四種常見湖泊沉積物氮磷通量估算方法對(duì)比分析*

姜斯喬，謝舒恬，鄭元鑄，柯 凡，張晨旭，馮慕華，高海鷹1

(1：東南大學(xué)土木工程學(xué)院，南京 210096) (2：中國(guó)科學(xué)院南京地理與湖泊研究所湖泊與環(huán)境國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，南京 210008) (3：河海大學(xué)水文水資源學(xué)院，南京 210098) (4：浙江省溫州市生態(tài)環(huán)境科學(xué)研究院，溫州 325000) (5：南京建鄴城市建設(shè)集團(tuán)有限公司，南京210000)

湖泊富營(yíng)養(yǎng)化是環(huán)境問題中的重點(diǎn)與難點(diǎn)，在嚴(yán)防對(duì)湖泊的外源輸入時(shí)，亦需兼顧研究湖泊內(nèi)源釋放風(fēng)險(xiǎn). 沉積物在外源輸入較少時(shí)，往往扮演著氮、磷源/匯的角色[1]，探究氮磷在湖泊沉積物-上覆水界面(SWI)中的內(nèi)源吸附或釋放過程，對(duì)探討湖泊環(huán)境行為具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義.

目前，對(duì)于SWI物質(zhì)擴(kuò)散通量的估算方法缺乏統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)參考，對(duì)于方法的選擇主觀性較強(qiáng). 本文總結(jié)和解構(gòu)近年各類研究所常用的SWI通量估算方式中的靜態(tài)釋放培養(yǎng)法、機(jī)械攪拌培養(yǎng)法、流動(dòng)培養(yǎng)法和間隙水濃度擴(kuò)散模型法，通過對(duì)照實(shí)驗(yàn)觀察各方法實(shí)驗(yàn)室培育過程，分析不同方法下的通量結(jié)果差異，擬得出各類方法的適用條件，為通量計(jì)算選擇合適方法提供參考.

1 材料和方法

1.1 研究區(qū)域與樣品采集

采樣選址位于南京市莫愁湖，該湖屬于淺水湖泊，湖區(qū)呈三角形，湖水面積295150 m2，平均水深1.6 m，最深處達(dá)2 m，蓄水量約500000 m3. 莫愁湖為全封閉的內(nèi)陸景觀湖，水位處于人為控制之下，冬季水位低，夏季水位高. 無入湖河渠，湖泊四周為不透水石料，減少因?yàn)闈B水導(dǎo)致的外源污染問題.

利用沉積物柱狀芯樣采集器，在冬(2021-01-05)、春(2021-04-18)、夏(2021-07-06)3季分別用柱芯采樣器在莫愁湖同一點(diǎn)位(32°2′28″N，118°45′40″E)，詳見附圖Ⅰ. 采集17根完整的φ90×500 mm沉積物柱樣，每種方法設(shè)置3個(gè)平行，剩余2根沉積物樣進(jìn)行含水率、孔隙率、磷形態(tài)、總磷(TP)、總氮(TN)測(cè)定. 所采沉積物高度在20～30 cm，現(xiàn)場(chǎng)用原樣點(diǎn)水樣注滿整個(gè)柱樣，兩端用膠塞封閉，垂直放置于擱架中，以避免在運(yùn)輸過程中劇烈擾動(dòng)從而影響沉積物理化特性，盡快運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室. 同時(shí)采集50 L原位沉積物表層上方30 cm左右水樣作實(shí)驗(yàn)添加水.

1.2 沉積物柱樣預(yù)處理

通過虹吸小心移除管柱內(nèi)沉積物上覆水，避免對(duì)沉積物表面的擾動(dòng). 采集的原位上覆水水樣通過0.45 μm醋酸玻璃纖維膜過濾，過濾去除藻類和懸浮物后，再用虹吸法沿壁小心滴注至柱內(nèi)，液面高度距沉積物表面20 cm處停止，標(biāo)注刻度.

1.3 沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽釋放模擬實(shí)驗(yàn)方法

1.3.1 非擴(kuò)散模型法 本研究選取非擴(kuò)散模型法中靜態(tài)釋放培養(yǎng)法、機(jī)械攪拌培養(yǎng)法和流動(dòng)培養(yǎng)法進(jìn)行對(duì)照實(shí)驗(yàn)，裝置圖詳見附圖Ⅱ.

1)靜態(tài)釋放培養(yǎng)法

靜態(tài)釋放培養(yǎng)是一種實(shí)驗(yàn)室短期模擬SWI物質(zhì)通量方法[14]. 更換上覆水后即刻取水樣作初始樣，此后在指定取樣間隔時(shí)間用虹吸法于水柱中段取樣，每次取樣體積為50 mL，同時(shí)用原樣點(diǎn)初始過濾水樣沿柱壁緩慢滴注補(bǔ)充至刻度. 其后于12、24、36、48、72 h時(shí)進(jìn)行采樣. 全部實(shí)驗(yàn)于72 h(3天)結(jié)束，每次所取樣品分析指標(biāo)相同.

2)機(jī)械攪拌培養(yǎng)法

機(jī)械攪拌培養(yǎng)法是一種運(yùn)用機(jī)械裝置攪拌柱樣上覆水，使上覆水充分混合的方法來進(jìn)行通量模擬[15]. 在整柱樣上端，加置預(yù)打孔的頂蓋，分別為進(jìn)出水孔與攪拌棒孔，插入對(duì)應(yīng)管、棒后密封. 在培養(yǎng)過程中，用特氟龍涂層的磁力攪拌棒在沉積物表面上10 cm處攪拌上覆水，讓上覆水充分混合，并模擬水底表面微小擾動(dòng). 每次取樣通過出水管采集50 mL上覆水，然后通過進(jìn)水管補(bǔ)充相同體積已過濾原位水樣.

3)流動(dòng)培養(yǎng)法

流動(dòng)培養(yǎng)法是一種柱樣內(nèi)上覆水持續(xù)更替的培養(yǎng)方法[16]. 在采樣的有機(jī)玻璃柱管上端塞入帶O型橡膠環(huán)的活塞，并使上覆水水位達(dá)到柱樣頂端，從而形成無頂空的氣密環(huán)境，進(jìn)水管距沉積物表層約1～2 cm，進(jìn)水管低于出水管，用高精度可調(diào)速蠕動(dòng)泵來調(diào)節(jié)水流流動(dòng)速率，通過流動(dòng)培養(yǎng)的進(jìn)出水循環(huán)形成垂直和水平方向的混合水流，使得上覆水內(nèi)部進(jìn)行充分流動(dòng)交換，通過水流循環(huán)混合，使上覆水營(yíng)養(yǎng)鹽濃度均勻，出水濃度為該時(shí)間瞬時(shí)濃度. 進(jìn)水為原位過濾水樣，每次取樣時(shí)同時(shí)收集進(jìn)水和出水各5 mL.

1.3.2 擴(kuò)散模型法 間隙水濃度擴(kuò)散模型法是借助Fick第一定律來模擬沉積物-水界面通量擴(kuò)散[17-18]. 該方法常用的獲取沉積物內(nèi)不同深度間隙水的裝置有：高分辨孔隙水?dāng)U散平衡裝置(Peeper)、薄膜擴(kuò)散梯度技術(shù)(DGT)、間隙水采集裝置(Rhizon)等，本研究選取Peeper間隙水采集裝置和Rhizon間隙水采集裝置開展對(duì)比研究(附圖III).

1)Peeper間隙水采集

Peeper裝置主體由很多相同體積的小室組成，每個(gè)小室兩側(cè)分別覆蓋一層0.45 μm具有生物惰性的濾膜(Amersham Protran，GE Whatman，美國(guó))，在每個(gè)小室內(nèi)預(yù)裝滿采樣介質(zhì)(如去離子水或電解質(zhì)溶液)，并進(jìn)行充分地充氮去氧后垂直插入沉積物中. 利用濾膜的選擇透過特性，使不同深度沉積物孔隙水中一些可溶離子和分子通過濾膜與Peeper裝置中的相應(yīng)位置的采樣介質(zhì)進(jìn)行物質(zhì)交換，放置一段時(shí)間后達(dá)到平衡，通過測(cè)定小室內(nèi)溶液濃度來計(jì)算對(duì)應(yīng)深度的孔隙水中離子濃度.

2)Rhizon間隙水采集

Rhizon取樣器(Rhizon MOM，Rhizosphere Research Products，荷蘭)是一種采集湖泊沉積物中間隙水的裝置，前端插入沉積物部分由0.12～0.18 μm親水微濾膜組成. 在采集沉積物柱樣時(shí)，在管壁上交替打好預(yù)鉆孔，孔的位置分別在假設(shè)SWI以下0.5、1.5、2.5、3.5、5 cm處，減少相鄰取樣器之間的干擾風(fēng)險(xiǎn)[19]；這些孔在沉積物采集時(shí)密封，泥柱內(nèi)沉積物位置若高于假設(shè)SWI位置，需將底部多余沉積物排出，使真實(shí)SWI界面與假設(shè)SWI界面平齊. 將Rhizon水平插入沉積物柱樣中，并將抽真空容器連接到連接器上，經(jīng)過一段時(shí)間穩(wěn)定，通過連接器獲取當(dāng)前位置的間隙水，保存測(cè)樣.

1.3.3 培育實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇 4種方法在實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)過程中選取的實(shí)驗(yàn)周期、取樣周期及條件參數(shù)見表1.

表1 實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇

1.4 分析方法

1.4.2 沉積物理化指標(biāo)測(cè)定方法 沉積物中各磷形態(tài)的測(cè)量采取六步連續(xù)提取法[20]測(cè)定，具體步驟詳見附表1，磷形態(tài)分別為：弱結(jié)合態(tài)磷(LP)、鐵結(jié)合態(tài)磷(Fe-P)、鋁結(jié)合態(tài)磷(Al-P)、有機(jī)磷(OP)、鈣結(jié)合態(tài)磷(Ca-P)、殘?jiān)鼞B(tài)磷(Res-P). 提取的磷采用《水和廢水監(jiān)測(cè)分析方法(第四版)》所述方法. 含水率取部分新鮮沉積物樣品采用烘干法(105℃，3 h)測(cè)定，孔隙率采用含水率換算，總氮和總磷濃度采用《湖泊沉積物-水界面過程：基本理論與常用測(cè)定方法》[21]所述方法.

1.4.3 釋放通量計(jì)算 靜態(tài)釋放培養(yǎng)法與機(jī)械攪拌培養(yǎng)法營(yíng)養(yǎng)物的釋放速率按下式計(jì)算[22]：

(1)

式中，F(xiàn)為釋放通量(mg/(m2·d))；V為柱中上覆水體積(L);cn、c0、cj-1為第n次、初始次和j-1次采樣時(shí)某物質(zhì)濃度(mg/L)；ca為添加水樣中的物質(zhì)濃度(mg/L)；Vj-1為第j-1次采樣時(shí)體積(L)；S為柱樣中水-沉積物接觸面積(m2)；t為釋放時(shí)間(d).

流動(dòng)培養(yǎng)法的界面擴(kuò)散通量公式為：

Fn=(cn-ca)v/S×60×24

(2)

式中，F(xiàn)n為第n次取樣的瞬時(shí)通量(mg/(m2·d))；cn為第n次取樣時(shí)某物質(zhì)的出水濃度(mg/L)；ca為某物質(zhì)的進(jìn)水濃度(mg/L)；v為蠕動(dòng)泵流速(mL/min)；S為柱樣內(nèi)沉積物-水界面的面積(m2)；60和24為時(shí)間矯正系數(shù).

間隙水濃度擴(kuò)散模型法由表層沉積物間隙水與上覆水間的濃度梯度進(jìn)行估算，其擴(kuò)散通量按下式計(jì)算：

F=φ×DsdC/dz|z=0

(3)

式中,F為釋放通量(mg/(m2·d))；φ為表層0～5 cm沉積物的孔隙度(%)；Ds為物質(zhì)在整個(gè)沉積物中的擴(kuò)散系數(shù)(10-6cm2/s)，Ds可由φ計(jì)算而來[23](當(dāng)φ<0.7，Ds=φD0；當(dāng)φ≥0.7，Ds=φ2D0.此處D0為理想擴(kuò)散系數(shù)(10-6cm2/s)，與底部溫度相關(guān))；dC/dz|z=0為沉積物表面的濃度梯度，由間隙水樣與沉積物表面上覆水的濃度差決定，通過測(cè)量多個(gè)深度的濃度數(shù)值進(jìn)行指數(shù)擬合，從而得出SWI界面上的濃度梯度.

(4)

(5)

1.4.4 數(shù)據(jù)處理方法 本研究所有數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析均在SPSS 26.0軟件中進(jìn)行，通過單因素重復(fù)測(cè)量方差分析(rmANOVA)，分別比較4種方法組間的磷通量、NH3-N通量、pH變化，溶解氧變化差異. 通過Spearman相關(guān)性檢驗(yàn)，對(duì)4種方法通量結(jié)果進(jìn)行分析.

2 結(jié)果和分析

2.1 培育實(shí)驗(yàn)參數(shù)選擇結(jié)果

2.2 4種通量估算方法通量結(jié)果對(duì)比

表2 3次實(shí)驗(yàn)中上覆水和沉積物的理化特征

圖1 沉積物間隙水濃度剖面圖:剖面圖，(B)NH3-N剖面圖Fig.1 Concentration profiles of sediment pore water: (A) profile of (B) profile of NH3-N

圖2 4種通量估算方法測(cè)定結(jié)果:釋放通量，(B)NH3-N釋放通量(a、b為顯著性差異分析標(biāo)注，相同字母表示組間無顯著差異，不同字母表示組間存在顯著差異)Fig.2 Results of four flux estimation methods: (A) release flux, (B) NH3-N release flux(a and b are marked by significant difference analysis)

2.3 4種通量估算方法培養(yǎng)過程中DO與pH變化結(jié)果分析

本研究3次實(shí)驗(yàn)中，由于使用間隙水濃度擴(kuò)散模型法的柱樣與靜態(tài)釋放法的培養(yǎng)條件相同，其溶解氧(DO)濃度變化與靜態(tài)釋放變化基本一致，故在圖中不作標(biāo)示. 靜態(tài)釋放法和機(jī)械攪拌法DO濃度隨時(shí)間變化顯著(P<0.05)，見圖3. 機(jī)械攪拌法由于封閉培養(yǎng)，DO濃度在3次實(shí)驗(yàn)開始后均緩慢下降，下降總量低于初始DO的30%. 靜態(tài)釋放在冬、春兩季實(shí)驗(yàn)開始后均持續(xù)下降，下降速率顯著高于機(jī)械攪拌組和流動(dòng)培養(yǎng)組(P<0.05)；但在夏季實(shí)驗(yàn)中，靜態(tài)釋放組DO濃度在前36 h存在波動(dòng)，在36 h后逐漸降低. 流動(dòng)培養(yǎng)法的DO濃度在實(shí)驗(yàn)過程中變化較小，前后濃度差異不顯著(P>0.05). 3組實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，DO濃度趨勢(shì)為：靜態(tài)釋放組(與間隙水濃度擴(kuò)散模型組)<機(jī)械攪拌組<流動(dòng)培養(yǎng)組. 并且，靜態(tài)釋放組和機(jī)械攪拌組的柱樣DO濃度均顯著低于初始濃度(P<0.05).

圖3 3次實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)過程DO濃度隨時(shí)間的變化 Fig.3 Temporal responses of DO concentrationduring three cultivation experiments

本研究對(duì)所有方法培育過程進(jìn)行上覆水pH監(jiān)控測(cè)定，pH變化見圖4. 除流動(dòng)培養(yǎng)法之外，各方法在培養(yǎng)過程結(jié)束時(shí)，pH較開始時(shí)下降顯著(P<0.05)，從堿性環(huán)境降至偏中性環(huán)境. 流動(dòng)培養(yǎng)因其上覆水不斷流動(dòng)更新，pH存在波動(dòng)但前后差異不顯著(P>0.05). 在不同季節(jié)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)過程中，DO濃度變化與pH變化呈極顯著相關(guān)(P<0.001).

圖4 3次實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)過程pH隨時(shí)間的變化Fig.4 Temporal responses of pHduring three cultivation experiments

2.4 3季實(shí)驗(yàn)樣品表層沉積物磷形態(tài)含量變化

表3 不同季節(jié)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)表層沉積物中磷形態(tài)含量

圖5 各方法所得通量結(jié)果的相關(guān)性分析：釋放通量，(B)NH3-N釋放通量Fig.5 Correlation analysis of fluxes obtained by various methods:(A) release flux, (B) NH3-N release flux

2.5 4種通量估算方法通量結(jié)果相關(guān)性分析

3 討論

3.1 實(shí)驗(yàn)培育參數(shù)選擇意義

不同的培育參數(shù)影響著實(shí)驗(yàn)過程中柱樣環(huán)境變化，選擇合適培養(yǎng)參數(shù)以期再現(xiàn)原位環(huán)境的界面過程，對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確獲取十分重要.

靜態(tài)釋放培養(yǎng)法的參數(shù)選擇主要在對(duì)實(shí)驗(yàn)周期和取樣頻率的選擇，該方法作為應(yīng)用最廣的實(shí)驗(yàn)室通量培育估算方法，許多學(xué)者選取72 h和12 h作為整個(gè)培育過程的實(shí)驗(yàn)周期和取樣頻率[9,18,31]，本研究對(duì)不同季節(jié)靜態(tài)釋放組別DO和pH監(jiān)測(cè)中，在48 h之后，DO和pH仍持續(xù)下降，但較之前48 h下降幅度減小，在60～72 h達(dá)到較穩(wěn)定狀態(tài)，故采取72 h作為一個(gè)完整的培養(yǎng)周期.

機(jī)械攪拌培養(yǎng)法在實(shí)驗(yàn)培育過程中，首先需要關(guān)注攪拌轉(zhuǎn)速的選擇，過快的轉(zhuǎn)速導(dǎo)致底泥強(qiáng)烈擾動(dòng)懸浮，使物質(zhì)的釋放與實(shí)際差異較大；過慢的轉(zhuǎn)速導(dǎo)致上覆水?dāng)嚢栊Ч蛔?，?duì)取樣位置處濃度造成偏差. 其二需要調(diào)整合適的取樣間隔，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)內(nèi)上覆水中溶解氧濃度下降量低于初始濃度的30%，否則與原位氧化還原條件差異過大，造成低氧條件下物質(zhì)過度釋放，通量模擬效果差[15]. Pastor等[6]采用機(jī)械攪拌法在研究地中海沉積物時(shí)，通過模擬實(shí)驗(yàn)采取18 h為培育周期，每3～4 h采一次樣品，機(jī)械攪拌轉(zhuǎn)速為30 轉(zhuǎn)/min，使界面穩(wěn)定，溶解氧濃度符合目標(biāo)要求. 本研究對(duì)象為淺水湖泊沉積物，故采取較大的轉(zhuǎn)速(48 轉(zhuǎn)/min)，為了橫向方法對(duì)比，選擇培育周期為48 h，取樣間隔為8 h，維持系統(tǒng)溶解氧濃度不低于初始濃度的70%.

流動(dòng)培養(yǎng)法選擇合適的流動(dòng)培養(yǎng)速率有助于模擬自然條件下湖泊沉積物的通量[8]. 流速的選擇主要考慮兩個(gè)方面，一是上覆水的溶解氧消耗量，二是維持沉積物界面形態(tài)穩(wěn)定. 若流速過慢，會(huì)導(dǎo)致在培養(yǎng)過程中，上覆水溶解氧消耗過多，從而改變沉積物-水界面的氧化還原條件并嚴(yán)重影響物質(zhì)在界面的釋放通量，所得結(jié)果與實(shí)際自然條件差異過大；若流速過快，將會(huì)導(dǎo)致靠近SWI的進(jìn)水管進(jìn)水強(qiáng)度大，導(dǎo)致底泥再懸浮，并且過快的流動(dòng)速率會(huì)導(dǎo)致上覆水停留時(shí)間過短，取樣水中可測(cè)定上覆水營(yíng)養(yǎng)鹽水平變化太小，不足以進(jìn)行差異化分析. 徐徽等[8]在研究太湖沉積物釋放特征時(shí)，通過模擬實(shí)驗(yàn)確認(rèn)蠕動(dòng)泵流速為1mL/min，本研究實(shí)驗(yàn)周期選擇48 h，每4 h取樣一次，蠕動(dòng)泵流速為0.7 mL/min，符合溶解氧消耗與界面穩(wěn)定要求，由于是連續(xù)進(jìn)出水，實(shí)驗(yàn)周期和取樣頻率不是重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象.

3.2 4種通量估算方法的差異性和相關(guān)性

3.3 4種通量估算方法適用范圍

間隙水濃度擴(kuò)散模型法與非擴(kuò)散模型法在通量結(jié)果數(shù)值上存在一定差異性，且方法原理有著本質(zhì)區(qū)別，在模擬不同環(huán)境條件下的湖泊沉積物通量或者釋放潛力時(shí)，不同方法有其側(cè)重點(diǎn)和優(yōu)勢(shì).

靜態(tài)釋放培養(yǎng)法作為研究湖泊沉積物最常用的表觀通量估算方法，簡(jiǎn)單且高效. 此方法前期環(huán)境因素模擬效果較好，考慮了SWI上的生物擾動(dòng)作用，但對(duì)受水力擾動(dòng)大的淺水湖泊模擬效果較差[34]；并且靜態(tài)培養(yǎng)狀態(tài)下DO的下降幅度在各類方法中最為明顯，培養(yǎng)后期氧化還原環(huán)境與淺水湖泊中的好氧環(huán)境差異較大，模擬效果較差；而且在取樣過程中，上覆水為靜置狀態(tài)，取樣位置所得水樣并非混合均勻水，存在濃度差異. 通過加裝機(jī)械攪拌與蠕動(dòng)泵更替上覆水來更貼合淺水環(huán)境從而衍生出機(jī)械攪拌培養(yǎng)法和流動(dòng)培養(yǎng)法. 這2種方式上覆水混合均勻，SWI界面上的物質(zhì)釋放能快速擴(kuò)散至整個(gè)上覆水中，減少因?yàn)槿游恢迷斐傻臐舛绕?，系統(tǒng)內(nèi)DO下降較慢，且考慮了水力擾動(dòng)因素；流動(dòng)培養(yǎng)使水體環(huán)境不斷更新，減少了實(shí)驗(yàn)室長(zhǎng)期培養(yǎng)中存在的DO消耗和pH變化，理論上通量模擬結(jié)果與淺水湖泊的實(shí)際情況更加接近. 但在數(shù)據(jù)分析過程中，由于DO濃度對(duì)氮磷通量釋放結(jié)果的貢獻(xiàn)為負(fù)[35]，而水力擾動(dòng)強(qiáng)度對(duì)釋放結(jié)果的貢獻(xiàn)為正[36]，各因素耦合導(dǎo)致其通量模擬結(jié)果與靜態(tài)釋放的模擬結(jié)果差異性不明顯(P>0.05). 機(jī)械攪拌法與流動(dòng)培養(yǎng)法實(shí)驗(yàn)搭建過程中較為繁瑣，不具備與靜態(tài)釋放培養(yǎng)法同樣的便利性，所以在對(duì)湖泊有明顯特征如強(qiáng)水力擾動(dòng)時(shí)或者對(duì)溶解氧條件需要嚴(yán)格控制時(shí)可以選擇采取機(jī)械攪拌或者流動(dòng)培養(yǎng)法來進(jìn)行模擬調(diào)整. 在大部分對(duì)湖泊的通量估算，尤其是當(dāng)樣品量大時(shí)，采取靜態(tài)培養(yǎng)法即可得出合適的表觀通量. 此類非擴(kuò)散模型方法由于是對(duì)表觀通量的測(cè)定，更適宜評(píng)估湖泊沉積物在一段時(shí)間內(nèi)的表觀釋放總量，對(duì)于淺水城市湖泊，沉積物-水界面極易受到風(fēng)浪和生物擾動(dòng)的協(xié)同影響，風(fēng)浪擾動(dòng)在水平方向上改變沉積物微界面，造成底泥再懸浮，底棲動(dòng)物通過自身生命活動(dòng)對(duì)底泥顆粒搬運(yùn)、混合，兩者均對(duì)底泥中氮磷釋放起到顯著促進(jìn)作用[34,37]，考慮生物擾動(dòng)的非擴(kuò)散模型法所得的表觀通量均大于擴(kuò)散模型法的表觀通量.

4 結(jié)語

應(yīng)用靜態(tài)釋放培養(yǎng)法、機(jī)械攪拌培養(yǎng)法、流動(dòng)培養(yǎng)法等非擴(kuò)散模型法和間隙水濃度擴(kuò)散模型法等實(shí)驗(yàn)室通量模擬方法，模擬以莫愁湖為例的城市淺水湖泊內(nèi)源釋放. 經(jīng)過冬春夏3季的對(duì)照實(shí)驗(yàn)，作為測(cè)定表觀通量的靜態(tài)釋放培養(yǎng)、機(jī)械攪拌培養(yǎng)和流動(dòng)培養(yǎng)的方法，得出的通量估算結(jié)果差異性不明顯(P>0.05)；運(yùn)用間隙水?dāng)U散模型方法所估算通量數(shù)據(jù)與其余3種有顯著差異(P<0.05)，約低1個(gè)數(shù)量級(jí)，但該4種方法在不同季節(jié)的變化趨勢(shì)具有顯著相關(guān)性(P<0.05). 不同方法適用性不同，各有側(cè)重，靜態(tài)釋放適用于SWI界面水力擾動(dòng)較小或?qū)嶒?yàn)樣品量多的通量估算；機(jī)械攪拌與流動(dòng)培養(yǎng)適用于對(duì)DO、pH或水力擾動(dòng)有控制要求的通量估算；間隙水濃度擴(kuò)散模型法更側(cè)重反映沉積物營(yíng)養(yǎng)鹽在沉積物間隙水中的擴(kuò)散潛力，觀測(cè)沉積物中垂向濃度分布，反映動(dòng)態(tài)釋放過程. 在實(shí)際運(yùn)用過程中，應(yīng)根據(jù)采樣周期及當(dāng)?shù)丨h(huán)境特點(diǎn)選擇較佳的通量模擬方法.

致謝：感謝杜成棟、華躍洲和張一泉等同學(xué)在采樣過程大力支持與幫助；在實(shí)驗(yàn)與數(shù)據(jù)處理上得到張璐、沈悅等同學(xué)的幫助；感謝李凱倫在論文圖表制作上的指導(dǎo)與修改，在此表示最誠(chéng)摯的謝意.

5 附錄

附圖Ⅰ～Ⅲ和附表Ⅰ見電子版(DOI: 10.18307/2022.0610).