平原河网沉积物细菌与重金属生态风险的定量响应关系研究

河道沉积物重金属对河底生态环境质量有着深远的影响.太湖流域河网纵横,人水关系密切,河网环境质量受到人类活动的影响.为掌握河网表层沉积物重金属空间分布特征与强度,本研究以太湖流域嘉善县纵横交错的河网为研究对象,使用潜在生态风险指数评价法(the Potential Ecological Risk Index,PERI)对51个点位的Hg、Cd、Cu等9种重金属的单因子及综合生态风险水平进行评估.通过相关性分析和方差分解表征沉积物重金属对于细菌群落整体的影响.为研究沉积物细菌群落对重金属生态风险指数的响应特征,基于16S rDNA扩增子高通量测序获得的群落信息,使用临界指示物种分析法(Threshold Indicator Taxa Analysis,TITAN)建立群落与风险指数的定量响应关系.研究发现,此区域15.69%点位的沉积物存在重金属“中等”及以上生态风险;Cd、Ni、Pb显著影响细菌群落的α-多样性.定量分析表明,群落中共441个生物序列可操作分类单元(Operational taxonomic units,OTUs)对综合生态风险指数存在有效响应,234个OTUs对一种或一种以上单因子风险指数存在有效响应.当综合风险指数分别为80.78与106.26,群落中正、负响应物种类群丰度发生最大幅度的变化.沉积物重金属生态风险主要来自于Hg和Cd.有97个OTUs分别对Hg或Cd的生态风险有预警及指示意义,其中,属于Anaerolineales或Burkholderiales菌目的较多.本研究创新性地将PERI法和高通量测序技术结合到TITAN法中,研究了细菌群落与重金属生态风险指数的定量响应关系,为重金属污染生态风险监测、评估提供了新的思路.