近日，中國科學院水生生物研究所、中國環境科學研究院、華中農業大學、英國利茲大學、日本北海道大學等合作，在各類水生態治理工程如何在大的空間格局和較長時間尺度上聯合作用，并減緩城市化對水生態系統影響的研究中取得進展。相關研究成果以Mitigation of urbanization effects on aquatic ecosystems by synchronous ecological restoration為題，發表在Water Research上。
經濟發展和城市化等人類活動加劇自然生態系統破壞和生物多樣性喪失，為了解決經濟發展和生態環境破壞之間的矛盾，生態治理/恢復工程已得到較高程度的重視和推廣。然而，經濟發展要以生態環境破壞為代價？人類社會經濟發展和自然生態如何取得平衡？水生所選取宜興市作為典型區域，收集2007年至2017年宜興市實施和維護的水生態治理工程相關信息、土地利用數據及野外采樣調查的水質、底棲動物數據，剖析了城市化進程、不同類型水生態治理工程、水質和底棲動物多樣性三者之間的量化相互作用關系（圖1）。
研究發現，2007年至2017年間宜興城市化和GDP增速明顯，水質的改善和不同類型的治理工程之間存在不同，且和投資量不一定成正比的相關關系（圖2）；而實施大量不同類型水生態治理工程，河網水體中的氨氮、總氮、總磷及大型底棲動物多樣性均有顯著提升（圖3、4）。由于治理前所處的生態系統基礎狀態不同以及生物再定殖需要更久的時間，結果顯示生物指標對水生態治理的響應似乎滯后于非生物指標。這對于深入認識生物及非生物指標對不同類型的水生態治理工程的響應力度，理解不同類型水生態治理工程所發揮的不同作用具有重要意義，并對指導水生態治理工程類型分配及投資管理等方面具有參考價值。
研究工作得到國家水污染控制專項、國家自然科學基金、中科院國際合作項目、國家留學基金等的資助。
圖1.研究區域野外采樣點及治理工程分布點位。① 宜興市2002年至2018年各類GDP增長情況；② 移動窗格法圖解：正方形方格（250 x 250 m）作為半徑6 km的移動窗格的質心，每個移動窗格包含至少3個野外采樣點位和9個水生態治理工程點位。計算每個移動窗格各類指標2007年至2017年的響應系數，包括工程指標（求和）、水質及底棲動物指標（平均值）和城市化進程指標（不透水表面積指數）。
圖2.不同類型治理工程投資量和根據具體工程量計算所得的營養鹽去除量之間的關系（a-f），箱線圖顯示投資量和污染物去除量的分布；不同水質指標對不同類型水生態治理工程的響應關系（g-l）。投資的原始單位是105元，營養鹽去除量的原始單位是104t/a，這里均用log10進行轉換。
圖3.營養鹽【-ln（2017/2007）】及底棲動物群落相關指數【ln（2017/2007）】的響應系數（a、b）；底棲動物2007和2017年β多樣性相異指數（βSOR）、周轉（βSIM）和嵌套部分（βSNE）分布圖（c）。
圖4.不透水表面積指數、不同類型工程投資量和營養鹽降低速率之間的相互作用關系。投資單位105元，營養鹽去除量的原始單位104t/a，log10轉換。
來源：中國科學院水生生物研究所
