富营养化湖泊中硫酸盐对蓝藻衰亡产甲烷过程的影响

摘要

随着外源性硫酸盐(SO42-)的持续性输入,富营养化湖泊水体的SO42-浓度持续升高.野外长期监测结果表明,近几十年太湖水体的SO42-浓度逐渐升高,达到了 96 mg/L的水平.此外,富营养化湖泊中蓝藻水华衰亡会产生并释放大量的甲烷(CH4),湖泊水体的SO42-浓度升高是否会对沉积物产CH4过程造成影响仍缺乏相关研究.本实验构建了蓝藻-水体-沉积物微宇宙系统,通过添加30、60、90、120和150 mg/L五组浓度的硫酸盐,探究不同SO42-浓度下蓝藻衰亡过程中水体的SO42-、还原性硫化物(ΣS2-)和CH4的变化规律.结果表明,蓝藻聚积衰亡的第6～9天硫酸盐还原作用最为强烈,此时水体中的SO42-浓度快速下降到最低值,依次为7.65、8.87、21.21、41.14和56.54 mg/L.伴随着硫酸盐还原过程的进行,水柱中ΣS2-的浓度不断上升,并达到最高值,依次为4.77、6.98、7.49、7.49和7.43 mg/L.蓝藻聚积衰亡的第10～21天水体中的SO42-浓度维持在较低水平,ΣS2-浓度逐渐下降,并趋近于0.培养开始时,CH4增长缓慢,SO42-浓度下降之后,CH4浓度逐渐上升,并在第6～9天迅速上升,培养结束时,CH4的最终浓度随着水体初始SO42-浓度的增加而降低,依次为546.39、207.24、79.61、37.25和5.56 μmol/L,CH4的浓度与初始水体SO42-浓度呈指数型负相关关系.因此,对于精准评估富营养化湖泊的产甲烷过程,需要考虑不断上升的SO42-浓度所带来的影响.