浅谈于桥水库生态环境变化

孙静

[摘要]于桥水库是天津市重要饮用水水源地，控制流域2060平方公里，只有432平方公里在天津境内。近年受河北省上游来水水质影响，于桥水库生态系统遭到破坏，水体自净能力减弱。本文通过分析于桥水库生态环境演变过程，提出目前于桥水库生态系统状态。

[关键词] 生态环境  演替

1. 前言

于桥水库是天津市重要饮用水水源地，位于蓟州区城东，控制流域2060平方公里，只有432平方公里在天津境内。于桥水库来水的主要途径是引滦上游潘家口、大黑汀水库输水和流域汇水。自1959年建库，运行五十多年来所有生物与其周围环境因素已构成了一个完整的生态系统。1983年引滦入津开始至八十年代末期，水库水质良好。但进入九十年代，水质开始呈现下降趋势，特别是随着入库水源潘家口水库、大黑汀水库自身营养盐负荷增大、输水沿线及水库周边的污染加剧，于桥水库水质污染问题越来越突出，水体富营养化趋势加剧，自净能力减弱。

2. 于桥水库生态系统演替

（1）于桥水库水质指标分析

通过分析，2009-2016年磷酸根离子的浓度也明显高于1987和1988年的水平，但是其在2009-2014年间呈现逐渐下降的趋势，这与浮游藻类生物量的变化趋势相反，表明浮游藻类的快速生长增加了对磷酸根的利用能力。但是2016年藻类对磷酸根的截留没有导致磷酸根浓度的降低，即使夏季藻类大量生长阶段，水体中依然存在着大量的磷酸根离子。另外水草的减少，不能有效固定沉积物中磷酸盐，导致磷酸盐的释放也会部分贡献于磷酸根离子的增加。

2009-2016年于桥水库水体总磷变化，总磷明显高于1987和1988年的水平，呈现明显的增加趋势，特别是2014-2016年，总磷增加趋势更为明显。在空间上，各点位间受调水影响有所差异，但总体上均显著增加，在2016年夏季达到峰值，特别是放水洞和库心西两个点位的总磷浓度随着藻类颗粒量的变动而变动，表明了藻类堆积和输出对总磷浓度的影响。根据曲线拐点位置，可以发现总磷的变化主要发生在2015年夏季。近两年于桥水库总磷有下降趋势。

通过分析2009-2016年于桥水库水体总氮变化，总氮明显高于1987和1988年的水平，其没有呈现单调的增加趋势，而是呈现先升高再降低的单峰模式，其中在2013年总氮浓度最高，达到约5 mg/L。在空间上，峰山南和库心东最高，其他点位的总氮水平相对较低，但是所有点位的时间变化趋势相同。近两年于桥水库总氮依然居高不下。

随着水体营养元素含量的变化，水体中的藻类和水体的特性也发生了显著的变化。2009-2016年于桥水库水体叶绿素的变化呈现明显的增加趋势，这意味着水体的藻类呈现明显的增加趋势，特别是2014年以后，浮游藻类快速生长，叶绿素浓度明显增加，峰山南增加最为显著，其次是库心东，库心南和库心西的变化趋势最为缓慢，放水洞前的叶绿素浓度在2016年夏季有较为显著的升高。 浮游藻类的演变分析

磷是于桥水库藻类生物量增加的长期变化驱动因子。虽然氮不是于桥水库藻类大量增殖主导因素，但是，当磷的浓度不断升高而导致藻类增加时，氮的浓度将随藻类胞内氮素的增加而增加，氮素的增加凸显，特别是近两年，于桥水库藻类生物量与氮素的显著相关性较好。

（2）于桥水库藻类指标分析

2009-2015年于桥水库共检出154种（属）浮游藻类，其中2011和2012年无种属数据，其中绿藻种类最多，其次是硅藻和蓝藻。各年间组成差异显著，2009年的优势种为微囊藻，2010年优势种为绿藻中的小球藻和栅藻，2013年蓝藻无明显优势种，绿藻中小球藻为优势种，2014-2016年微囊藻为优势种，但是微囊藻属内的演替较为频繁，铜绿微囊藻、惠氏微囊藻和绿色微囊藻分别于不同时期占据优势地位。

通过历史数据对比分析，于桥水库中藻类的季节演替规律总体上趋势相同，均以春、夏、秋、冬四季对应硅藻-绿藻-蓝藻-绿藻-硅藻的总体演替规律。但有别于历史数据的是，演替的发生时间和演替从发生到完成的时长发生了变化，2015年11月至2016年3月中旬硅藻一直处于优势地位，这一情况与历年基本吻合，但是此后硅藻-绿藻，绿藻-蓝藻的演替仅为期2个月的时间，蓝藻的微囊藻在2016年的5月中旬就已接替绿藻成为了水库绝大多數区域的优势种，这一现象略不同于历史同期的。此外，近两年于桥水库出现伪鱼腥藻，产生嗅味物质，影响城市供水安全。

（3）于桥水库水生植物分析

2010年于桥水库的水生植被分布较广，2011年生物量有所下降，2014和2015年水生植被的生物量较高，分布较广，但是到2016年除菹草外的水生植被分布面积急剧下降。整体看来，于桥水库水生植物分布面积及生物量受年内水位波动影响较大，特别是春季的水位高低。此外，库区沉水植物种类单一，主要以菹草为主，不利于全年水生植被对水质的净化。

自2014年以来，由于大黑汀水库水质恶化，秋冬季入库水质差，导致冬、春季于桥水库硅藻、绿藻暴发，影响了水体透明度，进而影响到水生植物的萌发、生长;与之相对应，而在此期间，于桥水库水生植物生物量发生了很大变化，2014年北岸水生植物生物量与2010年相比减半，2016年3-5月虽然菹草长势异常旺盛，水体透明度最大达到3.5米，但是这一期间北岸的微齿眼子菜、茨藻、轮藻消失、狐尾藻等水生植物仅为零星生长分布。

3.于桥水库生态系统状态分析

于桥水库在2014年开始进入增值转换期，到2016年接近完成转换，跟国内的大型富营养化湖泊相比，于桥水库处于刚刚进入浊水态稳态阶段。

在大型自然湖泊中，状态转换的过程（包括营养盐增加的逐步累积过程）通常持续时间较长，这一过程持续时间长短视人类干扰程度而定，中等干扰强度以下在15-20年，中等干扰强度以上在5-10年，这主要是受污染过程的快慢影响，如康斯坦茨湖的转换过程持续近20年。于桥水库的状态转换过程明显快于众多的自然湖泊，于桥水库受上游大量调水，而且是调进大量污水，其的逆向转变（n1-n4）过程较快，即5-10年之内，或更快;要想实现快速正向转变（n4-n1）可能也要快于其他湖泊，这是因为库区水位很大程度上可以人工控制，这是一个有利条件，但是草藻转化的恢复努力需要赶在水生植物种源完全丧失之前尽早开始。实现快速正向转变至少需要持续5年的调控时间。

结语：通过于桥水库水质、浮游藻类演变分析，表明于桥水库的状态转换过程（草→藻）明显快于众多的自然湖泊，在大型自然湖泊中，这一过程持续时间长短视人类干扰程度而定，中等干扰强度以下在15-20年，中等干扰强度以上在5-10年，这主要是受污染过程的快慢影响。于桥水库受引滦上游大量调水影响，而且是调进大量营养盐浓度较高水体，其逆向转变（草→藻）过程较快，即5-10年之内，或更快。要想实现快速正向转变（藻→草）可能也要快于其他湖泊，这是因为库区水位很大程度上可以人工控制，这是一个有利条件，但是草-藻转化的恢复努力需要赶在水生植物种源完全丧失之前尽早开始，实现快速正向转变至少需要持续5年的调控时间。