清淤和化学药剂氧化是两种较常用的沉积物治理或修复方法，研究修复过程 的微生态响应和物质循环影响，对保护水生态健康和功能具有重要意义。本论文 利用模拟实验重点研究了清淤后表层沉积物中生物群落的适应机制和生态功能 变化，考察了使用氧化剂对沉积物中污染物的迁移转化、底栖生物群落以及物质 循环功能的影响和作用机制，取得以下研究结果：

      （1）研究了清淤 10 cm 和 40 cm 后表层底栖生物的变化与恢复过程。细菌 16S rRNA 分析结果表明，清淤后表层沉积物的细菌 Shannon 多样性指数有所下 降，但在 120 d 内会恢复至初始水平；然而清淤前后的细菌群落有显著差异且清 淤后的细菌群落表现出较高的稳定性，清淤后 120 d 内未恢复到不清淤时的状态； 基于细菌的 PICRUSt2 预测表明，清淤对细菌群落功能影响不大，在清淤前丰度 最高的 100 种功能中，仅 12 种和 13 种在清淤 10 cm 和 40 cm 后发生显著性变 化；清淤对大型底栖动物威胁较大，18S rDNA 测序结果显示，清淤前存在大量 节肢动物，丰度占真核生物总 reads 数的 40 %左右，清淤使该物种几乎消失且在 120 d 内未显示出恢复迹象；共现性网络分析表明清淤可能强化物种间互作关系， 通过捕食者与被捕者的生物量的比率发现清淤后的沉积物在不同营养级间具有 更高的营养传递效率。

      （2）研究了原位治理中 NaClO，H2O2，KMnO4 3 种氧化剂的使用消除沉积 物黑臭的效果和对污染物迁移性的影响。结果表明 NaClO 对 Mn(Ⅱ)和酸挥发性 硫化物（AVS）有较好的去除效果，其消除黑臭效果最好；KMnO4 能有效去除 Fe(Ⅱ)和 AVS，但由于锰颜色较深，其除黑效果较差；H2O2 适用于酸性环境，消 除沉积物黑臭的效果不佳；NaClO 的使用会增强沉积物中污染物，如有机物、 NH4 + -N、铁铝结合磷（Fe/Al-P）和有机结合磷（Org-P）的释放，且这些污染物 的释放量随投加浓度上升而增大；重金属 Cu、Ni、Cr 和 Pb 的浸出量随 NaClO 用量增加而上升，其中 Cu 受影响最大，当 NaClO 投加量达到 0.4 mmol/g 时， Cu 的浸出量由不加氯时的 0.05 μg/g 上升至 1.48 μg/g。因此，在使用 NaClO 原 位消除黑臭时建议投加量不宜超过 0.2 mmol/g。

     （3）探索了氯用于沉积物原位治理对微生物群落结构和功能的影响。研究 结果表明，加氯利于有机物降解，沉积物 TOC 和 PAHs 的含量分别下降 15.8% 和 32.4%；但加氯会对微生物多样性、代谢功能和物质循环产生不利影响；加氯 后的 4 d 内 Shannon 指数从 6.76 降至 2.38，到 150 d 时仅回升到 4.67，说明氯可 能使微生物多样性降低；加氯氧化后微生物群落组成发生变化，一些耐盐菌如 Exiguobacterium 和 Marinobacter 成为优势菌；宏基因结果显示，原微生物群落 丰度最高的 20 种功能加氯后有 12 种显著下调，其中 11 种都与代谢相关；此外， 观察到 5 个参与 C 固定的基因、2 个参与甲烷代谢的基因下调，参与硝化过程的 三种酶 AmoABC、Hao 和 NxrAB 下降了 90%左右，多个参与异化硫酸盐还原的 酶 Sat、AprAB 和 DsrAB 下调超过 90%。

      （4）研究了氯氧化沉积物对底栖多营养级物种的影响，并探讨了环境因子 影响和物种间相互关系的变化。结果显示，氯降低了不同物种的多样性，加氯 0.2 mmol/g 后细菌和原生生物的 Shannon 指数 1 d 内由 6.67 和 3.87 分别降至 5.53 和 3.52，120 d 后两者仅恢复至 6.01 和 3.59；底栖生境发生了变化，孔隙水中 C/N/P 营养物浓度大幅增加，pH 和电导率上升；Mantel 分析表明，变化的底栖生境如 营养物浓度（NH4 + -N、TOC、TP）和水质条件（电导率、Na+ /Cl-）比直接氧化对 生物群落影响更加显著；生境变化驱动物种间相互关系持续调整，据对照组、加 氯 0.05 mmol/g 组、加氯 0.2 mmol/g 组底栖生物共现性网络分析，加氯组相同营 养级物种间和不同营养级物种间联系增加，说明氯的使用可能导致底栖物种间竞 争和捕食关系增强。