淺談于橋水庫生態(tài)環(huán)境變化

孫靜

[摘要]于橋水庫是天津市重要飲用水水源地，控制流域2060平方公里，只有432平方公里在天津境內(nèi)。近年受河北省上游來水水質(zhì)影響，于橋水庫生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，水體自凈能力減弱。本文通過分析于橋水庫生態(tài)環(huán)境演變過程，提出目前于橋水庫生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)。

[關(guān)鍵詞] 生態(tài)環(huán)境? 演替

1. 前言

于橋水庫是天津市重要飲用水水源地，位于薊州區(qū)城東，控制流域2060平方公里，只有432平方公里在天津境內(nèi)。于橋水庫來水的主要途徑是引灤上游潘家口、大黑汀水庫輸水和流域匯水。自1959年建庫，運(yùn)行五十多年來所有生物與其周圍環(huán)境因素已構(gòu)成了一個完整的生態(tài)系統(tǒng)。1983年引灤入津開始至八十年代末期，水庫水質(zhì)良好。但進(jìn)入九十年代，水質(zhì)開始呈現(xiàn)下降趨勢，特別是隨著入庫水源潘家口水庫、大黑汀水庫自身營養(yǎng)鹽負(fù)荷增大、輸水沿線及水庫周邊的污染加劇，于橋水庫水質(zhì)污染問題越來越突出，水體富營養(yǎng)化趨勢加劇，自凈能力減弱。

2. 于橋水庫生態(tài)系統(tǒng)演替

（1）于橋水庫水質(zhì)指標(biāo)分析

通過分析，2009-2016年磷酸根離子的濃度也明顯高于1987和1988年的水平，但是其在2009-2014年間呈現(xiàn)逐漸下降的趨勢，這與浮游藻類生物量的變化趨勢相反，表明浮游藻類的快速生長增加了對磷酸根的利用能力。但是2016年藻類對磷酸根的截留沒有導(dǎo)致磷酸根濃度的降低，即使夏季藻類大量生長階段，水體中依然存在著大量的磷酸根離子。另外水草的減少，不能有效固定沉積物中磷酸鹽，導(dǎo)致磷酸鹽的釋放也會部分貢獻(xiàn)于磷酸根離子的增加。

2009-2016年于橋水庫水體總磷變化，總磷明顯高于1987和1988年的水平，呈現(xiàn)明顯的增加趨勢，特別是2014-2016年，總磷增加趨勢更為明顯。在空間上，各點(diǎn)位間受調(diào)水影響有所差異，但總體上均顯著增加，在2016年夏季達(dá)到峰值，特別是放水洞和庫心西兩個點(diǎn)位的總磷濃度隨著藻類顆粒量的變動而變動，表明了藻類堆積和輸出對總磷濃度的影響。根據(jù)曲線拐點(diǎn)位置，可以發(fā)現(xiàn)總磷的變化主要發(fā)生在2015年夏季。近兩年于橋水庫總磷有下降趨勢。

通過分析2009-2016年于橋水庫水體總氮變化，總氮明顯高于1987和1988年的水平，其沒有呈現(xiàn)單調(diào)的增加趨勢，而是呈現(xiàn)先升高再降低的單峰模式，其中在2013年總氮濃度最高，達(dá)到約5 mg/L。在空間上，峰山南和庫心東最高，其他點(diǎn)位的總氮水平相對較低，但是所有點(diǎn)位的時間變化趨勢相同。近兩年于橋水庫總氮依然居高不下。

隨著水體營養(yǎng)元素含量的變化，水體中的藻類和水體的特性也發(fā)生了顯著的變化。2009-2016年于橋水庫水體葉綠素的變化呈現(xiàn)明顯的增加趨勢，這意味著水體的藻類呈現(xiàn)明顯的增加趨勢，特別是2014年以后，浮游藻類快速生長，葉綠素濃度明顯增加，峰山南增加最為顯著，其次是庫心東，庫心南和庫心西的變化趨勢最為緩慢，放水洞前的葉綠素濃度在2016年夏季有較為顯著的升高。 浮游藻類的演變分析

磷是于橋水庫藻類生物量增加的長期變化驅(qū)動因子。雖然氮不是于橋水庫藻類大量增殖主導(dǎo)因素，但是，當(dāng)磷的濃度不斷升高而導(dǎo)致藻類增加時，氮的濃度將隨藻類胞內(nèi)氮素的增加而增加，氮素的增加凸顯，特別是近兩年，于橋水庫藻類生物量與氮素的顯著相關(guān)性較好。

（2）于橋水庫藻類指標(biāo)分析

2009-2015年于橋水庫共檢出154種（屬）浮游藻類，其中2011和2012年無種屬數(shù)據(jù)，其中綠藻種類最多，其次是硅藻和藍(lán)藻。各年間組成差異顯著，2009年的優(yōu)勢種為微囊藻，2010年優(yōu)勢種為綠藻中的小球藻和柵藻，2013年藍(lán)藻無明顯優(yōu)勢種，綠藻中小球藻為優(yōu)勢種，2014-2016年微囊藻為優(yōu)勢種，但是微囊藻屬內(nèi)的演替較為頻繁，銅綠微囊藻、惠氏微囊藻和綠色微囊藻分別于不同時期占據(jù)優(yōu)勢地位。

通過歷史數(shù)據(jù)對比分析，于橋水庫中藻類的季節(jié)演替規(guī)律總體上趨勢相同，均以春、夏、秋、冬四季對應(yīng)硅藻-綠藻-藍(lán)藻-綠藻-硅藻的總體演替規(guī)律。但有別于歷史數(shù)據(jù)的是，演替的發(fā)生時間和演替從發(fā)生到完成的時長發(fā)生了變化，2015年11月至2016年3月中旬硅藻一直處于優(yōu)勢地位，這一情況與歷年基本吻合，但是此后硅藻-綠藻，綠藻-藍(lán)藻的演替僅為期2個月的時間，藍(lán)藻的微囊藻在2016年的5月中旬就已接替綠藻成為了水庫絕大多數(shù)區(qū)域的優(yōu)勢種，這一現(xiàn)象略不同于歷史同期的。此外，近兩年于橋水庫出現(xiàn)偽魚腥藻，產(chǎn)生嗅味物質(zhì)，影響城市供水安全。

（3）于橋水庫水生植物分析

2010年于橋水庫的水生植被分布較廣，2011年生物量有所下降，2014和2015年水生植被的生物量較高，分布較廣，但是到2016年除菹草外的水生植被分布面積急劇下降。整體看來，于橋水庫水生植物分布面積及生物量受年內(nèi)水位波動影響較大，特別是春季的水位高低。此外，庫區(qū)沉水植物種類單一，主要以菹草為主，不利于全年水生植被對水質(zhì)的凈化。

自2014年以來，由于大黑汀水庫水質(zhì)惡化，秋冬季入庫水質(zhì)差，導(dǎo)致冬、春季于橋水庫硅藻、綠藻暴發(fā)，影響了水體透明度，進(jìn)而影響到水生植物的萌發(fā)、生長;與之相對應(yīng)，而在此期間，于橋水庫水生植物生物量發(fā)生了很大變化，2014年北岸水生植物生物量與2010年相比減半，2016年3-5月雖然菹草長勢異常旺盛，水體透明度最大達(dá)到3.5米，但是這一期間北岸的微齒眼子菜、茨藻、輪藻消失、狐尾藻等水生植物僅為零星生長分布。

3.于橋水庫生態(tài)系統(tǒng)狀態(tài)分析

于橋水庫在2014年開始進(jìn)入增值轉(zhuǎn)換期，到2016年接近完成轉(zhuǎn)換，跟國內(nèi)的大型富營養(yǎng)化湖泊相比，于橋水庫處于剛剛進(jìn)入濁水態(tài)穩(wěn)態(tài)階段。

在大型自然湖泊中，狀態(tài)轉(zhuǎn)換的過程（包括營養(yǎng)鹽增加的逐步累積過程）通常持續(xù)時間較長，這一過程持續(xù)時間長短視人類干擾程度而定，中等干擾強(qiáng)度以下在15-20年，中等干擾強(qiáng)度以上在5-10年，這主要是受污染過程的快慢影響，如康斯坦茨湖的轉(zhuǎn)換過程持續(xù)近20年。于橋水庫的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程明顯快于眾多的自然湖泊，于橋水庫受上游大量調(diào)水，而且是調(diào)進(jìn)大量污水，其的逆向轉(zhuǎn)變（n1-n4）過程較快，即5-10年之內(nèi)，或更快;要想實(shí)現(xiàn)快速正向轉(zhuǎn)變（n4-n1）可能也要快于其他湖泊，這是因為庫區(qū)水位很大程度上可以人工控制，這是一個有利條件，但是草藻轉(zhuǎn)化的恢復(fù)努力需要趕在水生植物種源完全喪失之前盡早開始。實(shí)現(xiàn)快速正向轉(zhuǎn)變至少需要持續(xù)5年的調(diào)控時間。

結(jié)語：通過于橋水庫水質(zhì)、浮游藻類演變分析，表明于橋水庫的狀態(tài)轉(zhuǎn)換過程（草→藻）明顯快于眾多的自然湖泊，在大型自然湖泊中，這一過程持續(xù)時間長短視人類干擾程度而定，中等干擾強(qiáng)度以下在15-20年，中等干擾強(qiáng)度以上在5-10年，這主要是受污染過程的快慢影響。于橋水庫受引灤上游大量調(diào)水影響，而且是調(diào)進(jìn)大量營養(yǎng)鹽濃度較高水體，其逆向轉(zhuǎn)變（草→藻）過程較快，即5-10年之內(nèi)，或更快。要想實(shí)現(xiàn)快速正向轉(zhuǎn)變（藻→草）可能也要快于其他湖泊，這是因為庫區(qū)水位很大程度上可以人工控制，這是一個有利條件，但是草-藻轉(zhuǎn)化的恢復(fù)努力需要趕在水生植物種源完全喪失之前盡早開始，實(shí)現(xiàn)快速正向轉(zhuǎn)變至少需要持續(xù)5年的調(diào)控時間。