国内外研究经验表明，对于污染较为严重的湖泊生态系统，采取工程措施清除内源(主要是污染底泥)是湖泊污染治理中最为有效的措施之一。然而，对水体自然生态系统，底泥疏浚是一种大规模的人为干扰行为；该工程的实施可改变水体底栖生物群落的结构及其物理生境，导致污染沉积物的再悬浮、扩散以及沉积物中营养盐和有毒物质的再释放等问题，从而对水体生态系统的稳定性和功能产生直接或潜在的负面影响。然而，由于湖泊生态系统的复杂性，至今，国内外尚无建立完善的底泥疏浚生态风险评价指标体系与评价方法。 本研究以污染严重的五里湖环保疏浚示范区为研究对象，采用现场监测和室内分析相结合的方法，并借助多种统计分析方法，研究了底泥疏浚对五里湖水质质量、底质理化环境的影响；并重点研究了底泥疏浚前后对底泥中微生物群落结构、代谢活性和底泥生态毒性变化以及其恢复情况。以期通过这些研究对底泥疏浚对五里湖生态系统的恢复或重建的影响作出科学评价，并为重污染水体底泥疏浚生态风险评价指标体系建立提供理论依据。本论文的主要研究内容和结论如下： 本研究采用主成分分析法和线性相关分析法综合分析了底泥疏浚对五里湖水体环境质量的影响，结果表明，疏浚一年后疏浚区和对照区的综合主成分得分最低，水质等级由Ⅳ类转为Ⅲ类，水质明显好转；但在疏浚过程中疏浚区水质的综合主成分得分为1.15，水质综合排名下降，水体色度和污染指数(F1)也达到最高值5.0，同时距离较近的对照区1的水质质量也明显下降；而且一元线性回归分析表明水体总悬浮物(SSC)与大多数重金属污染物具有显著的正向线性相关性。以上研究结果表明从长远来看底泥疏浚对五里湖水质改善具有一定的促进作用；但是疏浚运作对沉积物再悬浮和扩散及沉积物中重金属离子的释放具有促进作用。作者跟踪监测了底泥疏浚对五里湖底质理化环境质量的影响，并依据平衡分配理论采用．Monte Carlo随机采样法预测了底泥疏浚潜在的重金属污染物释放风险，研究结果表明，底泥疏浚对底质的理化环境的影响相对较小；并可有效降低表层底泥的重金属、有机物、氮磷营养盐污染程度，疏浚后，重金属污染物Cu、Zn、Ni以及As的降幅约在50％左右，有机质、TN和TP的平均降幅分别可达30％、50％和25％。但是，疏浚期间底泥中大部分重金属离子由悬浮沉积物向水体中释放的风险性较高，释放发生的概率在90％以上，尤其是重金属Ni和As释放的风险性较大，它们可能的释放量分别分布在各自地表水环境质量标准EQS的28.6％～∝之间和34％～∝之间。这表明底泥疏浚在消减五里湖内源污染的同时，又使其面临较大的重金属，尤其是Ni和As二次污染的风险。 本研究采用微生物脂肪酸法分析法和基因组16S rDNA的PCR—DGGE分析技术对疏浚前后五里湖底泥中微生物群落多样性，尤其对细菌种群结构和多样性变化进行了跟踪监测和系统分析，并以此为依据分析和评价了环保疏浚对五里湖底泥中微生物群落结构的影响。微生物脂肪酸分析结果表明，底泥疏浚对五里湖底泥中微生物的生物量及其群落结构组成具有较大的影响；疏浚后1-2个月内，底泥总生物量和细菌种群的生物量均有显著的降低，下降幅度在40％～50％左右，之后随着季节的更替底泥微生物量也有迅速恢复的趋势。底泥样品的脂肪酸组成主成分分析表明疏浚后疏浚区底泥中微生物群落结构发生了较大的变化。底泥细菌的PCR．产物的DGGE分析结果表明，疏浚后细菌种群的多样性降低，疏浚前细菌物种的丰富度(S)为37，疏浚后降至35以下，并且种类的多样性(H)和物种均匀度(J)也有不同程度的降低；而且，比较疏浚前后底泥样品的PCR产物的DGGE电泳结果可知底泥疏浚还可改变底泥中细菌的优势种群的组成。 本研究采用荧光模拟底物法研究和分析了底泥疏浚对底泥中涉及碳、氮、磷以及硫等元素循环的9种胞外酶活性的影响，研究结果表明，底泥疏浚对大多数胞外酶的代谢活性存在显著的影响，其中对酯酶、碱性磷酸酶和蛋白水解酶的代谢活性影响最为深刻，疏浚后，Acetate—Esterase、Butyrate—Esterase和Phosphatase的活性均降低了99％以上，Aminopeptidase的活性降低了78.8％。此外，线性回归分析表明大多数的胞外水解酶与底泥的细菌生物量以及底泥的TOC、TP之间均存在良好的具有统计意义的线性相关性，这表明胞外水解酶活性是反映底泥微生物活性及其营养状态的良好指标。因此，分析疏浚前后底泥中胞外水解酶的活性变化并对其进行长期监测，不仅可评价底泥疏浚对底泥生态系统的影响，同时也可了解底泥疏浚对内源污染的控制效果以及疏浚后底泥环境的营养状况和底泥微生态系统的恢复情况。本文采用淡水沉积物质量基准和微生物毒性试验方法，对疏浚前后五里湖底泥提取液和全泥相的生态毒性进行了研究与分析。结果表明：疏浚后底泥中各重金属的总体含量均显著降低，但是铬、铅和镍的含量仍然分布在低限效应值(TEL)和可能效应水平值(PEL)之间的灰色区域，即仍可能会对水体生态系统产生不良影响；疏浚后1个月沉积物提取液的发光菌发光试验的EC50值降低约50％；与疏浚前相比，全底泥沉积物(the Whole-sediment)的细菌毒性试验的EC50值降低11％～30％，全底泥月芽藻毒性试验的EC50值也有一定程度的降低。这些研究结果可能表明底泥疏浚在有效减少底泥中重金属含量的同时，也具有导致底泥毒性增加的风险；以化学分析和生态毒理学指标相结合的方法，是评价疏浚对底泥生态毒性风险影响的较为科学的方法。 总之，根据五里湖疏浚前后水体环境质量变化趋势分析，底泥疏浚有效去除了表层污染物质，促进了水质条件的改善，为水体环境条件的改善和生态系统的恢复创造了条件。但是，由于五里湖底泥污染严重，湖区生态系统已遭到严重破坏，而且底泥疏浚又对底泥微生态系统的结构和功能存在深刻的负面影响，疏浚后五里湖生态系统能否恢复仍须进一步监测和研究。本研究从污染物释放、底泥微生生态系统的结构和功能以及新生层的生态毒性等方面预测和评价了五里湖底泥疏浚的效果及其存在的环境风险。但是，如何将这些指标体系量化并广泛用于污染湖泊疏浚工程效果和风险预测和评价，仍然是今后有待于进一步研究的问题。