在2007年无锡饮用水危机事件后，加快推进实施竺山湾和梅梁湾等西太湖重污染区环保清淤工程。2008年10月21日，江苏省人民政府办公厅转发省水利厅《关于加快实施太湖生态清淤工程的意见》，明确江苏省太湖环保清淤面积97.51 km²，工程量为3 451×10⁴ m³，总投资约30×10⁸ 元，计划从2008年开始，用约5 a完成，基本完成太湖湖体清淤任务，每年清淤任务约600~700×10⁴ m³。竺山湖及西沿岸区宜兴市及武进区环保清淤工程分别于2009—2010年实施，环保清淤深度为20~60 cm，清淤面积24.48 km²，清淤土方678×10⁴ m³。梅梁湖清淤工程具体实施地点在三山岛南、环山河口、月亮湾等湖区，清淤面积48.41 km²，清淤土方1 365.3×10⁴m³。根据太湖清淤工程进度总体安排(相关区域和采样点见图1)，2013年5—6月在梅梁湾湖区中心实施面积为1.5 km²的环保清淤工程，2014年4—6月竺山湾无锡马山一侧区域实施环保清淤工程，面积约为9.22 km²。清淤前底泥平均深度超过1 m，采用环保绞吸绞吸船施工方法，底泥清淤深度30~40 cm。

在竺山湾和梅梁湾分别设置13个和5个采样点，采集底栖动物样品，鉴别底栖动物种类及其数量。2013—2018年在相同日期对太湖竺山湾和梅梁湾共采集10次底栖动物样品，其中竺山湾环保清淤前采样4次，分别为2013年4月25日、9月2日、11月14日和2014年3月14日，清淤后采样时间分别为2014年6月15日、11月20日，2015年7月8日，2016年1月6日、8月15日，2018年5月25日；梅粱湾环保清淤前2013年4月25日采样1次。

底栖动物采集利用彼得逊采泥器，泥样经60目尼龙筛洗净后，置于白瓷盘中目视观察、用镊子将底栖动物标本挑出，标本用10% 福尔马林溶液保存。在实验室中将标本鉴定到尽可能低的分类单元^[17-19]，然后计算和称重，结果最终折算成单位面积的密度。

生物多样性指数用于定量表述环境的生物多样性程度，本研究运用香农-威纳尔 (Shannon-Wiener) 多样性指数和Margalef物种丰富度指数、Pielou 均匀度指数和辛普森 (Simpson) 多样性指数等4个指数计算各个采样点底栖动物多样性^[20-21]，Shannon-Wiener指数、Margalef指数、Pielou指数和Simpson指数计算分别见公式 (1)~(4) 。

式中：$ S $为群落中总物种数，$ N $为总个体数，$ {P}_{i} $为物种$\mathit{\mathit{\mathit{i}\mathit{ }}}$的个体数占总个体数的比例，$ i=1，2，\cdots ，\mathrm{S}\mathrm{。} $以相对密度≥$ 10\mathrm{\%} $的物种定义为底栖动物优势种。

采用$ \mathrm{B}\mathrm{I} $和$ \mathrm{B}\mathrm{P}\mathrm{I} $指数表征底栖动物群落耐污能力和水质生物学评价^[14]，$ \mathrm{B}\mathrm{I} $和$ \mathrm{B}\mathrm{P}\mathrm{I} $指数分别见公式 (5) 和 (6) 。

式中：$ {N}_{i} $是物种$ i $的个体数，$ {t}_{i} $是物种$ i $的耐污值，$ N $是总个体数。

式中$ ：{N}_{1} $为寡毛类、蛭类和摇蚊幼虫个体数，$ {N}_{2} $为多毛类、甲壳类、除摇蚊幼虫以外其他水生昆虫个体数，$ {N}_{3} $为软体动物个体数。

采用BMWP指数作为生物耐污/敏感性指标(详见表1)，生态状况较好时BWMP指数较高，无量纲^[14,20]，其计算公式见 (7) 。

式中：$ {t}_{i} $是第i科的BWMP指数。

物种丰度用来描述一个生态系统中不同物种的数量和丰富程度，其高低可以反映出一个生态系统的健康状况和多样性。本研究选取分类单元数和物种丰度指数来表征研究区域底栖动物丰度。

1) 底栖动物分类单元数。2013—2018年期间研究区域共采集到底栖动物共计3门 (软体动物门、环节动物门和节肢动物门) 7纲 (腹足纲、双壳纲、寡毛纲、多毛纲、蛭纲、昆虫纲、甲壳纲) 41属 (种) ，其中竺山湾采集到3门7纲39属 (种) ，梅粱湾采集到3门7纲24属 (种) ，梅梁湾生态清淤前后底栖动物种类组成见表2。不同属 (种) 组成上，竺山湾主要为昆虫纲、腹足纲和双壳纲，分别占比为26%、18%和18%；梅粱湾主要为昆虫纲和多毛纲，分别占比25%和21%。研究区软体动物主要为双壳纲的河蚬和腹足纲的螺类，环节动物主要为寡毛纲的颤蚓和多毛纲的沙蚕等，节肢动物主要为昆虫纲的摇蚊和甲壳纲的虾类。在环保清淤前，竺山湾 (2014年) 和梅粱湾 (2013年) 底栖动物总分类单元数分别为20和12，清淤后总体呈现下降趋势，清淤后第2年竺山湾 (2015年) 底栖动物总分类单元数为18，梅粱湾 (2014年) 采样3次的底栖动物总分类单元数分别为11、9和9，2018年竺山湾和梅粱湾底栖动物总分类单元数分别降为13和8。梅粱湾清淤后6个月，昆虫纲由1种增加至3种，主要为摇蚊科的隐摇蚊属、小摇蚊属和长足摇蚊属，均为耐污种，可能是因为清淤后受底质及外源输入影响，底泥沉积物中的总氮、总磷和有机质仍处于较高水平，另一方面是夏末深秋季节有利于长足摇蚊等底栖动物的生长^[22]；2015年软体动物增加，包括长角涵螺、光滑狭口螺、铜锈环棱螺等3种，而环保清淤前仅采集到河蚬1种，这说明大个体种类有恢复趋势，底栖生境得到一定改善；2018年节肢动物米虾属出现，敏感种的出现表明梅粱湾底栖生态系统正逐步恢复健康。

2) 底栖动物丰度指标。本研究分别选取Shannon-Wiener指数、Margalef指数、Pielou指数和Simpson指数来表征研究区底栖动物丰度。

——Shannon-Wiener指数。图2表明，竺山湾采样点在环保清淤工程实施后短期内底栖动物丰度略有降低，Shannon-Wiener指数范围为0.17~1.94，其均值由清淤前的1.09降至0.91，在清淤后1 a Shannon-Wiener指数均值上升至1.35，为轻污染水平^[6]。竺山湾不同采样点底栖动物丰度存在明显差异，从环保清淤后6次采样Shannon-Wiener指数均值来看，3号采样点Shannon-Wiener指数均值达到1.45，而9号采样点均值仅0.71，1、2、4和5号采样点均值约为1.20，分别为1.19、1.20、1.16和1.23。在梅梁湾在实施环保清淤后Shannon-Wiener指数均值下降明显，从1.83降至1.31，在清淤后半年多样性指数最低0.91，此后逐渐恢复至1.2，清淤后2 a梅粱湾采样点Shannon-Wiener指数相对稳定，整体处于轻污染~中污染水平。

——Margalef指数。在竺山湾，环保清淤实施前后Margalef指数无显著变化，其均值约为1.00；2015年7月，Margalef指数有所升高。梅梁湾Margalef指数在清淤后6个月内下降明显，其均值由0.067降至0.006，此后逐渐恢复，呈波动变化趋势，可能受到不同季节采样时间及采样点空间差异的影响。两个湖区不同采样点Margalef指数空间异质性较大，环保清淤4 a后，2018年8月竺山湾5号采样点Margalef指数达到0.025，而11号采样点仅0.003。

——Pielou指数和Simpson指数。如图2所示，Pielou指数和Simpson指数变化趋势较为一致，在环保清淤后均呈现升高趋势，表明环保清淤对区域底栖动物丰度有一定改善。在2016年8月，梅粱湾Pielou指数和Simpson指数出现显著降低，可能与2016年太湖流域大洪水影响有关^[23]，洪水冲刷改变湖泊底质，破坏底栖动物原有栖息地，同时洪水后梅粱湾水质恶化^[24]，进而影响底栖动物的群落结构和物种多样性。湖泊底栖动物群落丰富度易受到湖水容量变化带来的影响，太湖水位受人为调控影响较大，可能造成自然生境趋于单一化，同时可能使得部分底栖动物无法适应人为扰动引起的环境变化而消失^[25]。

竺山湾和梅粱湾环保清淤深度为30~40 cm，是底栖生物以及其他水生生物的主要活动场所。环保清淤不可避免地会将底泥中的底栖生物一并清除，可能会造成对底栖生物群落结构的暂时性的破坏作用。不同区域环保清淤前后底栖动物丰度变化表现出一定差异，其中梅粱湾在环保清淤实施后各丰度指标均呈现显著降低，但在6个月后其底栖动物丰度开始恢复，并逐步达到稳定。竺山湾环保清淤后各丰度指标变化不一，且Margalef指数和Pielou指数有一定升高趋势，可能是竺山湾环保清淤面积较大，采样点空间异质性较大，同时未清淤区域底栖动物迁移及清淤区域底栖动物恢复总量较大。清淤区域的底栖生物是具有自恢复能力的，可随着时间的延长，逐步恢复甚至超过未清淤时的生物多样性。这可能是由于底泥疏浚清除了表层重污染底泥，湖底良性生境得到改善 (氧还原电位、溶解氧浓度) ，利于生物的繁殖和恢复^[10]。竺山湾和梅粱湾实施环保清淤后，底泥污染及水体富营养化水平仍较高，与清淤前相比底栖动物结构的丰富性差异较小。

物种多度指的是群落中某一物种的个体数量或种群密度，用来度量该物种在群落中的优势度或稀有度。物种多度是生态系统健康和稳定性的重要指标之一，对维持生态平衡和功能至关重要。本研究选取多度值和相对多度来表征研究区底栖动物多度。

1) 底栖动物多度值。2013—2018年10次调查中，竺山湾和梅粱湾底栖动物密度分别为471~3 122 ind·m⁻²和440~2 908 ind·m⁻²，其均值分别为1 233和1 325 ind·m⁻²。在竺山湾环保清淤前，底栖动物密度较高，均值为1 941 ind·m⁻²，其中2013年9月底栖动物密度达到3 279 ind·m⁻²；在清淤后，竺山湾底栖动物密度下降明显，平均值为954 ind·m⁻²。梅粱湾环保清淤后底栖动物密度呈增加趋势，特别是清淤6个月后底栖动物密度增加显著，清淤后底栖动物密度均值达到1 402 ind·m⁻²，而清淤前仅为648 ind·m⁻²。底栖动物密度呈现一定的季节变化规律，春、秋季较高，夏季较低，2014年6月、2015年7月及2018年5月3次调查结果底栖动物密度均较低。

不同类型底栖动物中，竺山湾环保清淤前寡毛类密度最大，均值为1 038 ind·m⁻²，占总密度的52%。在清淤后，除昆虫纲密度未显著降低外，其他类型底栖动物密度均下降，寡毛类和软体动物密度较大，其均值分别为360和298 ind·m⁻²，占比分别达到36%和32%。梅粱湾清淤前寡毛类、甲壳类、多毛类和软体动物密度密度分别为203、144、181和104 ind·m⁻²，清淤后其对应密度平均值分别为837 ind·m⁻²，甲壳类密度平均为405 ind·m⁻²，多毛类密度为81 ind·m⁻²，软体动物密度为42 ind·m⁻²。清淤前后底栖动物的变化主要表现为多毛类和软体动物密度有所降低，但寡毛类和甲壳类密度明显增加，使得底栖动物总密度增加显著。环保清淤对个体较大的软体动物干扰较大，同时密度较低的种类或稀有种在清淤后可能大量减少，而优势种或者主导性的种类在清淤后恢复得比较快^[8-9]。

寡毛纲底栖动物能在低氧、无光等恶劣条件下生存，是反映水体污染状况的重要指标。本研究采集到的寡毛纲主要有苏氏尾鳃蚓、水丝蚓属、管水蚓属，其中水丝蚓属数量占比最高。如图3所示，竺山湾环保清淤后寡毛纲密度有明显下降，清淤前3号采样点寡毛纲密度最高值达2 976 ind·m⁻²，清淤后最高值仅为592 ind·m⁻²。与竺山湾不同，梅梁湾采样点在环保清淤工程实施后寡毛纲底栖动物密度明显增加，其中1号采样点寡毛纲密度清淤前仅为312 ind·m⁻²，清淤后最大值为2 608 ind·m⁻²。清淤后寡毛纲密度较清淤前有所增加，一方面是湖泊底泥沉积物中的营养盐仍较高，能满足其生长需求，另一方面寡毛纲是受干扰系统恢复过程中的先锋种类，其适应性和再生能力较强^[5]。

2) 底栖动物相对多度。竺山湾和梅粱湾底栖动物优势属及其优势度分别见表3和表4。竺山湾寡毛纲的水丝蚓属和双壳纲的河蚬为常年优势属，其环保清淤前后优势度均值分别为0.55和0.17、0.39和0.25，水丝蚓属优势度有所降低，而河蚬优势度增加。环保清淤前竺山湾昆虫纲的环足摇蚊属、长足摇蚊属和太湖大螯蜚其优势度也超过0.1，其中环足摇蚊属仅2013年4月调查时出现。在清淤后，长足摇蚊属优势度有所增加，其优势度均值达到0.21，同时铜锈环棱螺、摇蚊属和前突摇蚊属为环保清淤后才出现。

梅粱湾优势属主要为双壳纲的河蚬，寡毛类的水丝蚓属、苏氏尾鳃蚓属，多毛类的齿吻沙蚕、sp3，昆虫纲的小摇蚊属，以及甲壳动物的太湖大螯蜚、杯尾水虱及米虾属，其中水丝蚓属为常年最优势属，其优势度均值为0.45。在清淤后，第一次调查显示sp3优势度显著增加，但之后几次调查sp3均未达到优势属的状态，摇蚊属和前突摇蚊属仅在2015年7月调查中达到优势属状态，其优势度分别为0.15和0.14，铜锈环棱螺仅在最后一次调查中达到了优势属的状态。太湖大螯蜚在环保清淤后成为优势属，其优势度均值达到0.17。

不同区域不同调查时间的底栖动物优势属及其优势度存在显著差异，竺山湾常年优势属为水丝蚓属和河蚬，而梅粱湾主要为水丝蚓属，环保清淤后梅粱湾其主要优势属为水丝蚓属和太湖大螯蜚。以2015年7月调查为例，竺山湾优势属为水丝蚓属、河蚬、太湖大螯蜚及昆虫纲的摇蚊属和前突摇蚊属，其中昆虫纲优势度达到0.29，而梅粱湾优势属为水丝蚓属、河蚬、太湖大螯蜚，无昆虫纲。营养水平、底质类型及水生植被的分布是决定太湖大型底栖动物群落结构及多样性的关键因子^[26]。水丝蚓属在竺山湾和梅粱湾清淤前后均是主要优势属，且梅粱湾在清淤后水丝蚓属优势度不断增加，主要原因是环保清淤虽然短期内显著削减了底泥沉积物中的氮磷营养盐和有机质质量浓度，但受外源污染输入及底质污染物赋存影响，清淤后底泥污染物仍处于较高水平，水丝蚓属因耐受于有机物被分解而造成的低氧甚至缺氧环境，其优势度呈增加趋势^[27] 。竺山湾河蚬优势度均值达到0.25，其空间分布格局取决于生境类型和底质性质，蔡永久等^[28]在太湖研究中发现，河蚬在淤泥底质、富营养化严重的区域密度相对较低。

本研究选取BI指数、BPI指数和BMWP指数来表征底栖动物的耐污能力，竺山湾和梅梁湾2013—2018 年底栖动物耐污能力指数见图4。

——BI指数。竺山湾底栖动物BI指数为4.87~9.38，均值为7.05；在环保清淤前，竺山湾底栖动物BI指数均值为7.61，而清淤后降至6.71。根据表1的BI评价标准，竺山湖底栖动物耐污能力由“较差”转变为“一般”。梅梁湾底栖动物BI指数在环保清淤后有一定增加趋势，其均值从6.54增至7.88，由“一般”变为 “较差”。

——BPI指数。竺山湾环保清淤后各采样点BPI指数出现下降，其均值从0.67降至0.48，由“β-中等污染”转为“轻污染”；在清淤后，不同点位变化情况有所差异，其中4号采样点在“β-中等污染”和“轻污染”中波动，而1、2、3和5号等采样点虽然BPI值有所波动，但整体处于“β-中等污染”状态。梅梁湾环保清淤前后BPI指数均值分别为0.49和0.68，环保清淤后整体均处于“β-中等污染”状态， 其中2016年8月BPI指数达到1.11。

——BMWP指数。在环保清淤前，竺山湾BMWP指数均值为28.2，实施清淤后降为26.2。清淤前后均处于“轻污染”状态，清淤1 a后BMWP指数下降显著，而2016年均值仅为13.75，达到“中污染”状态。梅粱湾环保清淤前后整体均处于“中污染”状态，其BMWP指数均值为19.22。其中2016年8月BMWP指数仅为6，达到“重污染”状态。

不同生物指数对同一区域的耐污能力评价结果会存在不一致的情况^[20]。竺山湾环保清淤实施后BI指数、BPI指数和BMWP指数值均呈下降趋势，但其对应污染状况评价分别是改善、改善和恶化。不同区域环保清淤前后底栖动物耐污能力也表现出一定差异，实施清淤后竺山湾各耐污能力指数均下降。而梅粱湾BI指数和BPI指数却呈现增加趋势，一方面可能是梅粱湾仅环保清淤前采集了5个采样点数据，而实施清淤后仅采集了1号和2号采样点，底栖动物分别可能存在空间差异；另一方面梅粱湾环保清淤面积约1.5 km²，受相邻未清淤区域耐污能力较强的底栖动物迁入影响较大，清淤后其底栖动物优势属为耐污值高的水丝蚓属，2016年8月其优势度达到0.89。在底泥污染较重及水体富营养化较高的区域，底栖动物类群趋向单一，且优势种从大个体的种类 (如腹足纲、双壳纲) 转变为小个体的耐污种类 (如摇蚊幼虫、寡毛类) ，底栖动物的多样性也显著降低。这主要是因为小个体的种类对环境的适应能力较强，而大部分大个体种类耐污能力弱、生活周期较长，种群恢复易受到环境条件的限制^[29]。富营养区沉积物粒径偏细，粒径范围较窄，使得底质生境的异质性较低，难以支持更多种类的生存，同时有机质丰富、分解作用强烈导致该区域溶解氧较低，限制了敏感种类的生存，而耐污能力较强的颤蚓类则大量繁殖，成为绝对优势种^[26]。

1) 2013—2018年期间研究区域共采集到大型底栖无脊椎动物共计3门7纲41属 (种) ，环保清淤后底栖动物总分类单元数总体呈现下降趋势。不同区域环保清淤前后底栖动物丰度变化表现出一定差异，其中梅粱湾在环保清淤实施后Shannon-Wiener指数、Margalef指数、Pielou指数和Simpson指数均呈现显著降低，清淤6个月后其底栖动物丰度开始恢复，并逐步达到稳定；而竺山湾环保清淤后各丰度指标变化不一，Margalef指数和Pielou指数有一定升高趋势。

2) 环保清淤前竺山湾底栖动物密度均值为1 941 ind·m⁻²，清淤后降至954 ind·m⁻²。梅粱湾环保清淤后底栖动物密度呈增加趋势，均值达到1 402 ind·m⁻²。清淤前后底栖动物的变化主要表现为多毛类和软体动物密度有所降低，但寡毛类和甲壳类密度明显增加。竺山湾寡毛纲的水丝蚓属和双壳纲的河蚬为常年优势属，其环保清淤前后优势度均值分别为0.55和0.17、0.39和0.25，环保清淤后梅粱湾其主要优势属为水丝蚓属和太湖大螯蜚。

3) 实施清淤后短期内清淤区域底栖动物耐污能力增加，但受底泥污染状况和外源输入等因素影响，清淤4 a后竺山湾和梅粱湾底泥污染程度仍较重，BI指数、BPI指数和BMWP指数等耐污能力指标整体仍处于中污染状态，优势属以水丝蚓属为主，底栖动物分类单元数下降，竺山湾底栖动物密度减少，梅粱湾底栖动物丰度值下降但总密度增加。