水体重金属污染已成为当下最为严重的水污染问题,其中,重金属Cd因其强毒性和易迁移性,受到广泛关注。水生植物尤其是沉水植物,对重金属具有极强的吸收和富集作用,被广泛应用于水体重金属污染修复。但是在植物生长进入衰亡期后,由于收割不及时或打捞难度大,植物残体会进行腐烂分解从而向水体中释放营养物质以及重金属等,严重时甚至会造成水体的二次污染。现有研究大多集中于植物残体腐解的规律,对植物残体腐解过程中重金属迁移规律的研究还不深入,重金属的存在对植物残体腐解过程的影响更是鲜有报导。本论文以沉水植物伊乐藻(Elodea nattaii)为实验材料,在恒温实验室内构建了小型的植物残体腐解体系,采用两种添加方式(植物残体和水体)、两种添加浓度(低浓度和高浓度)向体系中添加Cd。通过测定伊乐藻残体腐解过程中的腐解速率、植物残体营养成分组成,分析Cd对植物残体本身及其腐解速率的影响;通过测定水体和底泥的理化指标及各部分Cd含量,解析Cd对伊乐藻残体腐解过程中体系环境的影响及腐解过程中Cd的迁移转化;通过比较体系中微生物群落结构和多样性的变化,探究Cd影响水生植物残体腐烂分解的微生物学机制,以期为利用水生植物开展重金属受污水体的修复工作提供理论参考和指导。相关研究结果表明:(1)体内富集Cd尤其是富集高浓度Cd的植物残体,其初始P含量和纤维素含量显著低于其它处理组(p<0.01),且其腐烂分解速率显著降低。实验结果显示,空白对照组的腐解率在第4 d时就达到59%,而体内含有高浓度Cd的植物残体在第32 d时的腐解率只有25.3%。水体中的Cd对植物残体营养成分的影响并不显著,但是对植物残体的腐解有抑制作用,且Cd浓度越高,抑制作用越大,表明Cd会对与腐解相关的微生物产生影响。(2)水体各项指标变化与其腐解速率呈现一致性,且腐解末期各项指标含量与其初始值相比无显著差异,这说明沉水植物对水体有机物含量的影响是短期的。而底泥中TC含量显著降低,TN、TP含量均升高,表明植物残体腐解过程中营养成分最终主要富集于底泥中且各处理组间无显著差异。(3)植物残体中富集的Cd会随着植物残体的腐解被释放出来,且释放率极高,最终几乎达到100%。被释放出的Cd向底泥中迁移的速率大于向水体中迁移的速率,且水体中的Cd会大量迁移并富集于底泥中。因此富集Cd的水生植物残体存在极大的二次污染风险,在实际应用中需及时对其进行收割处理。(4)重金属Cd的添加会改变微生物群落结构并显著降低其多样性。但是植物残体中的Cd对微生物的影响主要集中于腐解后期,表明Cd是经过释放过程后再发挥其效应。水体中的Cd对底泥中微生物的影响效应大于对植物残体表面微生物的影响效应且这种影响效应到腐解末期有所减弱,表明相关微生物对Cd的胁迫产生了一定的抗性。此外,植物残体表面的黄杆菌属(Flavobacterium)被发现可以耐受高浓度的Cd,此类菌属通常附着于植物碎屑或其他有机体表面且能分解高分子有机物。后续研究中,可以对黄杆菌属耐受机制和抗胁迫能力进行更深入的探究,有望将其应用于Cd污染水体的修复。