上海作为我国经济最发达人口密度最高的的地区之一,随着城市化进程的快速发展,上海市地区水体污染负荷急剧增加,水体质量严重下降。水体富营养化、酸化、重金属污染等情况加剧,使水生植被群落逆向演替,植被结构逐渐简化,生物量和分布面积减少,加快了水质退化和蓝藻水华的发生,而上海市河道密集,尤其是中小型河道数量众多如同城市的毛细血管,但缺乏监管和治理,污染严重。本研究针对这一环境问题,以上海市十个区县的53条中小型河道为研究对象,通过对上海市中小型河道水生植物的种类组成,组织内氮磷和重金属元素积累分布规律,以及生境中氮磷和重金属的浓度研究,同时分析了水生植被体内氮磷及重金属元素和环境的关系,采用科学的方法评价了上海市中小型河道污染情况,为上海市中小型河道的生态修复和水生植被恢复提供科学的资料和依据。主要研究结果和结论如下:1、通过2015年8月植物生长旺季对53条河流145个位点的调查上海市中小型河道水生植被现状及其生长的理化环境。调查发现多种不同生活型植物共计34种,归属于20科,其中挺水植物有18种,占53%,沉水植物8种占23%,浮叶植物6种约占17%,漂浮植物2种,约占6%。挺水植物优势种为梭鱼草、再力花、黄菖蒲;沉水植物优势种为金鱼藻、水盾草、黑藻;漂浮植物优势种为水鳖;浮叶植物优势种为睡莲。上海市河道所有生活型水生植物组织内氮磷营养盐含量都高于满足其生长的最低需求,按不同生活型水生植物的氮磷含量均值进行比较以浮叶/漂浮植物最高,沉水植物次之,挺水植物最低。但对于生物量之间比较,挺水植物生物量远高于沉水植物和浮叶/漂浮植物。上海地区植物体内氮磷比可以显示本地区水环境中营养盐的情况,河道水环境对于水生植物初级生产力的影响为:磷过剩,主要受到氮限制。对不同区域分布的河流综合营养指数进行比较:郊区城镇河道>中心城区河道>农村河道,通过将综合营养指数与单个指标富营养度相关性分析表明上海市河道主要是受氮磷污染引起富营养化。2、为了研究水生植物分布与环境营养盐的关系,将河道按水生植物分布情况进行分类,与水环境中氮磷含量进行统计。结果表明上海市中小型河道水生植物的分布与沉积物中营养盐的含量相关性不大,根据无水生植物河道水体氮含量显著高于有水生植物河道,推测水生植物的分布主要受水体中N含量的影响,根据有沉水植物覆盖的河道水体P含量显著低于有挺水植物河道,说明水体中TP污染负荷过高可能是导致上海市河道沉水植物消失的主要原因,通过对水生植物体内氮磷与环境中营养盐含量相关性分析表明仅有沉水植物中的黑藻和金鱼藻体内总氮与水体中氮含量有显著性相关,与沉积物中的营养盐相关性不明显,部分挺水植物与沉积物种氮含量显著相关,与水体中营养盐浓度相关性不明显,表明不同生活型水生植物主要获取营养盐的途径不同。3、以上海市8个区县25条中小型河道为研究对象,调查研究重金属在沉积物和水生植物中累积特征,对于沉积物中积累的重金属元素,采用潜在生态风险指数评价法进行分析表明,与土壤环境质量国家二级标准(GB15618-1995)相比,As、Ni和Zn平均含量是标准的6.7倍、1.5倍和1.4倍,Cd、Pb、Cu、Cr平均含量不超标。参照上海市土壤环境背景值,上海市中小型河道沉积物中7种重金属的潜在生态风险依次为:Cd>As>Pb>Ni>Cu>Zn>Cr,对不同区域河道潜在生态风险系数比较:郊区城镇河道>中心城区河道>农村河道,其中Cd、As生态风险严重,7种潜在生态风险Ri平均值为431.43,有强生态风险。4、采用生物富集系数(BCF)方法评价不同水生植物对重金属的富集特性,对水生植物与沉积物中的重金属含量进行相关性分析。不同类型的水生植物中重金属含量存在显著差别。上海市中小型河道沉水植物体内重金属Cd、As、Cr、Pb、Ni、Cu的含量均大于挺水植物(地上部分),对于重金属富集状况比较,沉水植物苦草和水盾草对多种重金属的富集能力大于1,在河道重金属复合污染的水环境修复中具有较大潜力。根据河道水生植物与沉积物重金属含量相关性的比较,黑藻可以作为上海市河道沉积物重金属Cu、Ni、Pb的污染潜在监测植物;水盾草可以作为沉积物重金属Cu的污染潜在监测植物,芦苇作为沉积物中重金属Cr的污染潜在监测植物。