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底泥是河湖水体生态系统的重要组成部分,氮、磷、重金属及有机污染物在底泥与上覆水体之间反复多次迁移,底泥治理成为城市水环境治理的症结所在。针对底泥污染物削减和底泥向上覆水体污染物扩散的问题,本课题创新性地提出沉水植物耦合底栖动物主导的生态方法净化底泥,考察底栖生物组成、不同温度下投加生物炭和曝气对底泥污染物削减与底泥污染物向上覆水体扩散的影响,同时,采用16S r DNA高通量测序技术分析其微生物多样性和群落结构。主要研究内容和结论如下:（1）沉水植物耦合底栖动物对底泥净化效果分析及其向上覆水体扩散的影响。与对照组相比,沉水植物耦合底栖动物均具有良好的底泥污染物去除效果,相比于苦草、河蚌、螺蛳、伊乐藻单独作用,沉水植物耦合底栖动物组合表现出更好的污染物去除效果,同时其对底泥污染物向上覆水体扩散均表现出较好的抑制效果,沉水植物耦合底栖动物试验组的微生物丰度和多样性均高于单独底栖动物或沉水植物试验组;苦草河蚌组合（苦草底泥覆盖率50%,河蚌投加量2kg/m~2）在底泥中有机质、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP去除方面表现出明显更好的效果,去除率分别为13.1%、27.4%,9.8%、54.4%和12.2%,底泥中污染物向上覆水体扩散的抑制效果最好,对上覆水体中COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP的抑制率分别为48.7%、91.4%、24.1%、94.6%和88.2%。（2）生物炭及曝气对底泥污染物削减强化作用分析及其向上覆水体扩散的影响。冬季温度条件下（5-15℃）,3%底泥干重含量的生物炭添加对底栖生物系统以及微生物群落多样性发展促进效果最好,对底泥中有机质、TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP的去除率分别30.1%、11.2%、45.1%、11.0%、40.1%和6.9%;底泥污染物向上覆水体扩散的抑制效果也最好,对于上覆水体中的COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP的抑制率分别为75.0%、64.7%、65.1%、76%和68.3%。夏季温度（15-25℃）条件下,5%含量的生物炭对污染底泥的有机质、TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP的去除效果最好,去除率分别为29.4%、29.8%、70.2%、84.5%、28.2%和28.2%,底泥向上覆水体扩散的COD、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP的抑制率分别为53.9%、65.7%、36.2%、75.0%和61.2%。同时发现,无论是在冬季温度还是夏季温度条件下,投加底泥干重10%含量的生物炭不仅抑制了沉水植物的生长,也降低了底泥微生物群落的丰度和多样性,不利于底泥污染物的去除同时也会加剧底泥污染物向上覆水体扩散。当曝气量为6L/min,苦草河蚌系统生态系统净化污染底泥的污染物去除效果最好,底泥中有机质、TN、NH4+-N、NO3--N、NO2--N和TP的去除率分别25.2%、39.5%、71.2%、81.7%、99.4%和20.2%;底泥污染物向上覆水体扩散的抑制效果最好,其对上覆水体中COD、TP、NH4+-N、NO3--N、NO2--N的抑制率分别为50.1%、89.0%、43.1%、77.7%和31.5%。（3）微生物多样性及群落结构分析。对照组、伊乐藻组、苦草螺蛳组、螺蛳组、河蚌组、苦草河蚌组和伊乐螺蛳组的Chao指数分别是1958.11、2379.3、2363、2126.68、2378.37、2152.48、2340.19、2394.37和2316.45,其中苦草河蚌组底泥中微生物群落的丰度和多样性最最高。沉水植物耦合底栖动物生态系统底泥中的变形菌门（Proteobacteria）、绿弯菌门（Chloroflexi）和拟杆菌门（Bacteroidetes）属作为优势菌属其相对丰度明显高于对照组,这些菌属在有机质生物降解以及物质氮磷循环中发挥着关键作用;对照组占主导的优势菌属unclassified＿Anaerolineaceae,Thiobacillus,Sulfurovum属的相对丰度均比沉水植物耦合底栖动物组的高。冬季温度下（5-15℃）,投加底泥干重5%含量生物炭组微生物群落的丰度和多样性最高,其Chao指数为1892.0;夏季温度（15-25℃）条件下,投加底泥干重7%含量的生物炭组微生物群落丰富度最高,其Chao指数为2262.2。添加生物炭的苦草河蚌系统中优势菌属为unclassfied＿Anaerolineaceae,unclassfied＿bacteria,Thiobacillus,Sulfuricurvum属。随着曝气量增大,微生物群落的丰度和多样性都有小幅度增加,硝化螺旋菌门（Nitrospirae）和浮霉菌门（Planctomycetes）等好氧菌属随着曝气量的增加而增加。试验结果表明沉水植物耦合底栖动物生态系统对底泥污染物削减效果明显。本研究将为揭示沉水植物耦合底栖动物净化底泥的作用本质与原理提供参数基础,为底泥生态净化提供可靠的技术支持和科学依据。本研究有助于改善滨水人居环境,增加人民群众幸福感与获得感,促进城市环境可持续发展。