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利用平面光极研究颤蚓生物扰动对Cd~(2+)由上覆水向沉积物迁移的影响

毛丹  
【摘要】:沉积物是河流湖泊等水体生态系统的重要组成部分,但受人类活动影响,沉积物中的重金属污染加剧。生物的扰动作用可以促进上覆水和沉积物中的物理混合作用,改变沉积物的孔隙结构,并最终影响水/沉积物体系的微环境特征进而影响污染物在水体中的行为。但重金属在沉积物中的迁移过程还不是很清楚。本研究以颤蚓为扰动生物代表,利用平面光极技术对不同密度的颤蚓扰动下的水/沉积物模拟体系中Cd~(2+)浓度的二维分布情况进行监测,通过图像采集处理后得到体系的Cd~(2+)浓度的二维分布图,可以更加直观地显示Cd~(2+)浓度的整体分布特征,根据体系垂直剖面Cd~(2+)的分布及迁移情况,研究颤蚓扰动下水/沉积物体系中Cd~(2+)从上覆水中向沉积物迁移的过程,研究表明:(1)本研究制备的Cd~(2+)平面荧光传感膜的荧光性能良好,响应速度快(20 s),而且有良好的准确性和长期稳定性,可以反映出上覆水中Cd~(2+)向沉积物迁移的过程;(2)对于无生物体系,沉积物仅表层至深2 cm的位置处Cd~(2+)浓度略有升高,深度超过2 cm的范围内Cd~(2+)浓度几乎不变(同背景浓度),对于有生物的体系中,沉积物深1-5 cm不同位置处的Cd~(2+)浓度均有不同程度的升高,且升高幅度大小为:低密度体系中密度体系高密度体系,而超过5 cm的沉积物中Cd~(2+)浓度几乎未发生变化;(3)生物扰动作用可以改变Cd~(2+)由上覆水向沉积物迁移至平衡的时间。体系中Cd~(2+)浓度在水相和沉积相达到平衡的时间为:无生物体系低密度体系中密度体系高密度体系。因此生物扰动可以显著促进上覆水中Cd~(2+)向沉积物的迁移作用,改变重金属在沉积物中的水平和垂直分布状况,总体上颤蚓密度越大,作用时间越久,促进作用越强。


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