目前我国大部分湖泊富营养化污染问题严重，富营养化控制已是目前的研究热点。而底泥疏浚较多的应用在湖泊富营养化治理中，由于湖泊表层沉积物是一个各种微生物参与、物质交换发生频繁、具有高度生物活性的特殊环境，因此底泥疏浚肯定会对表层的这些特殊环境产生极大的影响，而了解疏浚前后表层沉积物pH、Eh和DO值的变化，就显现出其特别重要的地球生物化学意义。


20世纪70年代产生的微电极技术，80年代在国外被广泛应用，Archer等把有机膜玻璃微电极技术应用于测量深海沉积物剖面的pH，Revsbech等在近海沉积物中开展光合作用研究。随着微电极技术的不断发展改进，该技术目前在国外被广泛应用，但国内外在浅水湖泊沉积物研究中的应用还不多见。由于微电极技术具有可以原位测量沉积物-水界面、多次进行试验并不会对样品产生很大的扰动等优点，因此可以运用该技术原位测量底泥环境因子的变化，从而为底泥疏浚对富营养化治理产生的效果提供参考，并可以在此基础上深入研究浅水湖泊沉积物-水界面地球生物化学作用。


1研究区概况


大纵湖位于江苏省盐城市西南，是苏北里下河地区最大的湖泊，面积约30 km2，当地存在大量的围网养殖现象，剩余的饲料、鱼蟹所排废物等加快了湖泊富营养化，湖底淤泥深度较厚，最深处大于1 m。根据2011年10月采样资料，水质状况为:ρ(Chl-a)=23.4μg/L，ρ(TP)=0.18 mg/L，ρ(TN)=1.02 mg/L，ρ(CODMn)=5.67 mg/L，透明度(SD)为0.35 m。运用综合营养指数评价方法，对大纵湖富营养化现状进行评价，得出综合营养状态指数ITL=60.17，对照湖泊营养状态分级标准(表1)，水体处于轻度和中度富营养化边缘状态，如果不注重水体环境的保护，湖泊富营养化污染程度将加剧。研究区及采样点位置见图1。

表1湖泊营养状态分级标准

图1研究区及采样点位置


2样品采集及试验


2.1样品采集及处理


在大纵湖选取采样点(119°49'11″E，33°10'19″N)，于2011年10月在采样点水平面3 m范围内无扰动采集3个平行柱状样，编号为A、B、C。取样器采用配有内径90 mm有机玻璃管的原位底泥采样与分离分析系统(0423sa，Water＆land)，柱状样采集后对有机玻璃管底部用不透光锡纸包裹，并对柱状样底部塞子用胶带封牢以防止原位柱状样中途被破坏，在便携式冰箱中4℃条件下保存，4 h内带回试验室。


对采集的原位沉积柱用虹吸法抽去上层水体，保存待测。采用上顶法把表层10 cm沉积物移入到另一洗净的内径为90 mm的有机玻璃管内，制成模拟未疏浚的柱状样，编号为A1、B1和C1，再切去20 cm厚的沉积物，把剩余沉积物(10 cm长)上顶至另一洗净的有机玻璃管中，制成模拟疏浚30 cm的柱状样，编号为A2、B2和C2。最后用虹吸法沿筒壁注入少量上覆水(经0.45μm滤膜过滤)，静置24 h稳定后待测。


2.2试验仪器及步骤


本试验采用微电极系统(MM-METER，Unisense)，选用尖端外径为25μm的pH、Eh和DO电极对沉积物-水界面进行无扰动测定，以100μm深度为步长，测定柱子垂向的pH、Eh及DO值。


a.pH电极校正。将参比电极和pH微电极头浸入pH值分别为4、7和10的缓冲液中进行三点校正，校正后再回测标准液，观测到测量数据回到标准pH值，证明电极完好，校正结束，可以直接测量。


b.Eh校正值。将Eh微电极探头浸入盛有醌氢醌氧化还原缓冲液(pH分别为4、7)的烧杯中进行校正。醌氢醌氧化还原缓冲液是在每1 L缓冲液中加入10 g醌氢醌配置而成的。


c.DO电极校正。①零校正:将氧电极放入充满零校正溶液中，信号稳定后设浓度为0μmol/L，氧电极零校正溶液有多种配制方法，通常用试验室超纯水以5 L/min的速率通氮气5 min以上，驱除99.99%的氧气;②饱和校正:取一定量溶液用泵通空气5 min以上，软件自动生成相应的饱和浓度值，则DO电极校正结束。对于试验的3个平行柱状样分别测量pH、Eh及DO值，为了提高试验精度，对同一柱子的每个指标测量3次后求平均值。


微电极试验结束后，对未疏浚A1、B1和疏浚A2、B2表层5 cm的沉积物用传统方法测量pH和Eh值，即以1 cm厚度分层，称量分层所得沉积物70 g放入100 mL离心管中离心，A1和A2离心所得间隙水立即采用便携式多参数测定仪(HACHsension156，HACH)测量Eh及pH值，B1和B2离心所得间隙水用流动注射仪(San++，skalar)测量N、P浓度。把未疏浚柱子C1和疏浚柱子C2表层2 cm沉积物以1 cm分层，冻干后用SMT分离方法，求出沉积物中各种磷形态含量。试验数据采用Sigmaplot10.0处理。