文主要探讨了淡水螺类（福寿螺）生物扰动如何影响沉积物中的磷迁移率。为此引入了HR-Peeper和ZrO-Chelex DGT技术，以高垂直分辨率同步获取沉积物中P和Fe浓度的分布曲线，并讨论了生物扰动过程中涉及的机制。考虑到氧气在这些过程中可能发挥的重要作用，使用Unisense微电极技术监测了溶解氧（DO）和氧化还原状态（Eh）的垂直信息，作为沉积物变化的补充指标。


微电极系统的应用:

从槽中取出沉积物芯，应用unisense微电极系统测量沉积物的DO和Eh。溶解氧浓度由OX-100氧微电极(丹麦Unisense)测定，Eh值由RD-100氧化还原微电极测定。


实验结果：福寿螺的生物扰动在第12天将SRP和不稳定的P浓度分别提高了最大306％和1133％。福寿螺呼吸最多可缩短7 mm的氧气渗透深度，并将氧化还原状态最大平均Eh值降低至对照值的41％，从而减少和溶解不稳定的Fe（羟基氧化物）增加可溶性和不稳定的铁。可溶性Fe（II）和不稳定Fe的浓度最大增加，分别达到对照的218％和199％。因此，磷从羟基氢氧化铁（III）解吸到孔水中，随后向上扩散，这增加了P进入水柱的释放通量。作为福寿螺是富营养化湖泊中常见的一种动物，构成了巨足动物群落，其活性在一定程度上提高了富营养化水平。

图1、a）对照福寿螺处理中的沉积物中溶氧浓度及分布。b对照和福寿螺处理的沉积物中的Eh剖面浓度。零点虚线表示沉积物-水界面（SWI）（使用均质沉积物）。

图2、孵育后第6天，第12天和第89天测得的SWI上的P通量（从堆芯中的三部分上覆水中收集2 ml上覆水样品，以1 h的频率间隔，连续5 h，以计算P通量）。正值表示磷从沉积物中释放到上层水，反之亦然。

图3、孵育后第6、12和89天，福寿螺生物扰动对沉积物中SRP和不稳定P浓度的影响。

图4、在有和没有生物扰动的情况下，上部6 cm沉积物中的P分馏。TP，IP，OP，AP和NAIP分别代表总P，无机P，有机P，自生P和非磷灰石无机P。

图5、孵化后第6、12和89天，福寿螺生物扰动对沉积物中可溶性Fe（II）和不稳定的Fe浓度的影响。


结果：本论文研究了螺类（福寿螺）生物扰动对沉积物中磷（P）迁移率的影响及其背后的相关机制。通过对湖泊中所取的沉积物进行了进行了89天内均匀沉积物培养的微观模拟实验。使用利用高分辨率透析（HR-Peeper）和薄膜扩散梯度（DGT）技术来同时获取生物扰动沉积物中可溶性和不稳定的P/铁（Fe）的垂直分布。并考虑到氧气在这些过程中可能发挥的重要作用，使用微电极技术（unisense）监测了溶解氧（DO）和氧化还原状态（Eh）的垂直浓度分布信息，作为对沉积物变化的补充指标。通过对获得的相关数据可以证明可溶性/不稳定的磷与铁之间的高度相关性，螺类处理过程中从沉积物-水界面释放的磷通量得到相应提高，最大增加量达到对照的218％。螺类的生物扰动显着提高了可溶性Fe（II）和不稳定的Fe浓度，分别在0至-24 mm和-19 mm范围内最大增加了对照的218％和199％。这表明在螺类生物扰动下磷从沉积物中释放是由于羟基氢氧化铁（III）的还原和溶解所致的。