杭州西湖是我國首個(gè)列入《世界遺產(chǎn)名錄》中的湖泊類文化遺產(chǎn)，是我國城市景觀湖泊的典型代表。杭州西湖面臨的環(huán)境問題在我國城市湖泊非常具有代表性。富營養(yǎng)化湖泊治理后期將面臨內(nèi)源污染和生態(tài)恢復(fù)等問題。這是湖泊在完成控源截污后將面臨的主要環(huán)境問題。在水生態(tài)修復(fù)工作中，恢復(fù)沉水植物是水體治理的有效途徑。生境條件的改善是沉水植物恢復(fù)的必要條件。就西湖而言，即面臨著“香灰土”的問題。西湖湖底的浮泥層和軟泥層氮磷營養(yǎng)鹽和有機(jī)質(zhì)含量高、腐殖化程度高、含水率高、極易懸浮，形似香灰，俗稱“香灰土”?！跋慊彝痢钡踪|(zhì)非常不利于沉水植物的生長和恢復(fù)。種子萌芽和根系的發(fā)育是沉水植物恢復(fù)的關(guān)鍵，而底質(zhì)條件對沉水植物的發(fā)芽、根系及營養(yǎng)獲取起到至關(guān)重要的作用。如何在重富營養(yǎng)化城市湖泊“香灰土”底質(zhì)上進(jìn)行底質(zhì)改良和生態(tài)修復(fù)是個(gè)科學(xué)和技術(shù)難題，也是困擾西湖進(jìn)一步提升水質(zhì)的障礙之一。 

　　以中科院水生所吳振斌研究員學(xué)科組為主的西湖科研團(tuán)隊(duì)針對西湖“香灰土”底質(zhì)等不利于沉水植物恢復(fù)的技術(shù)難題，將改性礦物基材料制備成環(huán)保型復(fù)合基底改良劑和沉水植物的種植載體，研發(fā)了針對不同底質(zhì)生境的生態(tài)型基底改良技術(shù)和沉水植物恢復(fù)技術(shù)（圖1），并成功應(yīng)用于杭州西湖（圖2、圖3）。開展了杭州西湖小南湖基底改良和沉水植物恢復(fù)示范區(qū)的六年長期效應(yīng)評估。 

　　研究發(fā)現(xiàn)基底改良技術(shù)突破了高有機(jī)質(zhì)、高營養(yǎng)鹽脅迫等生境制約沉水植物恢復(fù)的瓶頸，在示范區(qū)成功恢復(fù)了苦草為主的復(fù)合沉水植物群落，示范區(qū)沉水植物蓋度長期維持在95%以上，顯著降低了沉積物總磷和有機(jī)質(zhì)含量，2015年沉積物總磷和有機(jī)質(zhì)含量分別為2.94 mg/g和27.44%，2020年分別降到 1.33 mg/g和 8.08%。增大了沉水植物生物量，提高了沉積物微生物多樣性，改善了示范區(qū)底棲無脊椎動(dòng)物群落結(jié)構(gòu)，水環(huán)境質(zhì)量明顯改善，透明度達(dá)到2.5m以上，加快了湖泊生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)與重建，促進(jìn)了水生態(tài)系統(tǒng)向清水草型轉(zhuǎn)換（圖4、圖5）。　　  

圖1 基底改良技術(shù)原理示意圖 

圖2 基底改良和沉水植物恢復(fù)施工過程

圖3 基底改良和沉水植物恢復(fù)技術(shù)工程應(yīng)用示意圖 

圖4 基底改良和沉水植物恢復(fù)工程對沉積物特性、沉水植物、微生物和底棲生物的影響效應(yīng)

圖5 西湖小南湖基底改良和沉水植物恢復(fù)示范區(qū)

　　相關(guān)研究工作近期陸續(xù)發(fā)表。研究工作得到了國家“十二五”水專項(xiàng)（2012ZX07101007-005）、國家自然科學(xué)基金（31830013; 51709254）、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2020335）、中國科學(xué)院科技服務(wù)網(wǎng)絡(luò)計(jì)劃（STS計(jì)劃）（KFJ-STS-ZDTP-038）、湖北省自然科學(xué)基金（2020CFB555）、中國科學(xué)院特別研究助理資助項(xiàng)目等項(xiàng)目的支持。 

　　“Long-term study of ecological restoration in a typical shallow urban lake”，發(fā)表于Science of the Total Environment（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0048969722046034），第一作者：劉子森，通訊作者：張義； 

　　“Combined Remediation Mechanism of Bentonite and Submerged Plants on Lake Sediments by DGT Technique”發(fā)表于Chemosphere（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0045653522007299），第一作者：劉云利，通訊作者：張義； 

　　“Effects of bentonite on the growth process of submerged macrophytes and sediment microenvironment”發(fā)表于Journal of Environmental Management（https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0301479721003704），第一作者：劉云利，通訊作者：張義； 

　　“Impact of submerged vegetation, water flow field and season changes on sediment phosphorus distribution in a typical subtropical shallow urban lake: water nutrients state determines its retention and release mechanism”發(fā)表于Journal of Environmental Chemical Engineering  （https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213343722008557），第一作者：白國梁，通訊作者：張義。上述研究工作主要參與人員還有：劉碧云研究員、周巧紅研究員、吳振斌研究員等。