淺談于橋水庫生態環境變化

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。近年受河北省上游來水水質影響，于橋水庫生態系統遭到破壞，水體自凈能力減弱。本文通過分析于橋水庫生態環境演變過程，提出目前于橋水庫生態系統狀態。

[關鍵詞] 生態環境? 演替

1. 前言

于橋水庫是天津市重要飲用水水源地，位于薊州區城東，控制流域2060平方公里，只有432平方公里在天津境內。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，運行五十多年來所有生物與其周圍環境因素已構成了一個完整的生態系統。1983年引灤入津開始至八十年代末期，水庫水質良好。但進入九十年代，水質開始呈現下降趨勢，特別是隨著入庫水源潘家口水庫、大黑汀水庫自身營養鹽負荷增大、輸水沿線及水庫周邊的污染加劇，于橋水庫水質污染問題越來越突出，水體富營養化趨勢加劇，自凈能力減弱。

2. 于橋水庫生態系統演替

（1）于橋水庫水質指標分析

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，導致磷酸鹽的釋放也會部分貢獻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，各點位間受調水影響有所差異，但總體上均顯著增加，在2016年夏季達到峰值，特別是放水洞和庫心西兩個點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。根據曲線拐點位置，可以發現總磷的變化主要發生在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，其沒有呈現單調的增加趨勢，而是呈現先升高再降低的單峰模式，其中在2013年總氮濃度最高，達到約5 mg/L。在空間上，峰山南和庫心東最高，其他點位的總氮水平相對較低，但是所有點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。

隨著水體營養元素含量的變化，水體中的藻類和水體的特性也發生了顯著的變化。2009-2016年于橋水庫水體葉綠素的變化呈現明顯的增加趨勢，這意味著水體的藻類呈現明顯的增加趨勢，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動因子。雖然氮不是于橋水庫藻類大量增殖主導因素，但是，當磷的濃度不斷升高而導致藻類增加時，氮的濃度將隨藻類胞內氮素的增加而增加，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性較好。

（2）于橋水庫藻類指標分析

2009-2015年于橋水庫共檢出154種（屬）浮游藻類，其中2011和2012年無種屬數據，其中綠藻種類最多，其次是硅藻和藍藻。各年間組成差異顯著，2009年的優勢種為微囊藻，2010年優勢種為綠藻中的小球藻和柵藻，2013年藍藻無明顯優勢種，綠藻中小球藻為優勢種，2014-2016年微囊藻為優勢種，但是微囊藻屬內的演替較為頻繁，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優勢地位。

通過歷史數據對比分析，于橋水庫中藻類的季節演替規律總體上趨勢相同，均以春、夏、秋、冬四季對應硅藻-綠藻-藍藻-綠藻-硅藻的總體演替規律。但有別于歷史數據的是，演替的發生時間和演替從發生到完成的時長發生了變化，2015年11月至2016年3月中旬硅藻一直處于優勢地位，這一情況與歷年基本吻合，但是此后硅藻-綠藻，綠藻-藍藻的演替僅為期2個月的時間，藍藻的微囊藻在2016年的5月中旬就已接替綠藻成為了水庫絕大多數區域的優勢種，這一現象略不同于歷史同期的。此外，近兩年于橋水庫出現偽魚腥藻，產生嗅味物質，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水位波動影響較大，特別是春季的水位高低。此外，庫區沉水植物種類單一，主要以菹草為主，不利于全年水生植被對水質的凈化。

自2014年以來，由于大黑汀水庫水質惡化，秋冬季入庫水質差，導致冬、春季于橋水庫硅藻、綠藻暴發，影響了水體透明度，進而影響到水生植物的萌發、生長;與之相對應，而在此期間，于橋水庫水生植物生物量發生了很大變化，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.于橋水庫生態系統狀態分析

于橋水庫在2014年開始進入增值轉換期，到2016年接近完成轉換，跟國內的大型富營養化湖泊相比，于橋水庫處于剛剛進入濁水態穩態階段。

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

結語：通過于橋水庫水質、浮游藻類演變分析，表明于橋水庫的狀態轉換過程（草→藻）明顯快于眾多的自然湖泊，在大型自然湖泊中，這一過程持續時間長短視人類干擾程度而定，中等干擾強度以下在15-20年，中等干擾強度以上在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水影響，而且是調進大量營養鹽濃度較高水體，其逆向轉變（草→藻）過程較快，即5-10年之內，或更快。要想實現快速正向轉變（藻→草）可能也要快于其他湖泊，這是因為庫區水位很大程度上可以人工控制，這是一個有利條件，但是草-藻轉化的恢復努力需要趕在水生植物種源完全喪失之前盡早開始，實現快速正向轉變至少需要持續5年的調控時間。