摘要：為研究富營(yíng)養(yǎng)化湖泊藻型湖區(qū)沉積物中生物易降解有機(jī)質(zhì)的組成及其垂向分布特征，選取太湖竺山灣湖濱帶和開(kāi)敞湖區(qū)采集沉積物柱狀樣，利用微電極技術(shù)測(cè)定沉積物~水界面理化指標(biāo)的剖面特征，并對(duì)沉積物中含水率、燒失量、色素含量、總有機(jī)碳、總氮以及生物易降解物質(zhì)（總蛋白、總糖和總脂）進(jìn)行測(cè)定。結(jié)果表明：藻型湖區(qū)沉積物~水界面處溶解氧、pH和氧化還原電位在垂向剖面上呈現(xiàn)出隨深度增加而下降的趨勢(shì)，空間上存在明顯的異質(zhì)性，湖濱帶沉積物~水界面溶解氧、pH和氧化還原電位顯著低于開(kāi)敞湖區(qū)，而沉積物~水界面H2S濃度在垂向上則表現(xiàn)為隨深度先降低而后升高的趨勢(shì)。此外，藻型湖區(qū)沉積物中生物易降解有機(jī)質(zhì)的組成和分布同樣存在明顯的空間異質(zhì)性。組成上以脂類（7.7 mg/g）為主，其次是糖類（4.5 mg/g），蛋白質(zhì)（0.8 mg/g）含量最低；空間上，湖濱帶沉積物中生物易降解有機(jī)質(zhì)含量顯著高于開(kāi)敞湖區(qū)，表層15 cm以上沉積物含水率和燒失量較高，有機(jī)質(zhì)含量豐富。

湖泊是有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)、遷移、儲(chǔ)存的重要場(chǎng)所。它不僅具有較高的生物生產(chǎn)力，還匯集了豐富的陸源物質(zhì)，而且湖泊較強(qiáng)的生物泵功能，帶來(lái)了較快的生物源沉積。因此，湖泊真實(shí)地記錄了流域人類活動(dòng)和湖泊自然環(huán)境演變的信息，同時(shí)也是揭示氣候變化和區(qū)域響應(yīng)的重要信息載體。

在富營(yíng)養(yǎng)化和氣候變化的雙重影響下，湖泊藻類水華暴發(fā)強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、暴發(fā)頻率高，大量的藍(lán)藻聚集、堆積、衰亡后沉積于沉積物表層，逐漸發(fā)育形成有機(jī)質(zhì)含量較高的“藻積層”。研究表明，在富營(yíng)養(yǎng)化湖泊巢湖、太湖、滇池，甚至部分水庫(kù)，表層沉積物均以藻源性有機(jī)質(zhì)為主。此外，在藻類衰亡沉降過(guò)程中，沉積物的組成及活性不斷發(fā)生變化，其中部分活性高的有機(jī)質(zhì)優(yōu)先降解，如色素、蛋白質(zhì)、糖類等，而腐殖質(zhì)等較難降解有機(jī)質(zhì)會(huì)保留在沉積物中。對(duì)40種不同藻類細(xì)胞組分研究表明，藻細(xì)胞主要由蛋白質(zhì)、糖類和脂類物質(zhì)組成，不同組分的相對(duì)含量因藻的種類不同而有所差異。通常藍(lán)藻中蛋白質(zhì)含量較高（41%——69%），而硅藻中脂類含量較高（5%——43%），其中蛋白質(zhì)是有機(jī)質(zhì)中活性較高的組分，其含量和組成的變化對(duì)于底棲生物的分布、群落結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)有重要的影響。與此同時(shí)，藻類殘?bào)w仍含有碳、氮、磷、硫等多種元素，沉降后使得表層沉積物有機(jī)質(zhì)厭氧代謝增強(qiáng)，呈現(xiàn)厭氧強(qiáng)還原環(huán)境，在厭氧微生物作用下，有機(jī)硫分解和硫酸鹽還原產(chǎn)生大量H2S以及硫醇、硫醚類化合物致臭；此外，沉積物中的鐵氧化物被厭氧微生物利用轉(zhuǎn)化為還原態(tài)，H2S與Fe2+等形成金屬硫化物，金屬硫化物被懸浮顆粒吸附再懸浮至水體中致黑，造成水體黑臭，并向水體中釋放大量碳、氮、磷等物質(zhì)，導(dǎo)致內(nèi)源釋放，加速湖泊富營(yíng)養(yǎng)化進(jìn)程。因此，藻積層中有機(jī)質(zhì)的組成和降解狀態(tài)，不僅影響著底棲生物和微生物的組成及活性，同時(shí)也影響著湖泊水體和沉積物中碳、氮、磷、硫等多種元素的生物地球化學(xué)循環(huán)。

目前關(guān)于沉積物中易降解有機(jī)質(zhì)的研究多集中在海洋和河流生態(tài)系統(tǒng)中，而湖泊沉積物的研究主要集中在有機(jī)質(zhì)含量與來(lái)源、粒徑分布、重金屬含量、營(yíng)養(yǎng)鹽含量及其釋放特征等方面。但是，隨著富營(yíng)養(yǎng)化程度不斷加劇，湖泊沉積物中大量的藻源性有機(jī)質(zhì)在降解和轉(zhuǎn)化過(guò)程中又將對(duì)湖泊環(huán)境產(chǎn)生了哪些影響？沉積物中生物易降解物質(zhì)組成如何？其在垂直方向上有何分布特征？研究探討上述問(wèn)題，對(duì)于調(diào)控富營(yíng)養(yǎng)化湖泊內(nèi)源污染、改善水質(zhì)、防止富營(yíng)養(yǎng)化湖泊衰亡具有重要的理論和實(shí)際意義。

1材料與方法

1.1研究區(qū)概況及樣品采集

太湖竺山灣是典型的藻型湖區(qū)，該區(qū)域的藻類水華呈現(xiàn)出持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)、暴發(fā)頻率加快的趨勢(shì)。而湖濱帶多存在堤下深漕（修建大堤時(shí)取土而成），部分岸段湖濱帶還有離岸分布的蘆葦群叢，在主導(dǎo)風(fēng)向東南風(fēng)的影響下，大量藻類碎屑?xì)報(bào)w堆積，受蘆葦群叢的阻隔，藻類碎屑?xì)報(bào)w及水草殘?bào)w從開(kāi)場(chǎng)湖區(qū)隨風(fēng)生流進(jìn)入蘆葦群從內(nèi)，難以回到湖區(qū)，使得藻類碎屑?xì)報(bào)w堆積造成了淤泥黑臭。根據(jù)2016年4-10月藍(lán)藻預(yù)警期間太湖藍(lán)藻暴發(fā)頻率分布，于2018年8月，分別在竺山灣挺水植物湖濱帶和開(kāi)敞湖區(qū)利用柱狀沉積物采樣器（Corer 60，奧地利），采集沉積物樣品，從湖濱帶到開(kāi)敞區(qū)共設(shè)置4個(gè)點(diǎn)位（圖1），C1和C2位于開(kāi)敞湖區(qū)，離岸距離3——5 km，周圍無(wú)水生植物分布，L1和L2位于符瀆港附近的湖濱帶，湖濱帶補(bǔ)植有整齊的蘆葦群叢和自然分布的蘆葦群叢，離岸距離0.5 km.每個(gè)點(diǎn)位采集3根柱狀樣，現(xiàn)場(chǎng)嚴(yán)格按2 cm切割分層，并將相同層沉積物樣品收集到同一自封袋中混勻，當(dāng)天運(yùn)回實(shí)驗(yàn)室冷藏保存。

圖1太湖竺山灣采樣點(diǎn)分布