黃子晏，杜士林，張亞輝*，張瑾，孟睿，何連生

（1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院環(huán)境檢測(cè)與實(shí)驗(yàn)中心，北京 100012；2.安徽建筑大學(xué)環(huán)境與能源工程學(xué)院安徽省水污染控制與廢水資源化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，合肥 230601）

底棲動(dòng)物是水生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，在生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)和能量循環(huán)過程中有著重要的連接作用[1]。由于其具有分布廣、生命周期長(zhǎng)、移動(dòng)能力差、活動(dòng)范圍小、環(huán)境變化敏感，且對(duì)棲息地環(huán)境具有累計(jì)反映特征等特點(diǎn)[2-3]，多被應(yīng)用于水環(huán)境監(jiān)測(cè)和生態(tài)系統(tǒng)的健康評(píng)價(jià)，是河流生態(tài)學(xué)研究的經(jīng)典模式生物[4-6]。

水體富營(yíng)養(yǎng)化是破壞河道自然生態(tài)平衡和影響水質(zhì)使用功能的現(xiàn)象[7]。底泥中各形態(tài)氮的時(shí)間分布特征和空間分布特征及其占總氮的比例，對(duì)于底泥-表層水界面的營(yíng)養(yǎng)鹽交換以及底泥氮的生物可利用性影響重大[8-9]。因此，沉積物氮的釋放可能對(duì)水質(zhì)產(chǎn)生重要影響。有研究表明沉積物為表層水體氮的一個(gè)重要來源[10-11]。間隙水的移動(dòng)與沉積物氮磷的遷移、釋放及轉(zhuǎn)化密切相關(guān)[12]。大型底棲動(dòng)物活動(dòng)可以促進(jìn)沉積物中氮磷的釋放，同時(shí)生物體自身代謝也會(huì)釋放出氮磷[13]。高的氮、磷濃度能導(dǎo)致底棲動(dòng)物逐漸消亡等。劉樂丹等[14]的研究表明，底棲動(dòng)物密度與總氮（TN）顯著正相關(guān)，多樣性與總磷（TP）顯著負(fù)相關(guān)。工業(yè)廢水和農(nóng)業(yè)及生活廢水進(jìn)入生態(tài)環(huán)境脆弱的內(nèi)陸流域水體使河網(wǎng)中重金屬污染進(jìn)一步加重[15]。多項(xiàng)研究[16-19]表明嘉興市部分土壤重金屬污染嚴(yán)重，陸源污染通過雨水徑流進(jìn)入水體，并經(jīng)過一系列復(fù)雜作用沉積在底泥中，造成表層沉積物污染嚴(yán)重。沉積物水體重金屬含量超過承載能力，可能會(huì)釋放進(jìn)入水體，形成二次污染，威脅生態(tài)系統(tǒng)健康[20-21]。

國(guó)內(nèi)外對(duì)利用大型底棲動(dòng)物對(duì)河流生態(tài)健康狀況進(jìn)行評(píng)價(jià)的研究多集中在自然河流、湖泊[4，22-24]，有關(guān)城市河流生態(tài)系統(tǒng)中生境因子對(duì)大型底棲動(dòng)物群落的影響調(diào)查較少。城市化所引發(fā)的一系列“城市溪流綜合征”[25]，已經(jīng)成為河流生物多樣性喪失的重要原因之一，嘉興河網(wǎng)縱橫交錯(cuò)，河網(wǎng)污染情況加劇使城市河流生態(tài)系統(tǒng)健康受到了嚴(yán)重威脅[26]。通過大型底棲動(dòng)物群落對(duì)城市流域生境的需求，建立準(zhǔn)確的底棲動(dòng)物與生境因子間的響應(yīng)關(guān)系，對(duì)流域水資源管理、城市河流生態(tài)恢復(fù)有重要意義[27]。因此本文以嘉興河網(wǎng)為研究區(qū)域，采集和測(cè)定底棲動(dòng)物樣品，通過冗余分析分析大型底棲動(dòng)物與表層水、沉積物和間隙水的氮磷以及重金屬之間的相關(guān)性，為嘉興河網(wǎng)水體富營(yíng)養(yǎng)化、重金屬污染與物種多樣性的科學(xué)治理提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)域

嘉興市位于浙江省東北部（30°21′～31°02′ N，120°18′～121°16′ E），東臨大海，南倚錢塘江，北望太湖，西接天目之水，大運(yùn)河縱貫境內(nèi)。河面總面積268.93 km2，市域湖泊（湖蕩）眾多。嘉興市域?yàn)樘|南部的淺碟形洼地，全市河湖密布，大小河湖縱橫相連，屬平原河網(wǎng)地區(qū)。城鎮(zhèn)區(qū)域規(guī)模擴(kuò)大、填湖填浜、修路筑房、建造高樓大廈時(shí)缺乏對(duì)地下管網(wǎng)和排水系統(tǒng)的科學(xué)規(guī)劃布局，使水環(huán)境和河湖水系遭到破壞，河網(wǎng)連通受阻，導(dǎo)致污染物難以擴(kuò)散稀釋，城市河流的生態(tài)系統(tǒng)健康受到嚴(yán)重威脅。為研究嘉興河網(wǎng)大型底棲動(dòng)物群落分布特征，于2019年3月（平水期）與7 月（豐水期）在嘉興河網(wǎng)進(jìn)行底棲動(dòng)物與表層水、沉積物、間隙水中氮磷和水體及沉積物中重金屬的采集與調(diào)查分析。33 個(gè)采樣點(diǎn)位主要位于南湖區(qū)與秀洲區(qū)的各個(gè)交匯口、斷面處、河流主要出入口以及湖中心區(qū)域，具體采樣點(diǎn)位分布見圖1。

1.2 底棲動(dòng)物的采集

底棲動(dòng)物標(biāo)本的采集及處理依據(jù)《內(nèi)陸水域漁業(yè)自然資源調(diào)查手冊(cè)》[28]、水庫(kù)漁業(yè)資源調(diào)查規(guī)范（SL 167—1996）以及淡水生物資源調(diào)查方法。采用1/16 m2的彼得生進(jìn)行定量采集。樣品經(jīng)60 目篩網(wǎng)篩洗后，置于解剖盤中將動(dòng)物揀出，揀出的動(dòng)物用5%的福爾馬林固定，然后帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行種類鑒定、計(jì)數(shù)及稱量。濕質(zhì)量的測(cè)量方法為：先用濾紙吸干樣品表面的水分，再用萬分之一天平稱取質(zhì)量，并根據(jù)采樣面積換算成密度（ind.·m-2）和生物量（g·m2）[29]。

1.3 水樣和沉積物樣品采集

水樣和沉積物的采集方法根據(jù)《地表水和污水檢測(cè)技術(shù)規(guī)范》（HJ/T 91—2002）進(jìn)行。主要調(diào)查的生境因子包括表層水體總氮[TN（S）]和總磷[TP（S）]、間隙水總氮[TN（J）]和總磷[TP（J）]、沉積物總氮[TN（D）]和總磷[TP（D）]、溫度、pH、溶解氧。其中溫度、pH、溶解氧使用便攜式水質(zhì)參數(shù)儀（哈希，HQ40d）現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定。采集500 mL水樣于采樣瓶中，置于-20 ℃冰箱中冷凍保存，盡快帶回實(shí)驗(yàn)室分析其余生境因子。表層水與間隙水具體分析方法參照《水和廢水檢測(cè)方法》（第四版）。水質(zhì)TN使用堿性過硫酸鉀消解紫外分光光度法測(cè)定，TP 使用鉬酸銨分光光度法（GB 11893—1989）測(cè)定。沉積物樣品裝入自封袋中，低溫保溫箱帶回實(shí)驗(yàn)室，自然風(fēng)干后研磨過100 目網(wǎng)篩。沉積物樣品TN 采用總氮分析儀（Elementar-vario MACRO CHNS）進(jìn)行測(cè)定，總有機(jī)碳（TOC）采用總有機(jī)碳分析儀（Elementar-vario TOC select）進(jìn)行測(cè)定。水體及沉積物中重金屬的檢測(cè)方法見參考文獻(xiàn)[12]。

1.4 大型底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)計(jì)算

運(yùn)用Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)（H′）、Pielou 均勻度指數(shù)（J）和Margalef 豐富度指數(shù)（d）[30-32]來表征嘉興河網(wǎng)底棲動(dòng)物的多樣性。

式中：S為群落中物種數(shù)目；N為樣方中觀察到的個(gè)體總數(shù)；ni為第i種物種的個(gè)數(shù)。

1.5 潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法

潛在生態(tài)危害指數(shù)法為瑞典學(xué)者HAKANSON 在1980 年提出[33]，該方法綜合考慮了區(qū)域背景值的影響，不僅可以反映沉積物中單一重金屬元素的環(huán)境影響，還可以反映多種重金屬污染物的綜合效應(yīng)，是目前較為廣泛應(yīng)用于評(píng)價(jià)沉積物重金屬污染程度的方法[34]，該方法的計(jì)算公式為：

1.6 數(shù)據(jù)分析

采用CANOCO5 軟件對(duì)生境因子與群落結(jié)構(gòu)關(guān)系進(jìn)行冗余分析（RDA），底棲動(dòng)物數(shù)據(jù)進(jìn)行平方根轉(zhuǎn)化，環(huán)境因子（除pH 外）進(jìn)行l(wèi)g（x+1）轉(zhuǎn)化[24]。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)處理與統(tǒng)計(jì)分析采用Origin 9.0、SPSS 24.0、ArcGIS 10.6軟件。

2 結(jié)果與分析

2.1 大型底棲動(dòng)物群落組成及密度

本次調(diào)查在33 個(gè)采樣點(diǎn)共采集到大型底棲動(dòng)物23種，由環(huán)節(jié)動(dòng)物、軟體動(dòng)物及節(jié)肢動(dòng)物組成，共3門5 綱14 科23 屬（表1）。其中平水期有6 個(gè)點(diǎn)位、豐水期有11 個(gè)點(diǎn)位未采集到任何物種。平水期共采集到14 屬，共3 門4 綱7 科，腹足綱為優(yōu)勢(shì)種群，共3 科6屬；寡毛綱1科4屬，蛭綱2科2屬，昆蟲綱1科2屬。豐水期共采集到15 屬，共3 門5 綱7 科，腹足綱為2 科3屬，寡毛綱1科8屬，雙殼綱2科2屬，昆蟲綱與蛭綱均為1 科1 屬。銅銹環(huán)棱螺在豐水期中出現(xiàn)的頻率達(dá)51.5%，平水期出現(xiàn)頻率達(dá)30.3%，為廣泛分布的物種。嘉興河網(wǎng)群落結(jié)構(gòu)整體呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、種類少、耐污能力高等顯著特點(diǎn)。銅銹環(huán)棱螺（Bellamya）出現(xiàn)的頻率最高，其次為霍甫水絲蚓（Limnodrilus hoffmeisteri）。

表1 嘉興河網(wǎng)底棲動(dòng)物種類及密度Table1 Species and quantity of benthic fauna in Jiaxing river network

嘉興河網(wǎng)底棲動(dòng)物監(jiān)測(cè)樣點(diǎn)中底棲動(dòng)物物種多樣性差異明顯，且底棲動(dòng)物密度在兩個(gè)水期差異較大。如圖2所示，平水期各站點(diǎn)分布種類≤4種，物種數(shù)極低，只有S16 物種較多，共記錄4 種；5 個(gè)樣點(diǎn)（S1、S9、S10、S22、S28）采集到3種，其他站點(diǎn)僅采集到0～2種。豐水期各站點(diǎn)分布種類≤5種，只有4個(gè)站點(diǎn)（S8、S10、S12、S13）物種≥4種，其他站點(diǎn)僅采集到≤3種。

嘉興河網(wǎng)底棲動(dòng)物密度在兩個(gè)水期差異較大。平水期生物密度為0～400 ind.·m-2，平均密度為90.18 ind.·m-2。其中環(huán)節(jié)動(dòng)物密度為26.18 ind.·m-2，軟體動(dòng)物密度為58.67 ind.·m-2，節(jié)肢動(dòng)物密度為5.33 ind.·m-2，分別占總密度的29.0%、65.1%、5.9%。S6 點(diǎn)位密度最大，且均為銅銹環(huán)棱螺。豐水期生物密度為0～672 ind.·m-2，平均密度為96.49 ind.·m-2。其中環(huán)節(jié)動(dòng)物密度為38.30 ind.·m-2，軟體動(dòng)物密度為55.27 ind.·m-2，節(jié)肢動(dòng)物密度為0.49 ind.·m-2，分別占總密度的39.7%、57.3%、0.5%。S7 點(diǎn)位與S9 點(diǎn)位銅銹環(huán)棱螺密度均高達(dá)576 ind.·m-2。兩個(gè)水期底棲動(dòng)物密度均為軟體動(dòng)物＞環(huán)節(jié)動(dòng)物＞節(jié)肢動(dòng)物。嘉興河網(wǎng)底棲動(dòng)物密度在兩個(gè)水期空間分布均為北部＞中部＞南部。在不同水期，南部與中部底棲動(dòng)物密度平水期＞豐水期，北部地區(qū)底棲動(dòng)物密度豐水期＞平水期。

2.2 大型底棲動(dòng)物與氮磷及生境因子的相關(guān)性分析

嘉興河網(wǎng)為典型的城市流域，底質(zhì)類型較為單一，采用混凝土或漿砌石結(jié)構(gòu)進(jìn)行護(hù)坡。嘉興河網(wǎng)各項(xiàng)水環(huán)境指標(biāo)均值見圖3。對(duì)TN（S）、TP（S）、TN（J）、TP（J）、TN（D）、TP（D）進(jìn)行分析，兩個(gè)水期TP、TN的最大值達(dá)到了Ⅴ類水質(zhì)，嘉興河網(wǎng)TP的均值超過Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，富營(yíng)養(yǎng)化嚴(yán)重。部分點(diǎn)位溶解氧（DO）含量較低，TOC含量較高。參照水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB 3838—2002），嘉興河網(wǎng)整體水質(zhì)處于Ⅴ類水質(zhì)。對(duì)河網(wǎng)中TN、TP、溫度、pH、TOC 進(jìn)行相關(guān)性分析（圖4），以相關(guān)系數(shù)為閾值剔除相關(guān)性較強(qiáng)的因子，篩選出關(guān)鍵環(huán)境因子。

選擇兩個(gè)水期優(yōu)勢(shì)底棲動(dòng)物進(jìn)行去趨勢(shì)對(duì)應(yīng)分析（DCA），兩個(gè)水期最大梯度長(zhǎng)度均小于3，選擇RDA分析。分析結(jié)果表明（圖5）：對(duì)于平水期，前2軸特征值為0.311 2 與0.124 3，物種與環(huán)境因子的排序相關(guān)性為0.748 0 與0.649 2。TP（J）與TN（S）對(duì)底棲動(dòng)物密度影響較大。軸1 對(duì)物種與環(huán)境之間的累計(jì)解釋率為65.83%。軸1 與TN（S）、TP（S）、溫度、pH 相關(guān)性較高，軸2 與TN（D）、TP（J）相關(guān)性較高。軟體動(dòng)物密度與pH、溫度呈正相關(guān)，與其他較強(qiáng)生境因子呈負(fù)相關(guān)。對(duì)于豐水期，前2軸特征值為0.193 8與0.124 0，物種與環(huán)境因子的排序相關(guān)性為0.760 9 與0.604 4。TN（S）與TP（J）對(duì)底棲動(dòng)物密度影響較大。軸1 對(duì)物種與環(huán)境之間的累計(jì)解釋率達(dá)70.62%。軸1 與TP（J）、TN（J）、TOC相關(guān)性較高，軸2與TOC、溫度、pH、TP（S）相關(guān)性較高。軟體動(dòng)物密度與TOC、pH、TP（S）呈正相關(guān)，與其他生境因子呈負(fù)相關(guān)。

平水期嘉興河網(wǎng)底棲動(dòng)物群落H′值、J值和d值的均值分別為0.48、0.62 和0.15；豐水期的均值分別為0.69、0.44 和0.23。對(duì)嘉興河網(wǎng)表層水體、沉積物和間隙水的氮磷含量與大型底棲動(dòng)物多樣性進(jìn)行相關(guān)性分析（表2），底棲動(dòng)物的J值在平水期與TN（J）呈正相關(guān)，豐水期與TN（S）呈顯著正相關(guān)。H′值和d值與嘉興河網(wǎng)中氮磷含量無顯著相關(guān)性。

表2 嘉興河網(wǎng)水體、沉積物氮磷含量與大型底棲動(dòng)物的相關(guān)性Table2 Correlation between nitrogen and phosphorus content in water and sediment and characteristics of macrobenthos

2.3 大型底棲動(dòng)物與重金屬的相關(guān)性分析

對(duì)嘉興河網(wǎng)表層水體重金屬（Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Cd、Hg）含量與大型底棲動(dòng)物特征進(jìn)行相關(guān)性分析的結(jié)果見表3，寡毛類密度在平水期與As呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，豐水期與Hg 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。軟體動(dòng)物平水期與Pb 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系，節(jié)肢動(dòng)物與重金屬并未表現(xiàn)出相關(guān)性。H′在平水期與Pb呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，豐水期與Cu、As呈顯著正相關(guān)關(guān)系；J在平水期與Pb 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系；d在豐水期與Cu、As呈顯著正相關(guān)關(guān)系。

表3 嘉興河網(wǎng)水體中重金屬與大型底棲動(dòng)物特征的相關(guān)性Table3 Correlation between heavy metal content in river water and characteristics of macrobenthos

軟體動(dòng)物在平水期與Cr、Ni 呈顯著和極顯著正相關(guān)，豐水期與Pb 呈極顯著正相關(guān)；H′在平水期與Cr、Ni呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，豐水期與Mn呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；J在平水期與Cr、Ni 呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，豐水期與Pb 呈極顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系；d在平水期與Cr、As和在豐水期與Mn呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。其他大型底棲動(dòng)物與重金屬元素含量、綜合污染指數(shù)未表現(xiàn)出相關(guān)性（P＞0.05）。結(jié)果表明，嘉興河網(wǎng)表層水體與表層沉積物中重金屬的含量對(duì)大型底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)及個(gè)別種群的密度影響較大。

表4 表層沉積物中重金屬含量、潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)與大型底棲動(dòng)物的相關(guān)性Table4 Correlation between heavy metal content，potential ecological risk index and characteristics of macrobenthos in surface sediments

3 討論

3.1 大型底棲動(dòng)物優(yōu)勢(shì)物種群落差異結(jié)構(gòu)分析

本研究共采集到大型底棲動(dòng)物30 種，其中腹足綱物種屬最多，中腹足目為優(yōu)勢(shì)種群。城市河流底棲動(dòng)物季節(jié)波動(dòng)規(guī)律相對(duì)較弱，城市化水質(zhì)發(fā)生變化，底棲動(dòng)物最先受到影響[7]。有研究表明，敏感物種EPT 昆蟲（蜉蝣目、毛翅目）為代表的敏感物種在城市河流中完全消失或者明顯減少[25，35]。EPT昆蟲在本研究中也并未采集到。平水期與豐水期各站點(diǎn)物種數(shù)極低。平水期只有S16 物種為4 種；豐水期只有4 個(gè)站點(diǎn)（S8、S10、S12、S13）物種≥4 種，且多為軟體動(dòng)物和節(jié)肢動(dòng)物。徐州、蘇州、上海等城市河流底棲動(dòng)物分布與嘉興河網(wǎng)表現(xiàn)一致[36-38]。

銅銹環(huán)棱螺、霍甫水絲蚓等高度耐污物種是嘉興河網(wǎng)采集到的優(yōu)勢(shì)物種?；舾λz蚓是適合指示低溶氧和富營(yíng)養(yǎng)的生物，銅銹環(huán)棱螺耐受營(yíng)養(yǎng)鹽，寡毛類、搖蚊類、中腹足目、基眼目均為高耐污物種[35，39-40]。揚(yáng)州市河網(wǎng)大型底棲動(dòng)物也是以搖蚊類、寡毛類等耐污物種為主導(dǎo)種群[41]。有研究表明低氧會(huì)降低生物的多樣性，寡毛類生物可以在DO 較低情況下大量存在[6，24，42]，如S21的DO 只有2.06 mg·L-1，只有霍甫水絲蚓與蘇氏尾鰓蚓存在。大型底棲動(dòng)物的群落組成依賴于河流生境的穩(wěn)定性和多樣性[43]，S30 為河網(wǎng)交匯口，流速較大導(dǎo)致有機(jī)物難以聚集，難以為底棲動(dòng)物提供適宜棲息地，在兩個(gè)水期均未檢測(cè)到生物體[44]。嘉興河網(wǎng)生物多樣性差異并不顯著，但生物量具有顯著差異，這可能是由于軟體動(dòng)物中螺類占比較多，與滆湖的調(diào)查結(jié)果相似[45]。嘉興河網(wǎng)沉積物主要以淤泥為主，淤泥中有機(jī)物含量豐富，城市生活污水的排入使得氮、磷等物質(zhì)增加，導(dǎo)致水體污染嚴(yán)重。底棲動(dòng)物更適宜在水草植被豐富的生境條件下生存和繁殖[45-48]。戴齊等[42]的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，沉水植物生長(zhǎng)較好的地方要比其他河道軟體動(dòng)物物種數(shù)多出數(shù)倍。嘉興河網(wǎng)東部地區(qū)氮、磷含量相對(duì)較高，耐污性浮游植物較多[49]，使得軟體動(dòng)物出現(xiàn)的頻率以及密度大幅增加。如S3與S10位于農(nóng)田附近，降雨豐富時(shí)污染物隨著地表徑流流入河道，使得水體TN、TP 濃度產(chǎn)生空間差異，生物密度達(dá)到432 ind.·m-2與672 ind.·m-2。

3.2 大型底棲動(dòng)物分布特征與氮磷、重金屬含量的關(guān)系

3.2.1 大型底棲動(dòng)物與氮磷的相關(guān)性分析

底棲動(dòng)物優(yōu)勢(shì)種與嘉興河網(wǎng)表層水和沉積物氮磷的相關(guān)關(guān)系結(jié)果不同，但均存在顯著的相關(guān)性。滆湖大型底棲動(dòng)物群落分布與氮磷之間的關(guān)系也有相同結(jié)果[24]。白洋淀水體中NO-3-N、NH+4-N 在春季與底棲動(dòng)物生物量呈負(fù)相關(guān)，在夏季和秋季與底棲動(dòng)物生物量呈正相關(guān)。有研究表明，相同種類底棲動(dòng)物在不同水體中受到的影響也不同[49]。因此氮磷對(duì)底棲動(dòng)物的影響不能描述為促進(jìn)或抑制作用，而要考慮該水體的營(yíng)養(yǎng)水平或其他地球生物化學(xué)指標(biāo)[49-50]。J值與對(duì)影響底棲動(dòng)物密度較大的TN（S）、TN（J）呈顯著正相關(guān)。H′、J和d值與TP無顯著相關(guān)性的原因有多種可能，區(qū)域因素和空間位置等對(duì)底棲動(dòng)物多樣性的影響都是不可忽視的環(huán)境因素。

底棲動(dòng)物的群落結(jié)構(gòu)與水體理化性質(zhì)、流域土地利用情況、區(qū)域位置等因素相關(guān)，但理化性質(zhì)是最重要的因素之一[50]。水體pH 與底棲動(dòng)物種群和密度正相關(guān)，pH 呈堿性時(shí)有利于植物進(jìn)行光合作用，從而為底棲生物提供棲息地以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，若在酸性情況下，底棲動(dòng)物密度會(huì)大量減少[51-52]。氮、磷等無機(jī)鹽是水生植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)鹽。生境因子TN、TP 是嘉興河網(wǎng)物種多樣性降低的主要影響因素[53-54]。嘉興河網(wǎng)水體TN、TP 污染較為嚴(yán)重，無生物體存在的9個(gè)點(diǎn)位TN達(dá)到Ⅴ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。夏季動(dòng)植物新陳代謝速度快，對(duì)氮的利用速率高，動(dòng)植物共同作用導(dǎo)致氮濃度下降。TN（D）與TP（D）具有相關(guān)性，表明嘉興河網(wǎng)沉積物氮、磷的輸入形式和途徑一致。TN（S）與pH 呈負(fù)相關(guān)，研究表明偏酸或偏堿的水體環(huán)境均有利于沉積物TN、TP 的釋放[55]。TN 濃度呈現(xiàn)出從間隙水到表層水遞減的趨勢(shì)，表明其有從沉積物向表層水體擴(kuò)散的風(fēng)險(xiǎn)。平水期TN（J）濃度較豐水期偏低，可能是由于平水期溫度相對(duì)低，沉積物中的氮分解緩慢，向水體釋放的氮也較少。豐水期TP（J）濃度高于平水期，夏季水溫偏高且沉積物氧化還原電位處于較強(qiáng)還原性環(huán)境，使沉積物中的磷容易釋放[56]。水體中氮磷對(duì)底棲動(dòng)物影響顯著，而底泥中氮磷的影響較小，可以通過氮磷的吸附轉(zhuǎn)移降低水體污染對(duì)底棲動(dòng)物的脅迫。

3.2.2 大型底棲動(dòng)物與重金屬的相關(guān)性分析

研究表明沉積物TN、TP 的含量與重金屬有顯著相關(guān)性，嘉興河網(wǎng)的沉積物重金屬污染嚴(yán)重，9 種重金屬整體水平高于浙江省土壤背景值[17，57]。平水期沉積物中，Zn、Cu、Cr 和Cd 超標(biāo)最為嚴(yán)重；豐水期Cd和Hg 超標(biāo)最為嚴(yán)重。軟體動(dòng)物在平水期與Cr、豐水期與Pb極顯著正相關(guān)。當(dāng)?shù)啄辔廴据^為嚴(yán)重時(shí)會(huì)向水體持續(xù)釋放有毒物質(zhì)[58]，由于底棲動(dòng)物的耐受性不同，污染較為嚴(yán)重時(shí)會(huì)改變?nèi)郝浣Y(jié)構(gòu)[59]。大型底棲動(dòng)物對(duì)河流重金屬污染具有一定的指示作用[22，60]。底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)與沉積物重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)呈現(xiàn)一定的關(guān)聯(lián)性，潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高的點(diǎn)位物種豐富度較低。Shannon-Wiener 多樣性指數(shù)、Pielou 均勻度指數(shù)、Margalef 豐富度指數(shù)與含量較高的重金屬含量呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系。平水期降雨量相較于豐水期少，河網(wǎng)內(nèi)徑流較小，且嘉興河網(wǎng)有機(jī)質(zhì)含量較高，有機(jī)質(zhì)與重金屬可以通過絡(luò)合作用產(chǎn)生吸附沉淀，進(jìn)一步導(dǎo)致沉積物重金屬含量增大，使得物種豐富度顯著降低。平水期嘉興北部重金屬污染較為嚴(yán)重，重金屬潛在風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)較高的點(diǎn)位基本只有軟體動(dòng)物存在。無生物體存在的5個(gè)點(diǎn)位TN、TP 為Ⅴ類水質(zhì)，水體環(huán)境較差。豐水期重金屬污染較為嚴(yán)重的點(diǎn)位存在的物種均為寡毛類與軟體動(dòng)物。

城市化過程中，河道渠化、水壩、橋梁等一系列水利工程的修建，改變了河流的物理生境結(jié)構(gòu)[25]。利用現(xiàn)澆混凝土、漿砌石塊等結(jié)構(gòu)對(duì)河流進(jìn)行護(hù)坡。河道渠華通過清除河床中物質(zhì)殘?bào)w，增加流水對(duì)河床的沖刷作用，底棲動(dòng)物難以找到棲息地，也會(huì)導(dǎo)致物種多樣性降低[61-62]。

4 結(jié)論

（1）嘉興河網(wǎng)大型底棲動(dòng)物總體呈現(xiàn)結(jié)構(gòu)單一、物種豐富度低、耐污性高的特征。兩個(gè)水期底棲動(dòng)物密度排序均為軟體動(dòng)物＞環(huán)節(jié)動(dòng)物＞節(jié)肢動(dòng)物。嘉興河網(wǎng)底棲動(dòng)物密度在兩個(gè)水期空間分布為北部＞中部＞南部。

（2）通過冗余分析和相關(guān)性分析，地表水TP、TN和間隙水TP 是導(dǎo)致底棲動(dòng)物空間分布和群落結(jié)構(gòu)化差異的主要影響因素。平水期軟體動(dòng)物密度與地表水TP、地表水TN 和間隙水TP 呈負(fù)相關(guān)，豐水期軟體動(dòng)物密度與地表水TP 呈正相關(guān)，與地表水TN和間隙水TP呈負(fù)相關(guān)。Pielou均勻度指數(shù)（J）在平水期與間隙水TN呈正相關(guān)，在豐水期與地表水TN呈正相關(guān)。

（3）嘉興河網(wǎng)表層水體與表層沉積物中重金屬的含量對(duì)大型底棲動(dòng)物多樣性指數(shù)及個(gè)別種群的密度有良好的相關(guān)性。寡毛類密度在平水期與水體As呈顯著負(fù)相關(guān)關(guān)系，豐水期與水體Hg 呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。軟體動(dòng)物平水期與水體Pb呈極顯著正相關(guān)關(guān)系。軟體動(dòng)物的密度與沉積物中Cr、Ni、Pb 呈顯著正相關(guān)。3 種多樣性指數(shù)均與表層沉積物重金屬含量呈負(fù)相關(guān)。