1.2样品分析与数据处理


每个采样点还分别采集沉积物柱状样，当天运回实验室。在20℃室温下，使用丹麦的微电极系统（Unisense A/S，Arbus，丹麦）对沉积物~水界面O2、H2S、氧化还原电位（Eh）、pH进行测定，垂向测量间隔为500μm.总氮（TN）浓度采用碱性过硫酸钾消解法测定；总有机碳（TOC）浓度采用总有机碳分析仪测定（Multi N/C 3100，德国Jena公司），准确称取0.05 g冷冻干燥后的沉积物样品至燃烧舟中，用0.5 mol/L的HCl浸润样品酸化，并置于烘箱中60℃干燥8 h以上，上机测试。叶绿素a和脱镁叶绿素含量使用丙酮提取，紫外分光光度法测定。含水率和烧失量分别按GB 7172-1987和GB 7876-1987测定。蛋白质（PRT）含量用改进的Lowry法测定，称取0.25 g冷冻干燥后的沉积物样品于10 ml离心管中，加入6 ml的0.1 mol/L的NaOH溶液，置于摇床在60℃下提取2 h后，冷却至室温后在3000转/min离心10 min，在10 ml离心管中先加入1 ml蛋白质提取物，再加入5 ml碱性铜溶液，混匀静置10 min后加入0.5 ml的1 mol/L福林酚试剂立即摇匀，静置30 min使反应完全，于750 nm测定吸光度；总糖（CHO）用苯酚~硫酸法测定，称取0.5 g冷冻干燥后的沉积物样品于50 ml离心管中，加入20 ml高纯水，超声混合均匀，取2 ml上述混合样品，加入2 ml苯酚溶液和10 ml浓硫酸，立即混合均匀，4000——5000转/min离心30 min，于485 nm测定吸光度；总脂（LIP）用甲醇~氯仿法测定，称取0.25 g冷冻干燥后的沉积物样品至50 ml离心管中，加入20 ml混合液（pH=7.4磷酸盐缓冲液：氯仿：甲醇=0.8:1:2）后用涡旋振荡器混匀，置于暗处静置2 h后，以5000转/min离心10 min，将上清液转移至试管中，向上清液中加入5.26 ml氯仿、5.26 ml磷酸盐缓冲液，静置过夜使其分层，用移液器吸取2 ml下层萃取液至25 ml比色管中，用氮气在50℃下吹干。氮气吹干后加4 ml浓硫酸，在电热板中200℃加热15 min，然后加入6 ml蒸馏水，摇匀，冰浴10 min后，于375 nm测定吸光度值。每个样品设置3个重复，用于计算平均值及标准偏差。


利用Excel和Origin 9.0软件对实验各类数据进行整理作图；采用SPSS 19.0软件进行单因素方差分析（One-way ANOVA）。


2结果与讨论


2.1沉积物理化特性的垂向变化特征


藻型湖区沉积物~水界面处DO、pH和Eh在垂向剖面上呈现出随深度增加而下降的趋势，空间上存在明显的异质性，湖滨带（L1和L2）沉积物~水界面DO、pH和Eh显著低于开敞湖区（C1和C2，P<0.01）。水体中DO的垂向分布比较稳定，湖滨带和开敞湖区水体DO的均值分别为115.7±3.5和150.8±3.4μmol/L，DO的渗透深度分别为2.3±0.4和3.3±0.4 mm，在深度3.5 mm以下DO浓度降低至零，且保持稳定的状态（图2a）。不同监测点位沉积物pH值也存在明显差异，整体呈现随深度增加而下降的趋势，开敞湖区沉积物整体以碱性条件为主，而湖滨带的沉积物随着深度的增加，由碱性逐渐向酸性条件转变（图2b）。沉积物~水界面Eh的垂向分布规律与DO类似，开敞湖区沉积物Eh大于350 mV（图2c），而湖滨带有大量藻源性有机碎屑作为还原性物质加入后，使得Eh不断降低，这与Ding等研究结果较为一致。由于藻类的暴发、聚积和腐解过程，往往是在水柱和沉积物表层发生的，当大量的藻类残体沉降到沉积物表层后，将会发生沉积物~水界面生物地球化学过程。首先藻类的大量聚积沉降会影响沉积物~水界面的氧化还原环境，沉积物本身就存在化学好氧和微生物好氧作用，当藻类碎屑残体沉降到沉积物表层后，沉积物~水界面氧的消耗作用加快。因此，当藻类碎屑残体消耗溶氧后，随着深度增加沉积物中DO和Eh就呈现下降趋势，形成厌氧强还原的状态。

图2沉积物~水界面DO、pH、Eh和H2S浓度的剖面分布


沉积物~水界面H2S的垂向上则表现为随深度先降低而后升高的趋势（图2d）。在3.5 mm深度附近H2S浓度降到最低，之后随深度增加而逐渐升高，湖滨带沉积物中H2S浓度明显高于开敞湖区，湖滨带（L1）沉积物中H2S浓度峰值为12.6μmol/L，而开敞湖区（C2）H2S浓度峰值仅为2.5μmol/L.究其原因，由于硫酸盐的还原是水生物环境中H2S产生的重要途径，硫酸盐还原菌利用硫酸根作为电子受体进行无氧呼吸作用产生H2S，研究表明，蓝藻衰亡腐解过程促进了硫在沉积物中的累积，此外H2S是蛋白质在厌氧介质中分解的产物，而藻细胞中含有硫氨基酸，在微生物作用下转化为一系列硫化合物，因而在厌氧沉积物中，藻类腐解的产物在H2S产生中起着重要的作用。


随着深度的增加，沉积物含水率和烧失量同样呈现出下降的趋势，湖滨带（L1和L2）沉积物含水率和烧失量均高于开敞湖区（C1和C2），开敞湖区表层15 cm以上沉积物含水率和烧失量较高，而后逐渐趋于稳定（图3）。究其原因，由于湖滨带沉积物主要以蓝藻碎屑和水草残体淤积为主，而开敞湖区主要以悬浮泥沙为主，故导致湖滨带沉积物烧失量远高于开敞湖区。

图3沉积物中含水率和烧失量的垂向变化