沉积物——水界面是天然水体在物理、化学和生物特征等方面差异性最显著和负责水体和沉积物之间物质输送和交换的重要边界环境。沉积物——水界面的生物地球化学过程就是指发生在界面附近的物理和化学反应，包括氧化和还原、溶解和沉淀、吸附和解吸、迁移和转化、扩散和埋藏、细菌生化反应及生物扰动等作用。因而沉积物——水界面是水环境地球化学循环和生物系统耦合的重要方面，是控制和调节水体和沉积物之间物质输送和交换的重要途径，也被认为是影响浅水湖泊内源释放的重要因素。


目前，许多学者围绕着浅水湖泊中沉积物——水界面的物质（包括营养盐、重金属以及浮游藻类等）释放通量、释放通量与界面环境条件的关系、营养盐在水~沉积物界面上迁移的过程、沉积物再悬浮对磷释放的影响、环境因子（如：水中溶解氧、pH值、氧化还原电位、温度、生物及水体的扰动等）对沉积物中营养盐释放影响等等开展了大量的研究。但是，大部分研究都将沉积物——水界面当成“黑匣子”，仅研究其功能，而对于沉积物——水界面的厚度及其结构的研究甚少，且所得结论差距较大。吴丰昌等认为，沉积物——水界面是指新近沉降的沉积物（15cm左右）与水的界面，并且存在扩散亚层――沉积物最表面水体组成的边界层，是沉积物表面粘滞流层的底层，对界面的物质交换和早期成岩作用的方式和强度等有重要的价值，但只能通过间接估计方法得出其厚度。高光等在对太湖沉积物中微生物的研究中发现，在3——5和10cm左右，无论是微生物的种类还是数量，都出现了峰值（待发表数据）。王雨春等和杨龙元等研究认为，营养盐的分解及释放通常集中在沉积物——水界面0——2cm的薄层内。Morris等模拟了沉积物剖面上有机质的矿化，认为有机质矿化作用主要发生在表层2cm厚的沉积物中，2cm以下沉积物中有机质的矿化速度小的几乎可以忽略。而最近一些研究发现：具有极高生物地球化学活性的沉积物~水界面通常在mm范围内。


因此，本试验拟通过对太湖沉积物——水界面的结构的调查比较，以期为了解沉积物——水界面厚度和进一步开展沉积物——水界面微环境结构的研究打下基础。


1材料与方法


2010年9月中旬，分别在太湖贡湖湾与梅梁湾交叉口（藻型湖区）和胥口湾（草型湖区）采样。每个样点用自制的分层采水器采集泥面以上5,20,35cm处的水样以及水面以下20cm处水样，一部分水样现场过0.45um GF/F膜，滤后水放入车载冰箱冷藏，剩余水样带回实验室。同时用柱状采样器采集界面清晰的泥柱3根，密封后运回实验室，用溶氧微电极（丹麦Unisense）测定沉积物表层溶解氧（DO）剖面后，再从上往下按1,2,2,5,5cm间隔取5层泥样。


滤后水用Skalar流动分析仪（荷兰）测定硝氮、亚硝氮、氨氮和磷酸根，用1020型TOC仪（O.I.Corporation,American）测定溶解性有机碳（DOC）浓度，原水参照《湖泊富营养化调查规范》测定TN、TP、TDN、TDP、Chl-a、总悬浮物浓度（SS总）和有机悬浮物浓度（SS有机）。


泥样采用烘干法测定其含水量与孔隙率，重铬酸钾——硫酸消化——凯氏定氮法测定TN,高氯酸——硫酸酸溶——钼锑抗比色法测定TP,重铬酸钾——硫酸（油浴）氧化——硫酸亚铁滴定法测定总有机碳（TOC）。用于粒径分析的样品用稀盐酸、双氧水处理，分别去除碳酸盐和有机质后，用Mastersizer-2000型激光粒径仪（Malvern,English）进行分析，样品分析误差小于5%。


2结果与分析


2.1草、藻型湖区各水层指标差异


草、藻型湖区各水层指标如图1所示。草型湖区中SS总、SS有机、Chl-a、TN、TDN、TP和TDP等指标显著低于藻型湖区。其中，除Chl-a和TDP浓度在各层间没有显著差异外，草型湖区水层中SS总、SS有机、TN、TDN和TP都大致呈现出越往下浓度越高的趋势。在藻型湖区水层中，由于风浪扰动频繁导致水柱混合，各水层间的SS总、SS有机、TN、TDN和TP都没有显著差异。其中，Chl-a在表层水体中显著高于其他各层，主要原因是蓝藻上浮并在水表面富集。


草、藻型湖区间以及各水层间的DOC、磷酸根和氨氮浓度的规律性不是很明显，差异也不显著。其中，仅有草型湖区水柱的磷酸根浓度同样受沉积物静态内源释放的影响，基本呈现出越往下浓度越高的趋势。另外，硝态氮和亚硝态氮在藻型湖区水柱中含有微量，而在草型湖区中基本检测不出。

图1太湖草、藻型湖区水层各项指标差异