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沉积物中存在着营养盐的迁移,氮、磷含量垂直变化规律的形成可能不仅仅受到沉积时氮、磷含量的影响,还与沉积物中生物地球化学反应过程和氮、磷的迁移有关。所以,考虑磷在沉积物中的地球化学循环和内源释放时,有必要对沉积物中磷垂直剖面分布形成和生物地球化学反应过程的关系进行研究。为了探索沉积物中氮、磷营养盐剖面的形成的内在规律,在试验室内建立了微宇宙模拟重新建立湖泊沉积物中氮、磷剖面的浓度梯度。 微生物的生命活动可能是影响磷在沉积物中的生物地球化学反应,进而造成沉积物中磷分布垂直变化和迁移的一个重要因素。在实验室采用DET技术重新建立沉积物中氮、磷剖面的浓度梯度并验证氮、磷营养盐的生物地球化学反应在沉积物垂直剖面形成中的作用。研究结果显示: 1、沉积物间隙水氮磷浓度垂直剖面的形成是动态的过程,是向上及向下的迁移扩散作用平衡的结果,且相同时间内向上的迁移距离大于向下的迁移距离,说明沉积物间隙水向上的扩散作用大于向下的扩散作用。 2、采用DET技术重新建立沉积物中氮、磷剖面的浓度梯度显示:SRP及NH4+-N垂向浓度都现出随深度增加的现象,且在表层0-10cm范围内,SRP和NH4+-N垂向浓度变化较大,表层10cm以下变化不明显。同上覆水添加去离子水的条件相比,在上覆水添加人工湖水的条件下,玄武湖沉积物间隙水SRP和 NH4+-N垂向浓度同样呈现随沉积深度增加的趋势。但是表层2cm的沉积物间隙水SRP和NH4+-N浓度显著增加。这是由于上覆水中的营养盐吸附到了沉积物表面造成的。 3、不管是在在外加碳源条件下还是未外加碳源的条件下,沉积物间隙水SRP和NH4+-N浓度的垂向均呈现出了随深度增加而升高的趋势。DET装置包裹保鲜膜部分不能与外部间隙水进行物质交换,理论上间隙水SRP及NH4+-N含量本应为零,而实验结果却显示包裹部分-7.5至-17cm处SRP含量不为零,且均呈现先下降后上升的趋势。底层的沉积物间隙水中的SRP和NH4+-N存在一个向上的迁移作用,底层沉积物中PO43--p和NH4+-N向上迁移。这可能与下层沉积物形成的厌氧或兼性厌氧环境导致磷和氨氮的释放有关。 4、同未外加碳源的情况相比,在添加碳源的条件下,玄武湖沉积物间隙水SRP及NH4+-N垂向浓度均是未外加碳源的情况的2-3倍。而太湖沉积物间隙水SRP垂向浓度是外加碳源的情况的10倍。这可能与微生物的作用造成沉积物中磷分布的垂直变化和迁移有关。微生物的生命活动可能是影响磷在沉积物中的生物地球化学反应,进而造成沉积物中氮、磷分布垂直变化和迁移的一个重要因素。在沉积物中,由于逐渐形成了pH和Eh等的垂直变化区域,造成适合不同微生物生长的环境,而不同的微生物通过其生命活动,直接或间接影响了沉积物剖面中氮、磷的迁移分布。