目前我國(guó)大部分湖泊富營(yíng)養(yǎng)化污染問題嚴(yán)重，富營(yíng)養(yǎng)化控制已是目前的研究熱點(diǎn)。而底泥疏浚較多的應(yīng)用在湖泊富營(yíng)養(yǎng)化治理中，由于湖泊表層沉積物是一個(gè)各種微生物參與、物質(zhì)交換發(fā)生頻繁、具有高度生物活性的特殊環(huán)境，因此底泥疏?？隙〞?huì)對(duì)表層的這些特殊環(huán)境產(chǎn)生極大的影響，而了解疏浚前后表層沉積物pH、Eh和DO值的變化，就顯現(xiàn)出其特別重要的地球生物化學(xué)意義。

20世紀(jì)70年代產(chǎn)生的微電極技術(shù)，80年代在國(guó)外被廣泛應(yīng)用，Archer等把有機(jī)膜玻璃微電極技術(shù)應(yīng)用于測(cè)量深海沉積物剖面的pH，Revsbech等在近海沉積物中開展光合作用研究。隨著微電極技術(shù)的不斷發(fā)展改進(jìn)，該技術(shù)目前在國(guó)外被廣泛應(yīng)用，但國(guó)內(nèi)外在淺水湖泊沉積物研究中的應(yīng)用還不多見。由于微電極技術(shù)具有可以原位測(cè)量沉積物-水界面、多次進(jìn)行試驗(yàn)并不會(huì)對(duì)樣品產(chǎn)生很大的擾動(dòng)等優(yōu)點(diǎn)，因此可以運(yùn)用該技術(shù)原位測(cè)量底泥環(huán)境因子的變化，從而為底泥疏浚對(duì)富營(yíng)養(yǎng)化治理產(chǎn)生的效果提供參考，并可以在此基礎(chǔ)上深入研究淺水湖泊沉積物-水界面地球生物化學(xué)作用。

1研究區(qū)概況

大縱湖位于江蘇省鹽城市西南，是蘇北里下河地區(qū)最大的湖泊，面積約30 km2，當(dāng)?shù)卮嬖诖罅康膰W(wǎng)養(yǎng)殖現(xiàn)象，剩余的飼料、魚蟹所排廢物等加快了湖泊富營(yíng)養(yǎng)化，湖底淤泥深度較厚，最深處大于1 m。根據(jù)2011年10月采樣資料，水質(zhì)狀況為: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)為0.35 m。運(yùn)用綜合營(yíng)養(yǎng)指數(shù)評(píng)價(jià)方法，對(duì)大縱湖富營(yíng)養(yǎng)化現(xiàn)狀進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出綜合營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)指數(shù)ITL=60.17，對(duì)照湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)(表1)，水體處于輕度和中度富營(yíng)養(yǎng)化邊緣狀態(tài)，如果不注重水體環(huán)境的保護(hù)，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化污染程度將加劇。研究區(qū)及采樣點(diǎn)位置見圖1。

表1湖泊營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

圖1研究區(qū)及采樣點(diǎn)位置

2樣品采集及試驗(yàn)

2.1樣品采集及處理

在大縱湖選取采樣點(diǎn)(119°49'11″E，33°10'19″N)，于2011年10月在采樣點(diǎn)水平面3 m范圍內(nèi)無擾動(dòng)采集3個(gè)平行柱狀樣，編號(hào)為A、B、C。取樣器采用配有內(nèi)徑90 mm有機(jī)玻璃管的原位底泥采樣與分離分析系統(tǒng)(0423sa，Water＆land)，柱狀樣采集后對(duì)有機(jī)玻璃管底部用不透光錫紙包裹，并對(duì)柱狀樣底部塞子用膠帶封牢以防止原位柱狀樣中途被破壞，在便攜式冰箱中4℃條件下保存，4 h內(nèi)帶回試驗(yàn)室。

對(duì)采集的原位沉積柱用虹吸法抽去上層水體，保存待測(cè)。采用上頂法把表層10 cm沉積物移入到另一洗凈的內(nèi)徑為90 mm的有機(jī)玻璃管內(nèi)，制成模擬未疏浚的柱狀樣，編號(hào)為A1、B1和C1，再切去20 cm厚的沉積物，把剩余沉積物(10 cm長(zhǎng))上頂至另一洗凈的有機(jī)玻璃管中，制成模擬疏浚30 cm的柱狀樣，編號(hào)為A2、B2和C2。最后用虹吸法沿筒壁注入少量上覆水(經(jīng)0.45μm濾膜過濾)，靜置24 h穩(wěn)定后待測(cè)。

2.2試驗(yàn)儀器及步驟

本試驗(yàn)采用微電極系統(tǒng)(MM-METER，Unisense)，選用尖端外徑為25μm的pH、Eh和DO電極對(duì)沉積物-水界面進(jìn)行無擾動(dòng)測(cè)定，以100μm深度為步長(zhǎng)，測(cè)定柱子垂向的pH、Eh及DO值。

a.pH電極校正。將參比電極和pH微電極頭浸入pH值分別為4、7和10的緩沖液中進(jìn)行三點(diǎn)校正，校正后再回測(cè)標(biāo)準(zhǔn)液，觀測(cè)到測(cè)量數(shù)據(jù)回到標(biāo)準(zhǔn)pH值，證明電極完好，校正結(jié)束，可以直接測(cè)量。

b.Eh校正值。將Eh微電極探頭浸入盛有醌氫醌氧化還原緩沖液(pH分別為4、7)的燒杯中進(jìn)行校正。醌氫醌氧化還原緩沖液是在每1 L緩沖液中加入10 g醌氫醌配置而成的。

c.DO電極校正。①零校正:將氧電極放入充滿零校正溶液中，信號(hào)穩(wěn)定后設(shè)濃度為0μmol/L，氧電極零校正溶液有多種配制方法，通常用試驗(yàn)室超純水以5 L/min的速率通氮?dú)? min以上，驅(qū)除99.99%的氧氣;②飽和校正:取一定量溶液用泵通空氣5 min以上，軟件自動(dòng)生成相應(yīng)的飽和濃度值，則DO電極校正結(jié)束。對(duì)于試驗(yàn)的3個(gè)平行柱狀樣分別測(cè)量pH、Eh及DO值，為了提高試驗(yàn)精度，對(duì)同一柱子的每個(gè)指標(biāo)測(cè)量3次后求平均值。

微電極試驗(yàn)結(jié)束后，對(duì)未疏浚A1、B1和疏浚A2、B2表層5 cm的沉積物用傳統(tǒng)方法測(cè)量pH和Eh值，即以1 cm厚度分層，稱量分層所得沉積物70 g放入100 mL離心管中離心，A1和A2離心所得間隙水立即采用便攜式多參數(shù)測(cè)定儀(HACHsension156，HACH)測(cè)量Eh及pH值，B1和B2離心所得間隙水用流動(dòng)注射儀(San++，skalar)測(cè)量N、P濃度。把未疏浚柱子C1和疏浚柱子C2表層2 cm沉積物以1 cm分層，凍干后用SMT分離方法，求出沉積物中各種磷形態(tài)含量。試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用Sigmaplot10.0處理。