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第一章 表层沉积物微环境物理与化学特征1

第一节 湖底界面尺度及微形貌特征1

一、沉积物-水界面尺度1

二、湖底形貌特征2

第二节 表层沉积物物理性质及其分布4

一、粒度4

二、孔隙度5

三、含水率7

四、容重9

第三节 表层沉积物主要化学性质分布特征10

一、磷10

二、氮14

三、有机质16

四、氧18

参考文献23

第二章 沉积物界面微环境生物特征及活动行为26

第一节 沉积物中微型消费者群落分布特征及其活性26

一、氮循环细菌26

二、解磷细菌32

第二节 底部边界层大型消费者及其生活习性与方式41

一、寡毛类42

二、摇蚊幼虫42

三、软体动物43

四、甲壳动物44

五、游泳动物46

六、多毛类46

第三节 界面微环境底栖藻类的生长与生活习性47

参考文献48

第三章 氧化还原体系及对沉积物-水界面控制作用55

第一节 沉积物氧化还原反应基本理论及体系特征55

一、反应基本理论55

二、反应控制体系58

三、体系多样性60

四、生化过程偶联62

五、电位与酸度偶联65

第二节 缺氧驱动下沉积物敏感元素体系还原过程66

一、氧体系66

二、硝酸盐体系67

三、锰体系68

四、铁体系70

五、硫体系73

第三节 沉积物界面氧化还原影响下的物质行为74

一、水溶性磷74

二、交换性磷75

三、铁氧化物结合磷76

四、硝态氮78

五、氨态氮79

参考文献80

第四章 沉积物界面氮氧化及其微生物学过程82

第一节 沉积物中氨氧化原核生物垂直分布及其特征82

一、微生物结构与理化环境82

二、AOB与AOA群落结构变化84

三、氨氧化微生物分子系统发育85

第二节 表层沉积物中氨氧化原核生物水平分布及其特征88

一、群落组成和相对丰度88

二、环境因子影响91

三、AOA和AOB的分子系统发育92

四、厌氧氨氧化细菌群落结构96

第三节 表层沉积物硝化与反硝化潜力及其影响99

一、反硝化速率分布99

二、硝化潜力分布100

三、温度及碳源影响103

第四节 沉积物中生物体对氮循环微生物分布和多样性影响104

一、蓝藻沉降影响104

二、水生植物根际影响111

参考文献115

第五章 沉积物有机磷组成特征及界面迁移117

第一节 沉积物有机磷组成与有效信息获取117

一、有机磷组成117

二、有机磷有效性120

三、有机磷分子信息获取方法121

第二节 沉积物有机磷的组成特征及与水体磷关系124

一、有机磷组成特征125

二、有机磷与水体磷关系128

第三节 早期成岩作用下沉积物有机磷垂向再分布及动力机制130

一、沉积物相关理化特征130

二、有机磷组成分布132

三、有机磷形态分布135

四、磷形态转化动力学138

参考文献141

第六章 沉积物中有机质与生物及微环境关系147

第一节 沉积物有机质分解及其与微生物活性关系147

一、有机质种类及可分解性147

二、微生物数量150

三、微生物活性151

第二节 沉积物有机质与底栖动物关系153

一、底栖动物种类153

二、底栖动物密度154

第三节 沉积物有机质与初级生产者关系155

一、浮游植物155

二、高等水生植物156

第四节 有机质在沉积物厌氧环境形成过程中的作用158

一、厌氧状态表征方式158

二、厌氧环境形成作用159

参考文献163

第七章 沉积物界面水动力和生物扰动特征与物理影响167

第一节 沉积物表层水动力作用要素及界面影响167

一、湍流扰动影响167

二、波和流的底部剪切力作用影响169

三、湖底粗糙度和摩擦作用影响170

四、表层沉积物的动力再悬浮172

第二节 沉积物界面底栖生物扰动过程及界面影响175

一、底栖生物扰动种类175

二、颗粒物的生物垂向搬运177

三、底栖生物引灌183

第三节 界面扰动对沉积物微环境物理性质影响184

一、颗粒物沉降与湖底沉积185

二、孔隙度186

三、氧剖面188

四、氧化还原敏感性物质191

参考文献194

第八章 扰动作用下沉积物界面微环境氮的迁移转化198

第一节 底栖生物扰动对沉积物间隙水氮分布影响198

一、间隙水中氨氮分布影响198

二、间隙水中硝酸盐氮分布影响201

第二节 底栖生物扰动对沉积物界面氮交换影响202

一、硝酸盐氮迁移影响202

二、氨氮迁移影响205

第三节 水动力扰动对沉积物-水界面氮交换影响206

一、风浪强度和空间差异影响207

二、季节差异影响212

三、动力影响机制214

第四节 底栖生物扰动对沉积物反硝化及其特征影响218

一、沉积物耗氧速率220

二、沉积物反硝化层位223

三、沉积物反硝化速率226

四、生物行为影响差异229

参考文献233

第九章 扰动作用下沉积物界面微环境磷的迁移转化237

第一节 底栖生物扰动对沉积物磷分布影响237

一、形态磷垂向分布237

二、间隙水磷垂向分布238

三、活性磷二维分布240

第二节 底栖生物扰动对沉积物-水界面磷交换影响244

一、沉积物性质差异244

二、生物种类差异246

三、温度变化响应247

第三节 水动力扰动对沉积物-水界面磷交换影响249

一、风浪强度影响249

二、季节差异影响250

三、湖区差异影响251

第四节 物理和生物扰动复合作用下界面释放效应254

一、扩散速率对生物扰动的响应254

二、水动力和底栖生物扰动复合效应256

参考文献257

第十章 表层沉积物形态磷的动力学转化及其效应262

第一节 表层沉积物磷的吸附解吸行为与影响263

一、磷吸附机制与影响263

二、磷的解吸作用265

三、磷的等温吸附平衡与影响266

第二节 动态扰动对沉积物磷吸附与平衡影响269

一、再悬浮及其时长269

二、静动态下外部磷源272

三、有机质含量影响274

四、无机絮凝作用影响276

第三节 动力扰动方式对沉积物磷迁移转化影响277

一、扰动时长差异277

二、扰动持续与间歇278

第四节 沉积物-水界面形态磷间的动力学转化281

一、再悬浮方式响应281

二、再悬浮频率响应283

三、再悬浮时间影响285

四、潜在活性磷静态变化288

第五节 表层沉积物磷的热力学稳态趋势及动态过程291

一、磷的流向与再生291

二、难溶态磷固定294

参考文献297

第十一章 沉积物界面微环境中营养物的生物转化过程302

第一节 微生物及其胞外酶在沉积物界面过程中的作用302

一、酶促水解302

二、氧化还原过程310

三、细菌的磷溶解316

四、微生物呼吸317

第二节 底栖动物非物理行为对沉积物氮磷释放过程影响318

一、分泌与排泄318

二、呼吸作用320

第三节 沉积物-水界面磷释放的生物化学机制325

一、溶解过程325

二、水解过程326

三、生物化学机制335

参考文献341