李磊，戴明，王帥杰，蔣玫*

1.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院東海水產(chǎn)研究所，上海 200090；2.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院南海水產(chǎn)研究所/廣東省漁業(yè)生態(tài)環(huán)境重點(diǎn)試驗(yàn)室，廣東 廣州 510300

沉積物是灘涂貝類賴以生存的空間，是貝類覓食和棲息的重要場(chǎng)所，灘涂沉積物環(huán)境的優(yōu)劣會(huì)直接關(guān)系到灘涂貝類養(yǎng)殖的成功與否（薛超波等，2004）。雙殼貝類屬于濾食性生物，濾水能力強(qiáng)，通過(guò)過(guò)濾水體中的浮游植物、有機(jī)顆粒進(jìn)行攝食，貝類排泄的假糞和糞便產(chǎn)生的生物沉降活動(dòng)使有機(jī)顆粒在沉積物中累積，使沉積物成為硫化物、總氮（Total nitrogen，TN）、總磷（Total phosphorus，TP）、總有機(jī)碳（Total organic carbon，TOC）的主要蓄積庫(kù)，而近年來(lái)灘涂貝類的養(yǎng)殖活動(dòng)的無(wú)序擴(kuò)大加速了環(huán)境中的生物沉降活動(dòng)，導(dǎo)致水體中有機(jī)顆粒加速向底層搬運(yùn)和積累，嚴(yán)重破壞了養(yǎng)殖水域的生態(tài)平衡和環(huán)境自凈能力，造成的養(yǎng)殖沉積環(huán)境老化（薛超波等，2004；Howard et al.，2010；Hatcher et al.，1994；王娟娟等，2006），甚至造成養(yǎng)殖貝類的大量死亡（Kostka et al.，1994）。同時(shí)，沉積物中的硫化物、TN、TP、TOC在一定條件下通過(guò)礦化作用及再懸浮作用將TN、TP、TOC等物質(zhì)重新釋放到水體，造成二次污染，因此，底質(zhì)中硫化物、TN、TP、TOC的累積情況常被作為評(píng)價(jià)灘涂養(yǎng)殖水平、養(yǎng)殖模式以及自身污染程度的重要指標(biāo)（Ackefors，1990；劉峰，2009）。研究養(yǎng)殖底質(zhì)沉積環(huán)境的修復(fù)技術(shù)是改善養(yǎng)殖環(huán)境的重要途徑，按照修復(fù)作用的位置可將生態(tài)修復(fù)分為原位修復(fù)和異位修復(fù)（Iwamoto et al.，2001），對(duì)于灘涂沉積物環(huán)境而言，原位修復(fù)可以避免沉積物在轉(zhuǎn)移過(guò)程中的污染。按照修復(fù)的手段，養(yǎng)殖底質(zhì)環(huán)境修復(fù)技術(shù)主要包括生物修復(fù)方法、化學(xué)修復(fù)方法和物理修復(fù)方法（李曉敏等，2005）。

目前關(guān)于灘涂貝類養(yǎng)殖環(huán)境修復(fù)研究已有部分報(bào)道，李曉敏（2006）利用化學(xué)方法對(duì)乳山灣老化灘涂就行了修復(fù)并取得了一定的效果；馬紹賽等（2005）、陳聚法等（2005）分別應(yīng)用物理修復(fù)方法提高了老化灘涂貝類養(yǎng)殖的產(chǎn)量。相比較化學(xué)修復(fù)方法和物理修復(fù)方法，生物修復(fù)方法不會(huì)帶來(lái)二次污染且可持續(xù)修復(fù)能力強(qiáng)。雙齒圍沙蠶（Perinereis aibuhitensis）隸屬環(huán)節(jié)動(dòng)物門（Annelids）、多毛綱（Polychaete）、沙蠶目（Nereidida）、沙蠶科（Nereidae）、圍沙蠶屬（Perinereis），廣泛分布在我國(guó)沿海灘涂、河口區(qū)域，主要攝取沉積物及其中的動(dòng)、植物碎片，在近岸水域生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)中占有重要地位（房景輝等，2017）。研究表明，雙齒圍沙蠶的投放可以一定程度上改善底質(zhì)環(huán)境。陳惠彬（2005）的報(bào)道顯示，灘涂大面積投放沙蠶可以降低沉積物中的重金屬、有機(jī)質(zhì)含量；蔡?hào)|億（2014）、沈輝（2016）的研究表明，沙蠶的投放對(duì)養(yǎng)殖灘涂沉積物 TN、TP、TOC、硫化物等理化指標(biāo)均產(chǎn)生了一定程度的去除效果。但由于不同海域養(yǎng)殖貝類種類、沉積物性質(zhì)存在差異，沉積物環(huán)境指標(biāo)在投放沙蠶前后的變化，沙蠶適宜投放密度不同，需要進(jìn)一步研究。

本研究通過(guò)投放不同密度的雙齒圍沙蠶對(duì)老化灘涂文蛤（Meretrix meretrix）養(yǎng)殖沉積物進(jìn)行硫化物、TN、TP及TOC的生物修復(fù)，旨在探明不同密度條件下沉積物不同修復(fù)指標(biāo)的變化特征，篩選出合適的沙蠶投放密度，探究沙蠶對(duì)沉積物中污染物的去除機(jī)制，為大規(guī)模的沿海貝類養(yǎng)殖區(qū)域老化灘涂沉積物環(huán)境修復(fù)奠定一定的理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)區(qū)域及試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)在江蘇省啟東市灘涂文蛤養(yǎng)殖區(qū)域進(jìn)行（ 31°49′50.90″— 31°49′46.56″N ， 121°53′0.14″—121°53′2.40″E），試驗(yàn)區(qū)域?yàn)槔匣瘲夝B(yǎng)文蛤養(yǎng)殖區(qū)，粘土平均含量為17.64%，粉砂平均含量為57.15%，砂平均含量為25.21%，海域?qū)儆谡?guī)半日潮，退潮時(shí)灘涂干露，試驗(yàn)區(qū)域長(zhǎng)140 m，寬60 m，總面積約8400 m2，劃分為3個(gè)試驗(yàn)組，總面積約為6300 m2（圖 1）。

每個(gè)試驗(yàn)組設(shè)置相對(duì)應(yīng)的對(duì)照組，總面積約為2100 m。沙蠶平均體長(zhǎng)為 (19.62±2.06) cm，體重為(5.53±1.34) g。為了防止沙蠶逃逸及移動(dòng)到其它試驗(yàn)組，試驗(yàn)區(qū)域四周及各個(gè)試驗(yàn)組之間用圍網(wǎng)隔離。在灘涂干露時(shí)根據(jù)前期研究（?？∠璧?，2013）投放 3種沙蠶投放密度（高密度：0.30 kg·m-2，中密度：0.20 kg·m-2，低密度：0.10 kg·m-2）。試驗(yàn)期間試驗(yàn)人員定時(shí)巡視試驗(yàn)區(qū)域，檢查圍網(wǎng)破損情況并及時(shí)修補(bǔ)。

1.2 樣品采集與分析

試驗(yàn)共進(jìn)行6個(gè)月（2017年4—9月），試驗(yàn)開(kāi)始前及 4—9月現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定不同試驗(yàn)組和對(duì)照組沉積物的氧化還原電位（Eh/mV）、pH、溫度（t）；采集適量0—10 cm沉積物樣品裝于聚乙烯袋中，置于盛有冰袋的保溫箱中保存，帶回試驗(yàn)室測(cè)定 TN、TP、TOC的含量，同時(shí)采集適量0—10 cm沉積物于充氮?dú)獠蓸哟?，用于測(cè)定硫化物（Sulfide，Sul）。同時(shí)采集沙蠶樣品，測(cè)定其體長(zhǎng)、體重及生物量等參數(shù)，結(jié)果表明試驗(yàn)期間試驗(yàn)區(qū)域沙蠶存活正常，其體長(zhǎng)、體重及生物量在試驗(yàn)期間不存在顯著性差異（P＞0.05）。

Eh、pH、t參數(shù)使用微電極（Unisense公司，丹麥）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定，將電極探頭插入沉積物中，數(shù)據(jù)穩(wěn)定后讀數(shù)，重新選擇電極位置，重復(fù)測(cè)定3次。

TN、TP、TOC 使用 Flash EA1112（Thermo Electron SPA公司，美國(guó)）測(cè)定，首先將沉積物自然風(fēng)干后研磨成粉，稱取約30 mg樣品置于玻璃瓶中，加入過(guò)量的濃度為0.1 mol·L-1mol·L-1的HCl去除碳酸鹽，然后用蒸餾水浸泡，至 pH為中性，于烘箱內(nèi)60 ℃加熱24 h后干燥后上機(jī)分析。硫化物的測(cè)定采用碘量法（以S2-計(jì)）測(cè)定（中華人民共和國(guó)國(guó)家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局，2007），檢出限為4×10-6。

圖1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)Fig.1 The design of the test

1.3 評(píng)價(jià)方法

1.3.1 變異系數(shù)

為了定量反映各試驗(yàn)組監(jiān)測(cè)指標(biāo)的時(shí)間波動(dòng)程度的大小差異，選用變異系數(shù)來(lái)表示它們變化程度的大小，變異系數(shù)計(jì)算公式如下（崔黨群，1994）：

式中：CV為變異系數(shù)；S2表示各監(jiān)測(cè)指標(biāo)的標(biāo)準(zhǔn)偏差，表示表示各監(jiān)測(cè)指標(biāo)的平均值。

1.3.2 Eh與沉積物特性及控制元素的關(guān)系

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)差（Means±SD）表示，使用SPSS 16.0軟件（SPSS公司，美國(guó)）中的單因素方差（One-way ANOVA）分析數(shù)據(jù)之間的差異性，差異顯著時(shí)進(jìn)行Duncan’s test多重比較，顯著性水平設(shè)為0.05。

2 結(jié)果與分析

2.1 各試驗(yàn)組沉積物的Eh、pH、t 的變化

4—9月試驗(yàn)區(qū)域中、低密度試驗(yàn)組沉積物的Eh呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，高密度試驗(yàn)組沉積物的Eh呈現(xiàn)-上升-下降的-上升的趨勢(shì)，對(duì)照組呈現(xiàn)先平緩變化后略微下降的趨勢(shì)（圖 2）。4—9月試驗(yàn)區(qū)域沉積物的Eh的范圍為-393.00— -116.43 mV，平均值為 (-291.70±75.23) mV，其中高密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物的Eh的范圍為-363.60— -291.28 mV，平均值為 (-328.14±19.65) mV，變異系數(shù)為0.06，Eh最高值出現(xiàn)在6月，為-306.47 mV；中密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物的Eh范圍為-353.20— -116.43 mV，平均值為 (-225.28±75.71) mV，變異系數(shù)為0.34，Eh最高值出現(xiàn)在9月，為-116.43 mV；低密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物的Eh范圍為-361.88— -152.21 mV，平均值為 (-260.50±58.20) mV，變異系數(shù)為0.22，沉積物的Eh最高值出現(xiàn)在9月，為-167.10 mV；對(duì)照組試驗(yàn)區(qū)域沉積物的 Eh的范圍為-393.00—-324.25 mV，平均值為-360.29 mV，變異系數(shù)為0.04，Eh最高值出現(xiàn)在4月，為-350.65 mV。9月各試驗(yàn)組沉積物的Eh高低順序?yàn)橹忻芏龋镜兔芏龋靖呙芏龋緦?duì)照組（圖2）。根據(jù)沉積物Eh與沉積物特性及控制元素的關(guān)系劃定標(biāo)準(zhǔn)（表1），9月試驗(yàn)區(qū)域沉積物均屬于還原性質(zhì)，各試驗(yàn)組沉積物的 Eh均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），3組試驗(yàn)組之間積物的Eh也存在顯著性差異（P＜0.05）。

圖2 不同試驗(yàn)組沉積物的Eh變化趨勢(shì)Fig.2 Trends of Eh in sediments from different experimental groups

表1 沉積物Eh與沉積物特性及控制元素的關(guān)系1)Table 1 The relationship between Eh and redox characteristics of surface sediment

4—9月試驗(yàn)區(qū)域低密度試驗(yàn)組沉積物的pH呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)，高密度、中密度和對(duì)照試驗(yàn)組沉積物的pH呈現(xiàn)-上升-下降-上升的趨勢(shì)（圖3）。4—9月試驗(yàn)區(qū)域沉積物的pH的范圍為7.19—7.91，平均值為 (7.56±0.17)，其中高密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物的pH的范圍為7.30—7.51，平均值為 (7.44±0.07)，變異系數(shù)為0.01，pH最高值出現(xiàn)在6月，為7.50；中密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物的pH的范圍為7.29—7.91，平均值為 (7.66±0.18)，變異系數(shù)為 0.02，pH最高值出現(xiàn)在9月，為7.87；低密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物的pH 的范圍為 7.32—7.80，平均值為 (7.57±0.14)，變異系數(shù)為0.02，pH最高值出現(xiàn)在9月，為7.76；對(duì)照組試驗(yàn)區(qū)域沉積物的pH的范圍為7.19—7.34，平均值為 (7.29±0.04)，變異系數(shù)為0.01，沉積物的pH最高值出現(xiàn)在8月和9月，均為7.32。9月各試驗(yàn)組沉積物的pH高低順序?yàn)橹忻芏龋镜兔芏龋靖呙芏龋緦?duì)照組（圖3），沉積物pH性質(zhì)均屬于弱堿性，各試驗(yàn)組沉積物的pH均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），3組試驗(yàn)組之間積物的 pH也存在顯著性差異（P＜0.05）。

圖3 不同試驗(yàn)組沉積物的pH變化趨勢(shì)Fig.3 Trends of pH in sediments from different experimental groups

4—9月試驗(yàn)區(qū)域各密度試驗(yàn)組沉積物的T呈現(xiàn)逐漸上升的趨勢(shì)（圖4）。4—9月試驗(yàn)區(qū)域沉積物的T 范圍為 10.70—20.38 ℃，平均值為 (15.70±3.75) ℃，其中高密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物的 T范圍為10.70—20.35 ℃，平均值為 (15.49±3.76) ℃，變異系數(shù)為0.24，T最高值出現(xiàn)在9月，為20.33 ℃；中密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物的T范圍為10.72—20.38 ℃，平均值為 (15.52±3.75) ℃，變異系數(shù)為 0.24，T最高值出現(xiàn)在9月，為20.36 ℃；低密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物的 T范圍為 10.71—20.33 ℃，平均值為(15.50±3.75) ℃，變異系數(shù)為0.24，T最高值出現(xiàn)在9月，為20.29 ℃；對(duì)照組試驗(yàn)區(qū)域沉積物的T范圍為10.71—20.36 ℃，平均值為 (15.50±3.76) ℃，變異系數(shù)為0.05，沉積物的T最高值出現(xiàn)在9月，為20.34 ℃。9月各試驗(yàn)組沉積物的T高低順序?yàn)橹忻芏龋緦?duì)照組＞高密度＞低密度（圖4），3組試驗(yàn)組沉積物的T與對(duì)照組均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

圖4 不同試驗(yàn)組沉積物的T變化趨勢(shì)Fig.4 Trends of T in sediments from different experimental groups

2.2 各試驗(yàn)組沉積物中硫化物、TOC、TN、TP的變化

圖5 不同試驗(yàn)組沉積物的硫化物變化趨勢(shì)Fig.5 Trends of sulfide in sediments from different experimental groups

4—9月試驗(yàn)區(qū)域各密度試驗(yàn)組沉積物中硫化物呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)（圖 5）。4—9月試驗(yàn)區(qū)域沉積物中硫化物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)范圍為 251—488 mg·kg-1，平均值為 (400±66) mg·kg-1，其中高密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中硫化物的范圍為 364—465 mg·kg-1，平均值為(407±35) mg·kg-1，變異系數(shù)為0.08，9月沉積物中硫化物為380 mg·kg-1；中密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中硫化物的范圍為 251—468 mg·kg-1，平均值為 (348±74) mg·kg-1，變異系數(shù)為0.21，9月沉積物中硫化物為269 mg·kg-1；低密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中硫化物的范圍為 320—472 mg·kg-1，平均值為 (385±51) mg·kg-1，變異系數(shù)為0.13，9月沉積物中硫化物為330 mg·kg-1；對(duì)照組試驗(yàn)區(qū)域沉積物中硫化物的范圍為 412—488 mg·kg-1，變異系數(shù)為 0.03，平均值為 (469±15)mg·kg-1，9 月沉積物中硫化物為 453 mg·kg-1。9 月各試驗(yàn)組沉積物中硫化物含量高低順序?yàn)閷?duì)照組＞高密度＞低密度＞中密度（圖5），各試驗(yàn)組沉積物中硫化物含量均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），高、低密度試驗(yàn)組和中密度試驗(yàn)組積物中硫化物含量之間也存在顯著性差異（P＜0.05），高、低密度試驗(yàn)組積物中硫化物含量之間不存在顯著性差異（P＞0.05）。

圖6 不同試驗(yàn)組沉積物的TOC變化趨勢(shì)Fig.6 Trends of TOC in sediments from different experimental groups

4—9月試驗(yàn)區(qū)域各密度試驗(yàn)組沉積物中 TOC整體呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)（圖 6）。4—9月試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TOC的范圍為0.79%—1.38%，平均值為 (1.10%±0.19%)，其中高密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TOC 的范圍為 0.90%—1.35%，平均值為(1.11%±0.13%)，變異系數(shù)為 0.12，9月沉積物中TOC為0.91%；中密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TOC的范圍為0.79%—1.38%，平均值為 (0.98%±0.20%)，變異系數(shù)為0.20，9月沉積物中TOC為0.83%；低密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中 TOC的范圍為 0.84%—1.34%，平均值為 (1.03%±0.17%)，變異系數(shù)為0.17，9月沉積物中TOC為0.85%；對(duì)照組試驗(yàn)區(qū)域沉積物中 TOC的范圍為 1.10%—1.36%，變異系數(shù)為0.05，平均值為 (1.28%±0.06%)，9月沉積物中TOC為為1.32%。9月各試驗(yàn)組沉積物中TOC含量高低順序?yàn)閷?duì)照組＞高密度＞低密度＞中密度（圖6），各試驗(yàn)組沉積物中 TOC含量均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），高密度試驗(yàn)組與中、低密度試驗(yàn)組之間也存在顯著性差異（P＜0.05），中、低密度試驗(yàn)組之間無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

4—9月試驗(yàn)區(qū)域各密度試驗(yàn)組沉積物中TN呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)（圖 7）。4—9月試驗(yàn)區(qū)域沉積物中 TN的范圍為 0.05%—0.26%，平均值為(0.17%±0.05%)，其中高密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TN的范圍為 0.13%—0.24%，平均值為(0.18%±0.03%)，變異系數(shù)為 0.19，9月沉積物中TN為0.13%；中密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TN的范圍為0.05%—0.24%，平均值為 (0.13%±0.05%)，變異系數(shù)為0.38，9月沉積物中TN為0.07%；低密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TN的范圍為0.10%—0.25%，平均值為 (0.16%±0.04%)，變異系數(shù)為 0.10，9月沉積物中 TN為 0.12%；對(duì)照組試驗(yàn)區(qū)域沉積物中 TN的范圍為0.18%—0.26%，變異系數(shù)為0.10，平均值為 (0.22%±0.02%)，9月沉積物中TN為0.24%。9月各試驗(yàn)組 TN高低順序?yàn)橹忻芏龋緦?duì)照組＞高密度＞低密度（圖7），各試驗(yàn)組沉積物中TN含量均顯著低于對(duì)照組（P＜0.05），中密度試驗(yàn)組積物中TN含量與高、低密度試驗(yàn)組之間也存在顯著性差異（P＜0.05），高、低密度試驗(yàn)組之間積物中TN含量無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

圖7 不同試驗(yàn)組沉積物的TN變化趨勢(shì)Fig.7 Trends of TN in sediments from different experimental groups

圖8 不同試驗(yàn)組沉積物的TP變化趨勢(shì)Fig.8 Trends of TP in sediments from different experimental groups

4—9月試驗(yàn)區(qū)域各密度試驗(yàn)組沉積物中TP呈現(xiàn)前期略微下降，后期上下波動(dòng)的趨變化勢(shì)（圖8）。4—9月試驗(yàn)區(qū)域沉積物中 TP的范圍為 0.03%—0.08%，平均值為 (0.05%±0.01%)，其中高密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TP的范圍為0.04%—0.06%，平均值為 (0.05%±0.01%)，變異系數(shù)為 0.12，9月沉積物中TP為0.05%；中密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TP的范圍為0.03%—0.06%，平均值為 (0.05%±0.01%)，變異系數(shù)為0.16，9月沉積物中TP為0.05%；低密度試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TP的范圍為0.04%—0.06%，平均值為 (0.06%±0.01%)，變異系數(shù)為 0.13，9月沉積物中 TP為0.04%；對(duì)照組試驗(yàn)區(qū)域沉積物中TP的范圍為0.05%—0.08%，變異系數(shù)為0.13，平均值為 (0.06%±0.01%)，9月沉積物中TP為0.06%。9月各試驗(yàn)組沉積物中TP高低順序?yàn)閷?duì)照組＞高密度＞中密度＞低密度（圖8），各試驗(yàn)組沉積物的TP與對(duì)照組無(wú)顯著性差異（P＞0.05），3組試驗(yàn)組之間沉積物的TP也無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。

3 討論

雙殼貝類的生物沉積效應(yīng)可能是部分海洋生物的主要食物來(lái)源之一，具有重要的營(yíng)養(yǎng)意義，但高密度的貝類養(yǎng)殖產(chǎn)生的生物沉積效應(yīng)同時(shí)也是造成養(yǎng)殖區(qū)沉積物老化的主要原因（Howard et al.，2010；Hatcher et al.，1994；王娟娟等，2006；周毅等，2003）。雙齒圍沙蠶等底棲生物的覓食、爬行、掘穴、排泄等生命活動(dòng)不僅能在一定程度上引起沉積物初級(jí)結(jié)構(gòu)的改變，而且還影響水-沉積物界面的營(yíng)養(yǎng)循環(huán)，同時(shí)影響沉積物環(huán)境中生源要素和污染物的生物地球化學(xué)循環(huán)，這個(gè)過(guò)程稱為生物擾動(dòng)（程丹東等，2015），生物擾動(dòng)過(guò)程中的底棲生物被譽(yù)為“生態(tài)系統(tǒng)工程師”，有可能會(huì)對(duì)污染物常年積累的老化沉積物帶來(lái)積極的變化（陳惠彬，2005；蔡?hào)|億，2014；王娟娟等，2006；Shirakawa et al.，2013）。本研究結(jié)果表明，投放沙蠶后，各試驗(yàn)組的監(jiān)測(cè)指標(biāo)均發(fā)生了不同的變化。

沉積物的Eh可以表征沉積物間隙水的氧化性、還原性的相對(duì)程度，直接反映沉積環(huán)境的改變并直接影響著沉積物中元素的地球化學(xué)行為、自生礦物的形成和轉(zhuǎn)化、成巖作用等（宋金明等，1990；齊紅艷，2008）。沉積物的Eh主要由其中的微生物活動(dòng)控制，與沉積物中的有機(jī)質(zhì)息息相關(guān)，有機(jī)質(zhì)在厭氧還原環(huán)境和硫還原細(xì)菌的作用下發(fā)生氧化，沉積物間隙水中開(kāi)始在還原菌的作用下被還原，含硫有機(jī)質(zhì)的氧化及硫酸鹽的還原產(chǎn)生硫化物，硫化物的不斷積累促使沉積物的還原環(huán)境不斷加強(qiáng)，最終導(dǎo)致沉積物Eh降低（吳金浩等，2012）。本研究區(qū)域沉積物屬于體系控制的還原環(huán)境，試驗(yàn)結(jié)果表明雙齒圍沙蠶的存在對(duì)沉積物性質(zhì)產(chǎn)生了影響，盡管試驗(yàn)區(qū)域沉積物依然屬于還原性質(zhì)，但3組試驗(yàn)組沉積物Eh整體呈現(xiàn)逐步上升的趨勢(shì)。這種變化主要是由沙蠶的生物擾動(dòng)引起的，雙齒圍沙蠶的生活習(xí)性為在沉積物中挖掘“U”形或者“Y”形10—20 cm的甬道并通過(guò)甬道遷移至沉積物表層進(jìn)行攝食、排泄等活動(dòng)（張青田等，2012），每日攝食沉積物的量至少相當(dāng)于本身體重（干重）（Lopez et al.，1987），這一活動(dòng)過(guò)程伴隨著沉積物顆粒的水平和垂直遷移，重構(gòu)了沉積物的結(jié)構(gòu)組成（Wheatcroft et al.，1989；Smith et al.，1997；Gage et al.，1992），降低淤塞層阻塞，增強(qiáng)了沉積物的可穿透性，促使其結(jié)構(gòu)疏松，孔隙增大，改善了沉積物與外部的通氣狀況、增加了沉積物間隙水中的氧氣含量，提高沉積物中微生物活性，硫化物被氧化后下降，Eh上升，圖2與圖5的比較也可以看出來(lái)，沉積物Eh與硫化物含量之間變化趨勢(shì)基本相反，驗(yàn)證了沉積物Eh與硫化物之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系。但各試驗(yàn)組沉積物Eh變化仍然受不同沙蠶的密度制約，中、低密度試驗(yàn)組沉積物 Eh上升趨勢(shì)較為明顯且試驗(yàn)結(jié)束時(shí)Eh均顯著高于對(duì)照組（P＜0.05），中密度組的上升趨勢(shì)更顯著，而高密度條件下 Eh變化趨勢(shì)不穩(wěn)定且試驗(yàn)結(jié)束時(shí)Eh與對(duì)照組無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。一般情況下，生物密度與生物擾動(dòng)強(qiáng)度表現(xiàn)為正相關(guān)關(guān)系，高密度條件下的生物擾動(dòng)要明顯高于低密度條件下的生物擾動(dòng)（Turnewitsch et al.，2000；Duport et al.，2006）。但高密度條件下，盡管沙蠶的生物擾動(dòng)擴(kuò)大了用于擴(kuò)散交換的含氧/厭氧界面的總表面積，促使沉積物Eh在4—6月略有上升，但其耗氧量也在增加，同時(shí)隨著沉積物溫度的逐漸上升，高密度條件下沙蠶的排泄活動(dòng)也在不斷增強(qiáng)，有機(jī)質(zhì)含量由下降轉(zhuǎn)變?yōu)橹饾u增加，高密度試驗(yàn)組 4—9月 TOC含量的變化趨勢(shì)也佐證了這個(gè)過(guò)程（圖6），有機(jī)質(zhì)的增加最終導(dǎo)致沉積物中硫化物的增加，沙蠶的生物干擾和排泄活動(dòng)共同影響了高密度試驗(yàn)組Eh的變化。低密度試驗(yàn)組則由于沙蠶密度較低，生物擾動(dòng)強(qiáng)度也較小，其Eh上升幅度不如中密度組。沉積物的pH也是反映沉積物物理化學(xué)環(huán)境質(zhì)量狀態(tài)的重要指標(biāo)，與Eh關(guān)系密切，沉積物中硫化物的增加會(huì)導(dǎo)致pH下降，兩者基本呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)關(guān)系，圖2與圖3顯示兩者的變化趨勢(shì)基本一致。

TN、TP的積累是沉積物老化的重要指標(biāo)。本試驗(yàn)結(jié)果表明，各試驗(yàn)組沉積物中TN含量整體均呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢(shì)且中密度試驗(yàn)組下降趨勢(shì)較低、高密度組更為顯著，3個(gè)試驗(yàn)組沉積物中 TN含量均低于對(duì)照組（P＜0.05）。其主要原因可能是沙蠶掘穴將有氧界面向沉積物延伸，提高了沉積物的硝化速率，同時(shí)沙蠶的攝食活動(dòng)攝取了沉積物中的部分有機(jī)質(zhì)，TN在沉積物-生物體之間進(jìn)行了遷移，另外，沉積物氧含量的增加也增加了沉積物中 TN的礦化速率，無(wú)機(jī)氮通過(guò)沉積物再懸浮或者沉積物孔隙水-上覆水的交換擴(kuò)散至海水中（Robert et al.，2002；Hansen，1997），多重因素的共同作用降低了沉積物中TN含量。高密度試驗(yàn)組下降趨勢(shì)弱于中密度試驗(yàn)組，其原因同樣跟高密度條件下沙蠶的排泄活動(dòng)強(qiáng)以及沙蠶密度過(guò)大，氧氣消耗大有關(guān)，而低密度條件下的沙蠶對(duì)沉積物中TN的生物擾動(dòng)則弱于中密度試驗(yàn)組。各試驗(yàn)組沉積物中TP含量均呈現(xiàn)前期（4—5月）略微下降，后期（5—9月）基本上下波動(dòng)的變化趨勢(shì)，4—9月與對(duì)照之間均無(wú)顯著性差異（P＞0.05）。沉積物中TP的滯留與沉積物氧含量和結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有關(guān)。生物擾動(dòng)會(huì)重構(gòu)沉積物結(jié)構(gòu)，使沉積物中的顆粒磷再懸浮，增強(qiáng)沉積物-水界面的磷交換，同時(shí)也會(huì)促進(jìn)沉積物間隙水的擴(kuò)散，促使沉積物中TP的釋放（朱健等，2009）。但由于Fe-P是沉積物向水體釋放磷的主要形態(tài)，而在有氧條件下，F(xiàn)e-P表面的Fe(OH)3不容易轉(zhuǎn)變?yōu)镕e(OH)2，從而阻止Fe-P溶解擴(kuò)散至水體中（汪家權(quán)等，2009），因此，沉積物氧含量的增加會(huì)導(dǎo)致TP在沉積物中滯留（Clavero et al.，1994）。在本研究中，沙蠶的存在可以增加沉積物間隙水中的氧氣含量，促使沉積物中TP的滯留，但沙蠶的生物干擾卻會(huì)促進(jìn)沉積物中TP的釋放，兩者的相反作用可能是沉積物中TP表現(xiàn)為波動(dòng)變化的原因。整體上，本試驗(yàn)結(jié)果陳聚法等（2005）、（陳惠彬，2005）、蔡?hào)|億（2014）、沈輝（2016）的研究結(jié)果具有一致性，沙蠶的投放對(duì)沉積物污染物的去除有一定的積極作用。同時(shí)，在本試驗(yàn)條件下，中等密度（0.20 kg·m-2）的沙蠶對(duì)老化灘涂在一段時(shí)間內(nèi)是具有較強(qiáng)的修復(fù)潛力的，但更精細(xì)化的沙蠶投放密度需要根據(jù)不同修復(fù)區(qū)域性質(zhì)，因地制宜的做進(jìn)一步的試驗(yàn)研究。

4 結(jié)論

（1）雙齒圍沙蠶對(duì)硫化物、TOC、TN、TP有一定的去除作用，可以在一定程度上改善灘涂文蛤養(yǎng)殖沉積物的老化狀況。

（2）雙齒圍沙蠶對(duì)老化文蛤養(yǎng)殖沉積物的修復(fù)效果與沙蠶的投放密度有關(guān)，在本試驗(yàn)條件下，0.20 kg·m-2的投放密度較為適宜。