杭州西湖是我國首個列入《世界遺產名錄》中的湖泊類文化遺產，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源污染和生態(tài)恢復等問題。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)修復工作中，恢復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)鹽和有機質含量高、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|非常不利于沉水植物的生長和恢復。種子萌芽和根系的發(fā)育是沉水植物恢復的關鍵，而底質條件對沉水植物的發(fā)芽、根系及營養(yǎng)獲取起到至關重要的作用。如何在重富營養(yǎng)化城市湖泊“香灰土”底質上進行底質改良和生態(tài)修復是個科學和技術難題，也是困擾西湖進一步提升水質的障礙之一。 

　　以中科院水生所吳振斌研究員學科組為主的西湖科研團隊針對西湖“香灰土”底質等不利于沉水植物恢復的技術難題，將改性礦物基材料制備成環(huán)保型復合基底改良劑和沉水植物的種植載體，研發(fā)了針對不同底質生境的生態(tài)型基底改良技術和沉水植物恢復技術（圖1），并成功應用于杭州西湖（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示范區(qū)的六年長期效應評估。 

　　研究發(fā)現基底改良技術突破了高有機質、高營養(yǎng)鹽脅迫等生境制約沉水植物恢復的瓶頸，在示范區(qū)成功恢復了苦草為主的復合沉水植物群落，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質含量，2015年沉積物總磷和有機質含量分別為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)底棲無脊椎動物群落結構，水環(huán)境質量明顯改善，透明度達到2.5m以上，加快了湖泊生態(tài)系統(tǒng)的恢復與重建，促進了水生態(tài)系統(tǒng)向清水草型轉換（圖4、圖5）。　　  

圖1 基底改良技術原理示意圖 

圖2 基底改良和沉水植物恢復施工過程

圖3 基底改良和沉水植物恢復技術工程應用示意圖 

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

圖5 西湖小南湖基底改良和沉水植物恢復示范區(qū)

　　相關研究工作近期陸續(xù)發(fā)表。研究工作得到了國家“十二五”水專項（2012ZX07101007-005）、國家自然科學基金（31830013; 51709254）、中國科學院青年創(chuàng)新促進會（2020335）、中國科學院科技服務網絡計劃（STS計劃）（KFJ-STS-ZDTP-038）、湖北省自然科學基金（2020CFB555）、中國科學院特別研究助理資助項目等項目的支持。 

　　“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。