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沉積物~水界面的pH值呈現以上變化主要有兩個原因：一方面是隨著霍甫水絲蚓適應環境后不斷地進行造穴活動，在已形成的和遺棄的洞穴中必然會被引灌入上覆水，導致洞穴中的pH值明顯高于周邊沉積物的pH值，隨著洞穴數量的不斷增加，沉積物~水界面處就形成了1 cm的pH值緩沖區域；另一方面是在實驗過程中可以觀察到相對均勻尺寸的顆粒逐漸在上覆水底部形成，這可能是由于霍甫水絲蚓的排泄物和搬運作用產生沉積物顆粒，這樣的混合作用可以使得上覆水與沉積物的pH值趨向均一。本研究發現水絲蚓洞穴能在沉積物表層引起約0.6個pH值單位的降低，并形成約1 cm深的pH值過渡區域。Lewandowski等認為水絲蚓可將底層沉積物運送至表層，增加了上覆水與底層沉積物的接觸，這也會使水絲蚓改造后的沉積物在表層出現一個pH值緩沖區域。Zhu等研究了沙蠶對海水沉積物~水界面二維pH值的改變，表明沙蠶通過掘穴行為將上覆海水引入到洞穴中，使得沉積物~水界面面積變大，并使表層沉積物在2.5 mm深度內的pH值產生了約0.4個pH單位的升高。
霍甫水絲蚓擾動會對沉積物~水界面pH值產生顯著影響（圖4）。未加霍甫水絲蚓時，沉積物~水界面pH值具有強烈的梯度變化，界面上2.5 mm水體中pH值呈堿性，較穩定，約為8.4，界面下2.5 mm深度內降低至7.5.加入霍甫水絲蚓后，上覆水pH值逐漸下降，至第7 d時穩定在約8.1，界面下2.5 mm內沉積物的pH值由未加霍甫水絲蚓時的7.5上升至霍甫水絲蚓擾動6 d后的7.8.經過水絲蚓擾動6 d后，在沉積物~水界面處5 mm深度（界面上、下各2.5 mm）內，pH值的變化梯度得到顯著緩和。這很有可能是由于霍甫水絲蚓擾動增大表層沉積物的含水率，即部分上覆水進入到表層沉積物中，使表層沉積物中的氫離子與上覆水中的氫離子發生交換，從而緩和上覆水與表層沉積物的pH值變化梯度。生物擾動帶來的沉積物交換還可能導致沉積物中腐植酸等成分發生上下移動，這也會影響沉積物中的pH值分布。Rao等用微電極研究了沙蠶擾動前后沉積物~水界面處的pH值變化特征，發現沙蠶擾動后，沉積物~水界面下1——5 mm深度處pH值變化梯度由每1 mm降低0.4個pH單位減緩至每1 mm降低0.25個pH值單位。
圖4霍甫水絲蚓擾動作用對沉積物~水界面處pH值的影響（由圖3A黑色豎線位置平面光電極數據每25個數值取1個平均值繪成）
3.2霍甫水絲蚓洞穴周邊微環境pH值變化
霍甫水絲蚓掘穴行為可以在微觀尺度上改變沉積物的pH值（圖5），有水絲蚓洞穴的位置，pH值比洞穴周邊未被擾動的沉積物高出0.2——0.6個pH單位，這說明霍甫水絲蚓洞穴對沉積物pH值的分布有重大影響。霍甫水絲蚓在進行掘穴活動時能將蚓體周圍的表層沉積物附帶輸送至沉積物底層，而表層沉積物的pH值明顯高于底層沉積物，再考慮到上覆水被引灌入洞穴中，這兩個因素都導致洞穴內壁的pH值明顯高于周邊的底層沉積物。生物擾動可使各層沉積物發生交換，進而改變其物理化學性質，其對沉積物擾動能力的大小可能與生物體積有關。沈萬斌等采用平面光電極方法研究發現顫蚓擾動對沉積物的pH值改變并不明顯，可能是由于圖像采集技術分辨率不高導致的。本實驗采用的熒光強度比率值成像技術擁有較高的分辨率（21.5μm×21.5μm），霍甫水絲蚓掘穴之后，遺棄的洞穴內pH值明顯高于周邊沉積物的pH值。
相比于傳統方法而言，本研究采用的基于RGB熒光比率值法測定沉積物~水界面二維pH值的方法擁有高分辨率、良好的均勻性、更快的響應時間、合理的造價、簡單方便的儀器操作等優點，這些優點使本方法能滿足微尺度二維pH值檢測要求，例如植物根際、底棲生物擾動、微生物群落等實驗環境。本方法在生物地球化學領域具有廣闊的應用前景。
圖5霍甫水絲蚓洞穴周邊二維pH值分布
4結論
1）霍甫水絲蚓擾動對沉積物~水界面的二維pH值產生了明顯的變化，主要表現在緩和了垂直方向上pH值的變化梯度，在沉積物~水界面處產生了pH值變化的緩沖區域。未擾動時，沉積物~水界面的pH值在2.5 mm深度內由8.4下降至7.0，霍甫水絲蚓擾動6 d后，在沉積物~水界面處1 cm深度范圍內pH值由8.2變為7.6。
2）霍甫水絲蚓產生的洞穴可將上覆水引灌入洞穴中，使得pH值較高（8.4）的上覆水與界面下的低pH值（6.8）的沉積物直接接觸，擴大了沉積物~水界面面積，沉積物內部的pH值分布特征也隨著洞穴的產生而改變，洞穴邊緣pH值可在1 mm范圍內由7.4降至6.9。
