霍甫水丝蚓(Limnodrilus-hoffmeisteri)扰动下沉积物-水界面pH值的二维、高分辨分布特征

J．LakeSci．(湖泊科学)，2016，28(1)：156．162DOI10．18307／2016．0118@2016byJournalofLakeSciences霍甫水丝蚓(Limnodrilushoffmeisteri)扰动下沉积物一水界面pH值的二维、高分辨分布特征姚磊，韩超，丁士明(1：中国科学院南京地理与湖泊研究所湖泊与环境国家重点实验室，南京210008)(2：中国科学院大学，北京100049)摘要：采用平面光电极技术研究了霍甫水丝蚓(Limnodrilushofmeisteri)扰动对湖泊沉积物一水界面二维pH值分布特征的影响．结果表明水丝蚓扰动能将沉积物一水界面处pH值的变化梯度由2．5mm内降低1．6个pH值单位减缓至约1cm内降低0．6个pH值单位，并在界面处形成约1cm深的pH值缓冲区域．水丝蚓的造穴活动也会对沉积物的二维pH值分布产生影响，洞穴内的pH值高于洞穴周边沉积物约0．6个pH值单位．关键词：二维分布；pH值；平面光电极；生物扰动；霍甫水丝蚓Twodimensional，highresolutiondistributionofpHvaluesatsediment-waterinterfaceun—derbioturbationofLimnodrilusho所71eister／YAOLei．HANChao‘＆DINGShiming(1：StateKeyLaboratoryofScienceandEnvironment，NanfingInstituteofGeographyandLimnology，ChineseAcademyofSciences，Nanjing210008，P．R．China)(2：UniversityofChineseAcademyofSciences，Beijing100049，P．R．China)Abstract：Thepresentedstudymeasuredthe2dimensionalpHvalueatsediment—waterinterfaceunderthebioturbationofLimnod—rilushofmeisteriusingtheplanaroptodetechnique．TheresultshowedpHgradientwasalleviated，whichdecreasedfrom1．6pH／2．5mmto0．6pI-I／1em．A1cm—depthbufferzoneforthepHwasformedinthevicinityofthesediment-waterinterface(SW1)．TheprocessofdiggingburrowsbyLimnodrilushofmeisterihadsignificanteffectsonthedistributionofthepHaroundtheSWI，andthepHintheburrowwasO．6pHhigherthanthatoftheoutside．Keywords：Twodimensional；pHvalue；planaroptode；bioturbation；LimnodrilushoffmeisteripH值是表征水环境地球化学性质的重要参数，在控制有机质的矿化、内源污染物的释放⋯、营养盐的循环等过程中具有重要作用．湖泊沉积物具有非常显著的空间异质性，在沉积物界面发生的各种生物、物理、化学反应会导致pH值在微尺度呈现强烈的梯度变化。J，因此高分辨获取pH值的分布信息及动力学变化是深入了解沉积物生物地球化学循环的关键．传统的pH值测定方法包括试纸法和clark玻璃电极法，这两种方法简便易行，适用于溶液pH值测定，很难应用于沉积物一水界面微环境的测定．近年来，微电极法在沉积物一水界面pH值实验中的应用变得比较广泛，拥有较高的准确度和精密度，但是其测量体系复杂、造价过高、电极过于脆弱的缺点限制了其大规模的推广应用．随后出现了光纤感应器，其主要原理是基于荧光或磷光分析原理，将对分析物敏感指示剂固定在玻璃电极尖端，通过分析物对尖端指示剂的光学性质的改变来测定分析物的浓度．光纤传感器可以国家自然科学基金项目(41403097，41471402)和中国科学院南京地理与湖泊研究所人才引进项目(NIGLAS2013QD04)联合资助．2015一O1—19收稿；2015—03—17收修改稿．姚磊(1990～)，男，硕士研究生；E-mail：ayaolei@126．corn．通信作者；E—mail：smding@niglas．ac．cn．姚磊等：霍甫水丝蚓(Limnodrilushoffmeisteri)扰动下沉积物一水界面pH值的二维、高分辨分布特征157媲美微电极，而且成本较低、操作程序