本次分享一篇由芬蘭赫爾辛基大學(xué)研究團隊在《Science of The Total Environment》上發(fā)表的一篇學(xué)術(shù)論文Spatio-temporal variations in sediment phosphorus dynamics in a large shallow lake: Mechanisms and impacts of redox-related internal phosphorus loading。本文研究了大型淺水湖泊中沉積物磷（P）動態(tài)的時空變化，重點探討了氧化還原相關(guān)沉積物磷釋放的機制及其對內(nèi)源磷負(fù)荷的影響。研究以芬蘭和愛沙尼亞邊界的大型淺水湖泊Peipsi湖為研究對象，通過分析沉積物中不同形態(tài)磷的季節(jié)和年際變化，以及與水質(zhì)變量的關(guān)系，來驗證沉積物表面缺氧對內(nèi)源磷負(fù)荷和水質(zhì)變化的解釋作用。

主要發(fā)現(xiàn)包括：

1. 沉積物表面缺氧隨夏季水溫升高而加劇，與水柱中總磷（TP）濃度的增加有關(guān)。

2. 沉積物中鐵（Fe）結(jié)合態(tài)磷（Fe-P）與核磁共振（NMR）分析中的正磷酸鹽（Ortho-P）濃度顯著正相關(guān)，表明Fe-P對磷釋放有貢獻。

3. 有機質(zhì)似乎通過支持鐵結(jié)合態(tài)磷的還原溶解來支持氧化還原相關(guān)的沉積物磷釋放，而不是直接貢獻磷釋放。

4. 湖泊的地貌和水文條件可能掩蓋了沉積物變量和磷釋放率之間的關(guān)系。

5. 沉積物磷釋放的重要性反映在沉積物表面缺氧預(yù)測值（AApred）與Secchi深度透明度、葉綠素a濃度以及浮游植物和藍藻生物量之間的顯著關(guān)系。

微電極在本文中的應(yīng)用：

• 使用微電極（參考電極Ag/AgCl）測量沉積物的氧化還原電位，以了解沉積物表面在不同季節(jié)的氧化還原狀態(tài)。

• 沉積物氧化還原電位的測量是在實驗室內(nèi)，在原位溫度下直接在采樣管中進行的，這有助于評估沉積物表面在夏季是否發(fā)生缺氧現(xiàn)象。

• 通過測量沉積物孔隙水中的溶解氧（DO）、pH和氧化還原電位，研究了沉積物-水界面處磷的循環(huán)。

研究結(jié)果強調(diào)了在淺水湖泊管理中考慮內(nèi)源磷負(fù)荷的重要性，并指出沉積物表面缺氧和相關(guān)磷釋放對湖泊水質(zhì)有顯著影響。研究還表明，沉積物中鐵結(jié)合態(tài)磷的還原溶解是磷釋放的關(guān)鍵過程，而有機質(zhì)可能通過支持這一過程來間接促進磷釋放。此外，研究指出湖泊的地貌和水文條件可能會影響沉積物磷動態(tài)的空間分布，從而影響磷釋放機制。

智感環(huán)境是國內(nèi)為數(shù)較少能夠?qū)崿F(xiàn)微電極系統(tǒng)開發(fā)和商業(yè)化推廣的公司，并創(chuàng)新性地推出了微電極多通道分析系統(tǒng)，可以同步高分辨率檢測pH、DO、Eh、H₂S等多種指標(biāo)實現(xiàn)了我國在該技術(shù)領(lǐng)域的彎道超車。Easysensor微電極的設(shè)計特殊，它的穿刺能力可深入水體、生物膜、顆粒污泥、植物的根莖葉以及液體與固體的擴散邊界層，為微生態(tài)和微區(qū)研究提供了強有力的工具。這款微電極的末端細至微米級別，在不破壞被測對象結(jié)構(gòu)和生理活性的前提下，快速刺入樣品內(nèi)部，實現(xiàn)對微環(huán)境的精確測量。