更好的理解湖泊氧气生物地球化学循环过程，氧气对内源营养盐负荷的影响以及氧气与底栖生物之间的关系，是研究自然或者人为活动对沉积物-水界面生态系统影响的重要一步，甚至对研究湖泊生态系统也是大有裨益.多种进程，如物理，化学以及生物地球化学过程等，均能影响沉积物氧气的分布和消耗；而这些进程却易受环境条件的影响，如温度，水流以及光照等.因此，在开展研究之前，我们建立沉积物.水界面孵育系统，该系统可以调控多种环境参数，如温度，扰动速度，光强以及溶解氧等.我们又建立一套间隙水连续采集装置，这使得我们能够连续获得随时间变化的间隙水化学性质.而且，我们还建立微界面测定系统，以方便进行氧气微剖面的测定工作.在本研究中，我们应用这些设备，以此来研究氧气在沉积物-水界面的多种生物地球化学过程；部分结论归纳如下：　　 水流启动-停止法可有效获取体积式沉积物耗氧速率(O2(t))，且该速率与沉积物柱样培养法获得的TOE(total oxygen exchange)之间具有显著相关性；与由一维溶解氧剖面计算获得DOE(diffusive oxygen exchange in diffusive boundary layers)和DOEs(diffusive oxygen exchange in sediments)相比，O2(t)与TOE一样，不仅能代表氧气扩散通量，而且还包括沉积物中生物呼吸以及生物扰动引起的界面氧气通量信息.此外，通过比较多位点不同沉积物性质条件下界面氧气通量，我们发现，界面氧气通量在空间尺度上的差异性，除与生物因素，如生物扰动，生物灌溉和生物本身的呼吸作用有关之外，还与沉积物有机物质含量显著相关。　　 采用间隙水连续采集法，我们考察在氧气缺乏及氧气充足的条件下，沉积物-水界面的氮磷行为.对每个样点沉积物进行好氧和厌氧处理对照比较，结果显示，好氧组上覆水pH值显著大于厌氧组，而间隙水pH在两处理组之间差异不显著；这与厌氧呼吸途径过程中产生酸性物质有关；而间隙水则处于厌氧状态而受有机质的厌氧呼吸途径影响.较好氧条件而言，厌氧条件下间隙水磷酸根和铵氮浓度的增加，与有机质矿化增加有关；而间隙水磷酸根浓度还与FeOOH～P模型有关.由分子扩散模型计算获得的界面磷酸根或者铵氮扩散通量均高于表观界面通量，而且好氧条件下的扩散通量与表观通量之间的差异较厌氧条件下大；这表明两种营养盐均存在释放潜力，但这种潜力的发挥受到氧气的影响.较好氧条件而言，厌氧条件下使用分子扩散模型得到的界面营养盐扩散通量更接近于表观通量。　　 我们研究室内沉积物培养过程中不同生物量的水蚯蚓在不同温度条件下对太湖沉积物-水界面物质通量的影响，并对不同温度条件下水蚯蚓生物量与沉积物-水界面物质通量两者之间关系进行定量化描述.在三个不同温度条件下(4.8，15.1和25.2℃)，随着水蚯蚓生物量增加，沉积物-水界面氧气通量相应增大，该现象除与水蚯蚓本身的呼吸作用相关外，还与水蚯蚓的扰动等活动有关.同样，随着水蚯蚓生物量的增加，沉积物.水界面铵氮释放通量也相应增大，这表明水蚯蚓增加沉积物有机质矿化，并通过增加沉积物孔隙度使得间隙水中铵氮较易得到释放.同样，由于类似原因，在较高温度条件下，水蚯蚓生物量也相应增加沉积物-水界面磷酸根通量.但是，在较低温度(4.8℃)时，水蚯蚓生物量的增加并没有显著增大界面磷酸根通量，这可能与低温条件下水蚯蚓在沉积物中的层位较深有关。　　 沉积物叶绿素a含量及界面物质通量结果表明，太湖底栖微藻全年存在，且在有光照的条件下具有一定的初级生产力；但是该初级生产力数值与浮游植物相比，相差达2-3个数量级，因此，底栖微藻初级生产力对太湖沉积物有机物质累积的贡献量较小.然而，虽然太湖沉积物全年均处于异营养状态，但在春季或夏季，底栖微藻的初级生产力有可能使得沉积物转变为自营养.此外，与无光条件相比，有光照时，四季的界面铵氮和磷酸根通量均有所降低(除个别特例外).这表明底栖微藻的光合作用，大多数情况下能够阻止界面铵氮及磷酸根的释放，这可以用光合作用产氧造成表层沉积物氧化以及光合作用过程中吸收营养盐来解释。