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user: 3. 结果 3.1. 底泥理化性质的变化 图2(a)所示为各处理组底泥间隙水pH的变化情况，可知pH值随时间有一定波动，大致趋势是42天前下降，随后又呈上升趋势，在实验结束时各处理组的pH值趋于一致。双因素方差分析结果表明(表2)，底泥厌氧处理对间隙水pH有显著性影响(p < 0.01)，底泥厌氧水平越高，pH值越低。整个实验周期中三个厌氧处理的间隙水pH平均值分别为6.87 ± 0.10、6.65 ± 0.11和6.44 ± 0.18。菹草对底泥间隙水pH的影响不显著(p > 0.05)。 图2. 不同厌氧处理种植和未种菹草的底泥Eh、间隙水pH值和TOC的变化情况 Table 2 Summary of the two-way ANOVAs for the physicochemical variables and metal concentrations in porewater with anoxic treatment and the presence of Potamogeton crispus L. as the two factor 间隙水性质指标 porewater property index 差异显著程度(p value) 底泥厌氧处理 sediment anaerobic treatment 有无种植菹草 P. crispus treatment 底泥厌氧处理 × 有无种植菹草 sediment anaerobic treatment × P. crispus treatment pH <0.001 NS a 0.015 Eh <0.001 NS NS TOC <0.001 0.001 0.002 铁 <0.001 0.004 0.008 锰 <0.001 NS NS 铬 <0.001 NS NS 铜 NS NS NS 镍 <0.001 NS NS 锌 NS NS NS 表2. 底泥厌氧环境和菹草对底泥间隙水理化性质与金属元素浓度影响的双因素方差分析结果 a NS表示差异不显著(p > 0.05)。 图2(b)所示为各处理组底泥Eh的时间变化曲线。厌氧处理组的底泥Eh呈现明显的先下降后上升的趋势，轻度厌氧对照组和轻度厌氧植物组底泥Eh在实验第70天左右达到最低值，重度厌氧对照组和重度厌氧植物组在实验第84天左右达到最低值。方差分析结果表明，底泥厌氧处理对底泥Eh的影响极显著(p < 0.01)，随着底泥厌氧水平的提高，Eh依次下降。以Eh较低的第84天为例，三个底泥厌氧处理组的Eh平均值分别为90.02 ± 34.13 mV、−46.75 ± 42.65 mV和−79.97 ± 16.99 mV。与pH值相似，菹草对底泥Eh的影响也不显著(p > 0.05)。 底泥厌氧处理中间隙水的TOC质量浓度均有先升高后降低的趋势，在第70天左右分别达到最大值，重度厌氧对照组TOC质量浓度高达1191.42 ± 170.00 mg/L (图2(c))。底泥厌氧处理对间隙水TOC的影响极为显著(p < 0.01)，间隙水TOC浓度随着底泥厌氧水平的增加而升高。轻度和重度厌氧对照组间隙水TOC平均值分别为非厌氧对照组的5.84和14.90倍。此外，底泥厌氧环境下种植菹草的底泥间隙水中TOC的质量浓度显著低于未种菹草的对照组(p < 0.01)。 3.2. 间隙水中金属Fe和Mn浓度的变化 同TOC的时间变化趋势相似，底泥厌氧处理组间隙水中Fe含量均呈现先上升后下降的趋势，在第70天时升至最大值，然后逐渐降低，在实验结束时与非厌氧条件下的处理组趋于一致(图3(a))。在整个实验过程中，轻度和重度厌氧对照组间隙水Fe质量浓度的平均值分别比非厌氧对照组高52.79和102.26 mg/L。同时种植菹草的底泥间隙水中Fe质量浓度明显低于未种植物的对照组(p < 0.01)。轻度和重度厌氧植物组分别比同厌氧水平的对照组间隙水Fe质量浓度低10.15和42.37 mg/L。 图3. 不同厌氧处理种植和未种菹草的底泥间隙水中Fe和Mn浓度的时间变化情况 间隙水中Mn与Fe的浓度变化呈显著性正相关关系(表2)。轻度和重度厌氧条件下，间隙水Mn含量也呈现先上升后下降的趋势，在第70天时Mn质量浓度分别达到最大值(18.1 mg/L和28.7 mg/L)，然后逐渐降低。底泥厌氧处理对间隙水Mn浓度的影响也呈极显著水平(p < 0.01)，Mn浓度随厌氧水平的增加而上升。本研究中植物的有无对间隙水Mn浓度影响不显著(p > 0.05)。 3.3. 间隙水中重金属Ni、Cr、Cu和Zn浓度的变化 除Zn之外，间隙水中其它三种金属元素浓度的变化整体呈下降趋势(图4)。在实验开始第56天后，各处理Ni、Cr和Cu的浓度降低到一定水平，各处理组平均值分别在15.32 μg/L、0.029 mg/L和0.74 μg/L附近波动。底泥氧化还原条件对间隙水中Cr和Ni浓度的影响是极为显著的(表2，p < 0.01)，其中Cr浓度随底泥厌氧水平的增加而升高，三个厌氧处理的平均浓度分别为22.69 ± 16.41 mg/L、24.17 ± 15.79 mg/L和34.38 ± 25.42 mg/L。与Cr相反，底泥厌氧处理条件下(轻度和重度厌氧水平)的间隙水Ni平均浓度分别为0.080 ± 0.112 mg/L和0.094 ± 0.133 mg/L，反而低于非厌氧处理的0.164 ± 0.172 mg/L。方差分析结果表明，底泥厌氧条件未对间隙水Cu的浓度变化产生明显影响(p > 0.05)，各处理组间隙水Cu含量差异很小，从第56天起所有实验组间隙水Cu质量浓度均低于0.002 mg/L以下。Zn的时间变化趋势与其它三种金属元素不同，它的浓度在112天后有一个明显回升的过程，各处理平均值在实验结束时(第140天)达到0.12 ± 0.03 mg/L，甚至高于实验开始时(第14天)的0.099 ± 0.023 mg/L。对于Zn来说，底泥厌氧水平未对其浓度产生整体影响(p > 0.05)，但在前56天内，非厌氧处理间隙水中的Zn含量呈现小幅升高后逐渐降低，其平均值明显高于厌氧处理。本研究中植物的有无对不同厌氧水平下底泥间隙水中重金属Ni、Cr、Cu、Zn的质量分数无显著性影响(p > 0.05)。 图4. 不同厌氧处理中种植和未种菹草的底泥间隙水中Ni、Cr、Cu和Zn浓度的时间变化情况 表3所示为底泥间隙水理化性质与金属元素浓度指标之间的Pearson相关系数，仅有Fe、Mn和Cr的浓度与底泥pH呈显著性负相关，与TOC呈显著性正相关。Zn与pH呈正相关关系，与TOC呈显著性负相关，而Cu和Ni与pH、TOC均无明显相关性。底泥ORP与间隙水Fe和Mn浓度呈显著性负相关关系，而与Cu、Ni和Zn浓度却呈正相关关系。 Table 3 The correlations between the of physicochemical variables and metal concentrations in porewate pH ORP TOC Fe Mn Cr Cu Ni Zn pH 1 Eh 0.412 ** 1 TOC −0.804 ** −0.568 ** 1 Fe −0.770 ** −0.632 ** 0.942 ** 1 Mn −0.661 ** −0.621 ** 0.848 ** 0.946 ** 1 Cr −0.318 ** 0.292 ** 0.375 ** 0.257 ** 0.163 * 1 Cu 0.001 0.594 ** −0.055 −0.177 * −0.189 * 0.765 ** 1 Ni 0.102 0.579 ** −0.116 −0.175 * −0.149 * 0.728 ** 0.855 ** 1 Zn 0.194 * 0.518 ** −0.300 ** −0.341 ** −0.354 ** 0.059 0.358 ** 0.303 ** 1 表3. 底泥间隙水理化性质与金属元素浓度指标之间的相关性 * 表示0.05水平显著， ** 表示0.01水平显著。