扎龙湿地的水环境特征及其对珍稀水禽的影响

王文锋，罗金明，王永洁，逄世良，高忠燕，王治良

（1.扎龙国家级自然保护区管理局，黑龙江 齐齐哈尔 161005；2.齐齐哈尔大学 理学院，黑龙江 齐齐哈尔 161006）

扎龙湿地位于我国温带半湿润半干旱季风气候区，属于典型的农牧交错带。该区域的生态功能表现出非常脆弱的特征，在受到外界干扰和影响下，湿地的生态功能很容易衰退而影响着鹤类的生态健康以及湿地生物的多样性［1］。近几十年随着区域气候变化及人类活动剧烈的影响，扎龙湿地的水文格局已经发生了深刻的变化［2］。水环境的变化将会引起湿地生态功能减弱，直接影响鹤类等生存和繁殖。研究表明，扎龙湿地的水质已经遭到不同程度的污染［3，4］，水体中的有毒元素（重金属元素）的含量也逐渐增多，且沿着湿地生态系统食物链越高等的生物体内累积越多［5］。湿地底泥和水中重金属的含量直接关系着雌亲鸟和雏鸟的健康状况。部分重金属经过体内代谢后在羽毛聚集导致羽毛富集重金属水平往往较高［6］。可见，通过研究鹤类壳和羽毛可以反映雌亲体内以及雏鸟的重金属的累积水平。近年来，学者对扎龙湿地土壤的渗透性、生态补水的安全阈值，以及对芦苇等植被生长的影响进行了专门研究［7－11］。但是对鹤类栖息地的生态健康以及鹤的生态健康尚缺乏深入的研究。

本研究目的旨在探讨在现代水环境条件下，扎龙湿地保护区内珍稀动物栖息地各组成要素的特征及其近期的变化特征，通过探讨现代水环境对鹤类生态健康状况的影响并做出评价，为湿地保护和管理提供参考。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

扎龙国家级自然保护区地处黑龙江省西部松嫩平原、乌裕尔河下游湖沼苇草地带，位于齐齐哈尔市的铁锋区、昂昂溪区、富裕县、泰来县和大庆市的林甸县、杜尔伯特蒙古族自治县的交界地域（123°51′—124°37′E，46°48′—47°32′N），总面积2 100 km2。保护区内丹顶鹤、白枕鹤等珍贵、稀有野生动物资源十分丰富，原生性东北亚内陆湿地生态系统特征显著，在我国自然保护区网络中具有典型意义。孕育着以水禽为主的鸟类共计296种，其中国家重点保护鸟类就有35种之多［7］。它的芦苇沼泽湿地面积居亚洲第一位。扎龙湿地核心区面积700 km2，是扎龙湿地中保存最完整、最原始、生态环境最具典型性和代表性的芦苇沼泽湿地。保护区的丹顶鹤、白枕鹤有80%以上在这里筑巢繁殖。同时扎龙湿地对保障松嫩平原的生态环境和当地社会经济可持续发展起着重要的作用。

1.2 研究方法

在扎龙湿地选择10个主要水库／水泡（东升水库、扎龙湖、吐木可小桥、六支干、八支干、九支干、克钦湖、东汗潭、小黑山和龙泡）分别于2009年10月和2010年5月进行了水样采集和分析。水质监测项目有矿化度（TDS）、总磷（TP）、总氮（TN）、高锰酸盐指数（CODMn）、五日生化需氧量（BOD5）、溶解氧（DO）和pH值。

水质评价标准执行国家地表水质量GB3838－2002。

在2009年10月和2010年5月收集研究区湿地生态系统中水体、底泥和鱼，常见水禽的羽毛、蛋壳以及粪便于室内测定其重金属含量，收集对象包括丹顶鹤、白鹳、白枕鹤等，测定项目包括Cr、Mn、Ni、Cu、Zn、As、Sr、Cd、Sn和 Hg。测定采用电感耦合等离子体质谱仪（ICPMs－500ce型）。室内用浓硫酸－高氯酸混合消解后定容，以电感耦合等离子体质谱仪测定其重金属浓度。

2 结果与讨论

2.1 湿地水文地质特征

扎龙湿地为乌裕尔河下游尾闾湖形成的苇草湖沼。末次冰期时期在松嫩平原西部的沙带受嫩江的改造，在扎龙地区留下众多牛轭湖，后期由于构造抬升嫩江河道西迁，乌裕尔河成为内流河，其尾闾湖最后演化成为现在的扎龙湿地［12］。洪泛期间嫩江水分以及来自乌裕尔河的水大量进入扎龙湿地。在气候干旱期，嫩江沿岸的堤坝则阻断水流进入扎龙湿地；另一方面，乌裕尔河上游沿江的大大小小的水库截留直接导致扎龙湿地水分补给匮乏。扎龙湿地位于我国温带半湿润半干旱季风气候区，春秋季节蒸发强烈、气候干旱是该地区典型的特征。扎龙湿地近4年的平均蒸发量为1 285.4mm，年平均降雨量为459.7mm。蒸发量为降雨量的2.8倍，并且降雨量年内分布不均，6—8月的降雨量占全年的70%以上。4月和5月的降雨量仅为全年的14%。春秋季为扎龙地区全年最大的蒸发时段。

扎龙湿地与连环湖是在风成沙丘上形成的沼泽地，是整个嫩江流域生态环境最脆弱的一个关键区。一旦湿地消失，将导致这个地区的盐碱化和沙漠化迅猛发展，对整个松嫩平原西部地区的生态环境造成严重影响。水是湿地生态系统形成及其功能维持的重要因素。在气候变化与人类活动双重影响下，扎龙湿地水资源短缺导致了该地区生态退化。

2.2 水质变化趋势

扎龙湿地水体的变化特征已经引起了学者和湿地管理者的高度关注。有学者对1999、2000年扎龙湿地部分地区的水质进行的专项研究［13］发现：扎龙湿地水体的有机污染和富营养化较重，表现为高锰酸盐指数、总磷和总氮超标。为进一步跟踪近年扎龙湿地水质的变化趋势，于2009年和2010年2次对该地区水质进行了测定（表1和表2）。水质监测结果表明，扎龙湿地水质特征存在年内变化和空间上的差异性。总体上看，该地区水体有机污染较重，并且富营养化，各项指标（除CODMn外）的含量最高的时期都为Ⅴ级，都远远大于国家对湿地水质Ⅱ的要求。另外，农业活动较频繁地区的扎龙湖的水质污染最重，例如总磷和总氮分别比Ⅴ级标准下限还超标12倍和15倍，与2000年相比，东升水库的溶解氧升高了1.1倍，TP和TN也有明显的升高。可见，扎龙湿地水环境总体上是呈逐年上升趋势变化。

表1 扎龙湿地主要湖泊水体的各种指标含量

表2 扎龙湿地主要湖泊水体的水质等级

水体污染的主要来源有工业废水、农业施用的农药和化肥，及城镇生活污水。上游城市的发展使工业、生活污水量和污染负荷都在增加，2002年排入乌裕尔河最终进入扎龙湿地的工业废水总量为2 045.9万t，生活废水为968.3万t［13］。随着经济发展和资源不断开发，区内建立了繁荣、东升及江东灌区，灌区面积逐年扩大，农药、化肥的施用量也不断增加，加上流域降水高度集中在6—9月，与农业生产活动具有同期性，加大了农田径流污染负荷量。此外，湿地内泥炭层和腐殖质层积累大量的污染物，在水文条件改变的情况下，成为水体污染物的内部来源。在污染物增加的同时，乌裕尔河径流量减少，使下游湿地水体的自我稀释能力下降，十分容易受到外界环境的影响，水质波动性大。在枯水期点源污染是湿地污染物的主要来源；而在强径流条件下，面源污染强度大大增加，使湿地水质甚至比一般时期还差。湿地具有很强的自我净污能力，但其自净能力受湿地水文条件影响较大。野外调查发现，湿地水位与氮磷等营养物质之间存在结构性对应关系：高水位水体中营养物质浓度较低。由于湿地来水量的下降，改变了湿地内部的生态过程，影响了植物和微生物的活性，导致其对污染物的净化能力下降。因此，流域降水径流的高度集中促进了污染物向湿地的输送，而湿地来水量的下降削弱了湿地对污染物的缓冲能力，湿地水体的污染呈不断加剧趋势，目前湿地内地表水体属于重营养化范围。

水是湿地生态系统形成及其功能维持的重要因素。在气候变化与人类活动双重影响下，扎龙湿地水环境的变化可能对栖息在湿地的各种飞禽产生影响。

2.3 重金属富集特征

表3是扎龙湿地水环境以及珍稀水禽体内富集的重金属含量。从表3可见，水体中重金属各项指标都低于I类水质标准，不超标，但在扎龙保护区底泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg超过其背景值。从表3来看，水体中重金属的含量很低，Cu和Ni都小于0.01 μg·kg－1。其他的重金属含量均低于国家标准。在鱼体内，重金属含量的平均值分别是水体中含量的数倍：Cu ＞500倍；Zn 208.83倍；Cr 250倍；Cd 200倍。此外，表3还表明扎龙湿地珍稀水禽中都不同程度地富集了一定量的重金属，例如丹顶鹤的羽毛富集的Cr含量高达3.52μg·kg－1，Zn的含量更是高达41.57μg·kg－1。白鹳的羽毛富集的Cr则达4.00μg·kg－1。另外，各种水禽的蛋壳也都富集一定程度的重金属元素，其中Ni、Zn、As、Sr和Hg的含量相对较高。

表3 扎龙湿地环境以及常见水禽体内重金属富集浓度 μg·kg－1

由此可见，扎龙湿地大型水禽对重金属的积累量是水中的几百倍，对其身体健康已经构成了潜在的威胁，同时湿地的水禽对其生存环境的微小变化都有极大的反应，是环境污染的重要指示。

2.4 讨论

20世纪80年代以来，乌裕尔河的沿途修建了60多座截流水库，使扎龙湿地的进水量由每年6.8×108m3锐减到0.4×108m3［13］。人为控制湿地上游的入水量而改变了扎龙湿地水环境，春秋季节上游的水不能流入扎龙湿地，造成湿地缺水。脆弱的自然生态环境和人类强烈扰动相叠加，致使扎龙湿地的水环境整体处于不断退化的过程，这必然影响湿地水质以及栖息水禽的的系统特征。湿地被农业区和工业区包围，在枯水期也正是农业和工业用水高峰期，这导致二者用水矛盾突出。大量的农业用水直接减少了下游湿地水分补给量，而且农业生产的化肥、农药以及工业废水则进入低洼的扎龙湿地富集。这将直接导致扎龙湿地水体富营养化和重金属的富集。

除此之外，扎龙湿地内建设了多项工程。大型工程破坏了湿地的自然形态，阻隔了湿地外围的水流进入湿地，造成湿地片断化、内流化，进一步加剧了缺水形势［2］。外加开垦、过度放牧等的扰动，到2002年为止，扎龙保护区内的明水及沼泽的面积仅为1.3×104hm2。扎龙湿地的核心区现有13个自然屯1 528户（共5 396人）［7］。核心区内频繁农业活动不仅扰动其生活环境，还直接干扰珍稀动物日常习性［11］。

河流对湿地水量的补给直接或间接决定了湿地的水域覆盖面积及浅埋深地下水区域的面积，进而影响湿地内芦苇面积及分布形态。水源补给量的减少使得湿地芦苇产量下降、破碎化程度加剧，并最终导致芦苇被苔草和草甸草所取代。据统计，20世纪90年代，扎龙湿地中芦苇覆盖率已由20世纪70年代前的占保护区面积的80%，下降到仅占保护区面积的40%，且芦苇密度也下降了50%以上。湿地来水量的下降，使湿地湖泡的面积减少、水深变浅、水体连通性丧失，冬季时湿地中的水体易于完全被冻结，使鱼类难以迁移到深水区越冬，打破了鱼类正常生命过程。而水质污染更是使鱼类经常发生非正常的死亡，两因素共同引起扎龙湿地鱼的种类及数量的减少，种群规模下降。如扎龙渔场在20世纪60年代产鱼量高达801t，80年代下降到不足30t，20世纪末不足10t。鹤类是扎龙湿地的主要保护物种，栖息在连片的芦苇沼泽地中，以鱼为主要食物来源，其种群数量的变化受生境状况、食物来源的影响。由于生境面积的减少、破碎度的增加及食物来源的限制，目前通过扎龙湿地迁徙的鹤类数量趋于减少。

由此启发政府和相关管理者：（1）合理解决农业用水和湿地生态需水直接的矛盾对维持湿地系统的相对稳定具有十分重要的意义；（2）减少湿地内人类活动与干扰，增强湿地内水流的通畅性，为各种保护物种提供良好的觅食环境和栖息生境。

3 结论

扎龙湿地水质特征存在年内变化和空间上的差异性。总体上看，该地区水体有机污染较重，并且富营养化，多项指标的含量最高的时期达到Ⅴ级标准。另外，农业活动较频繁的扎龙湖的水质污染最重，例如其总磷和总氮分别比Ⅴ级标准下限还超标12倍和15倍，与2000年相比，东升水库的溶解氧升高了1.1倍，TP和TN也有明显的升高。

扎龙湿地水体中重金属各项指标都低于I类水质标准，扎龙湿地底泥中Cu、Pb、Zn、Cd、Hg超过其背景值。常见水禽的食物——鱼，其体内重金属含量的平均值分别是水体中含量的数倍：Cu＞500倍；Zn 208.83倍；Cr 250倍；Cd 200倍。扎龙湿地珍稀水禽中都不同程度地富集了一定的重金属，例如丹顶鹤的羽毛富集的Cr含量高达3.52μg·kg－1，Zn的含量更是高达41.57μg·kg－1。白鹳的羽毛富集的Cr则达4.00μg·kg－1。另外，各种水禽的蛋壳也都富集一定程度的重金属元素，其中Ni、Zn、As、Sr和Hg的含量相对较高。由此可见，扎龙湿地大型水禽对重金属的积累量已经构成了潜在的威胁。湿地的退化和重金属的富集应该引起相关部门的重视。

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