生物碳匯產業控制興凱湖富營養化污染研究

摘要:興凱湖是中國陸地邊境地區最大的淡水湖，地理位置為北緯44°30′～ 45°30′和東經132°00′～ 132°50′之間。湖水最深處達10米，平均水深4米， 平均湖面高程為68.86米。2007年5月-12月對中國興凱湖魚類資源進行了系統調查，統計漁獲物2314公斤，生物學測定1504尾，經鑒定共有魚類41種，比2001年的調查數據(48種)減少7種;漁產量約為415噸，其中鱉和興凱油鱉兩種小型經濟魚類所占比例最大，約為72.3%，而主要漁獲對象翹嘴紅鲌僅占到了總產量的9.6%。興凱湖魚類的種群結構發生了改變，漁獲物個體趨向低齡化、小型化，且產量下降明顯。興凱湖魚類種質資源受到了嚴重破壞，湖水出現了不同程度的富營養化污染。

關鍵詞:興凱湖;富營養化;污染;生物碳匯

中圖分類號:F124.5 文獻標志碼:A文章編號:1673-291X(2010)02-0244-02

水體富營養化(eutrophication)是指在人類活動的影響下，生物所需的氮、磷等營養物質大量進入水庫、湖泊、河口、海灣等緩流水體，引起藻類及其他浮游生物迅速繁殖，水體溶解氧量下降，水質惡化，魚類及其他生物大量死亡的現象。在自然條件下，水體也會從貧營養狀態過渡到富營養狀態，不過這種自然過程非常緩慢。而人為排放含營養物質的工業廢水和生活污水所引起的水體富營養化則可以在短時間內出現。水體出現富營養化現象時，浮游藻類大量繁殖，形成水華。因占優勢的浮游藻類的顏色不同，水面往往呈現藍色、紅色、棕色、乳白色等。氮、磷等營養物質濃度升高，是藻類大量繁殖的原因，其中又以磷為關鍵因素。目前一般采用的指標是:水體中氮含量超過0.2-0.3ppm，磷含量大于0.01-0.02ppm，pH值7-9的淡水中細菌總數每毫升超過10萬個，表征藻類數量的葉綠素-a含量大于10μmg/L。水體中過量的氮、磷等營養物質主要來自未加處理或處理不完全的工業廢水和生活污水、有機垃圾和家畜家禽糞便以及農施化肥，其中最大的來源是農田施用的大量化肥。

水體發生水華后，浮游藻類能產生大量的毒素，加重水體污染。美國 、日本、澳大利亞、印度、加拿大、芬蘭等10多個國家，都曾報道了其湖泊、水庫中有毒水華的形成，并分離出了有毒藻株。水體富營養化、藻類污染及其毒素污染現象已經成為全球范圍內日益嚴峻的環境與公共衛生問題，越來越多的學者對此方面的研究也日趨深入。

一、 興凱湖概況

興凱湖是中國陸地邊境地區最大的淡水湖，位于中國東北邊境的黑龍江省密山市，為造山運動地殼陷落而形成的構造湖。地理位置為北緯44°30′～45°30′和東經132°00′～132°50′之間。該湖為界湖，北屬中國，南屬俄羅斯。興凱湖呈橢圓形，北寬南窄，南北長約90公里，東西寬約50公里。正常水位時湖面面積為4010平方公里，其中，中國一側約1080平方公里，占總面積的26.9%。湖水最深處達10米，平均水深4米， 平均湖面高程為68.86米。興凱湖屬于河水直接補給的湖泊，湖水位明顯地受入湖河流的水情控制。湖水從東北面溢出至松阿察河，經烏蘇里江和黑龍江注入北太平洋的鄂霍次克海。興凱湖素有“北國綠寶石”之譽，水域浩瀚，氣勢磅礴，水草叢生，餌料充足，魚類資源豐富，特別是興凱湖翹嘴紅鲌被譽為“淡水四大名魚”之一，享譽海外。但近些年由于人類活動影響，興凱湖魚類種質資源受到了嚴重破壞，湖水也出現了不同程度的富營養化污染，保護興凱湖這座天然寶庫已經變得刻不容緩。

二、興凱湖漁業資源現狀

1.魚類區系組成

經鑒定，中國興凱湖共有魚類41種，隸屬于6目11科35屬。其中鯉形目鯉科魚類最多，共有23屬27種，占全部種類的65.85%;鯰形目2科3屬5種，占總數的12.2%;鮭形目3科4屬4種，占總數的9.76%;鱸形目3科3屬3種，占總數的7.32%;七鰓鰻目和刺魚目各1科1屬1種，各占總數的2.44%。可見鯉形目鯉科魚類是興凱湖魚類組成的主體。

2.漁獲物組成

調查發現，在興凱湖漁民使用的三層掛網分為兩類，稱之為“青鱗子網”和“白魚網”。青鱗子網網目較小，一般為0.6厘米～4.0厘米，主要漁獲物對象為鱉和興凱油鱉，捕撈量平均每條船每天約200公斤。白魚網網目相對較大，一般為4～10厘米，主要漁獲物組成為紅鰭鲌、翹嘴紅鲌、蒙古紅鲌、興凱青梢紅鲌、花鱉、鯉、鯽、黃顙魚、蛇鮈、鳙、鰱和鯰魚等13種，其中按數量是興凱青梢紅鲌所占比例最大，占總數量的30.4%，翹嘴紅鲌次之。從漁獲物組成上可以看出興凱湖魚類小型化現象嚴重，以翹嘴紅鲌為例，其各年齡組的平均體長、體重都較以前有所下降。

3.種群特征及變化

種群數量明顯減少，漁產量下降。據資料記載20世紀80年代中國興凱湖年捕撈量近千噸，最高產量為1975年的1046噸，翹嘴紅鲌占總漁產量的80%以上[6]，2007年漁產量約為415噸，減少60%以上，而翹嘴紅鲌僅占總漁產量的9.6%。這說明興凱湖的漁業資源已呈枯竭狀態，翹嘴紅鲌這一名貴魚類的種質資源正在遭受到毀滅性的破壞。

漁獲物組成變化。調查顯示，興凱湖主要漁獲物為 和興凱油 兩種，而以前的主要漁獲對象翹嘴紅鲌、紅鰭鲌、蒙古紅鲌、興凱青梢紅鲌、鯉、鯽、鳙、鰱和鯰魚等種群數量都明顯減少，規格也大幅度降低。本次調查發現在大部分捕撈站這些主要經濟魚類已經不能構成漁獲量。由表3漁獲物統計可以看出，翹嘴紅鲌在數量上已經不占優勢，被興凱青梢紅鲌所代替;而在總漁產量上已被鱉和興凱油鱉這兩種小型經濟魚類所代替。這說明興凱湖魚類的種群結構正在發生變化，正逐漸向小型化發展。

魚類種類變化。黑龍江水產研究所2001年調查結果為48種[2]，分屬于5目12科，本次鑒定為41種，減少7種，分別為:梭鱸、尖頭鲌、花江魚歲、北鰍、黑龍江花鰍、唇鱉、突吻鮈等。一些魚類在興凱湖已經極其罕見，例如:烏蘇里白鮭、草魚、鱤魚、馬口魚、鱖魚等。許多魚類的數量越來越少，現在只能在龍王廟捕撈站(魚類種類最多的捕撈站)還能偶爾見到，例如:黑斑狗魚、哲羅、鳊、魴、銀鯝、細鱗斜頜鯝等。

捕撈群體小型化。以興凱湖主要漁獲對象翹嘴紅鲌為例，由數據分析來看，與1982年調查結果相比，翹嘴紅鲌3+齡魚平均體長下降10.6%，平均體重下降36.1%;4+齡魚平均體長下降24.2%，平均體重下降51.5%;5+齡平均體長下降25.9% ，平均體重下降59.5%;6+齡平均體長下降18.5%，平均體重下降46.9%。從以上數據看出，翹嘴紅鲌魚體規格顯著減小，捕撈群體呈現明顯小型化趨勢。

三、興凱湖水質現狀

興凱湖水化學主要特征指標為:總硬度1.29mmol/L，總氮25.58mg/L，總磷0.17mg/L，高錳酸鉀指數77.92mg/L。

浮游植物共計67種，以綠藻為主，占34.3%，硅藻占28.4%，藍藻占23.9%。浮游植物生物量為0.8491mg/L，硅藻最高，0.6304 mg/L，占74.2%，隱藻次之占18.3%。

浮游動物共計32種，以輪蟲為主，占43 8%，原生動物占31 2%，枝角類、橈足類各占12 5%;浮游動物生物量為3 2377mg/L，其中，橈足類的生物量最高，占78 5%;浮游動物密度為3601個/L，主要是以原生動物為主，占79 9%。

從興凱湖浮游生物種類組成、生物量、數量，結合水質理化性狀和生態條件評價，興凱湖已經趨于中度富營養化狀態。

四、生物碳匯產業控制富營養化措施

根據興凱湖漁業資源已被破壞殆盡(4000余平方公里的興凱湖年產量僅相當與其相鄰的面積為其1/100的某水庫的年產量，)和水質中度富營養化的現狀，以及興凱湖水域自然資源和人口、社會經濟發展狀況，結合循環經濟理念和碳匯經濟要求，我們提出利用生物碳匯產業控制興凱湖富營養化的措施。

指導思想:利用經典的生物操縱理論，選擇一個生物品種，該品種首先能利用生物鏈效應固碳并消除水體富營養化;其次，該品種能充分利用湖區不同水域的生態資源;再次，該品種在充分利用不同水域資源生長成熟后能自動回歸指定區域;最后，該生物品種能在指定區域內產生較高的經濟價值，實現自我良性經濟循環。

經反復論證研究，我們認為太湖大銀魚完全可以擔當此重任，這是由興凱湖水域不同的生態環境和大銀魚自身生態習性決定的。

興凱湖北部水域相對較深，底質基本上是沙灘和沙礫構成，而南部水域相對較淺，基本以淤泥底質為主，水生植物也比較茂盛，餌料生物比較豐富。

大銀魚是一年生小型經濟名貴魚類，在分類學上屬鮭形目、銀魚科，經濟價值較高，適合大水體移植增殖。大銀魚也稱面條魚，是銀魚科中個體最大的一種，一般規格為12厘米左右，最大個體可達21厘米，體細長，無色透明，無鱗片和骨刺，其肉嫩味美，營養豐富，具有一種特殊的黃瓜清香，在國內外市場深受歡迎。大銀魚幼魚以浮游動物為食，大銀魚成魚以小魚蝦為餌料生物，一年生的大銀魚在秋季性成熟后需要到沙礫底質的水域繁衍后代。興凱湖南部水域恰恰具備大銀魚生長所需要的大量餌料生物，北部水域也恰好是其長大成魚后，必須回歸的天然產卵場。通過水生生態系統食物鏈的轉化，大銀魚又實現了固碳作用。

目前國內移植大銀魚的水域單產至少為2.5公斤/畝以上，我們按將來興凱湖最保守產量為1.0公斤/畝計算，銷售價格按1.5萬元/噸計算(一般為3萬元以上)，則每年可實現經濟效益1.0億元左右，固定二氧化碳3000噸，消除造成富營養化污染的氮肥1200余噸。

實施興凱湖生物碳匯產業控制富營養華措施的具體實施方案:

按政府監管力度大小和管理能力強弱，可以選擇兩種方案實施興凱湖生物碳匯產業消除富營養化計劃。

第一方案:

湖泊沿岸政府、單位聯合招商引資→移植、增值大銀魚→控制漁民作業網具網眼規格→三年后即可形成大銀魚碳匯產業鏈。

目前，在興凱湖作業的漁民全部需要獲得政府頒發的捕撈許可證，如采取第一方案，只需對作業網具的網眼做出特別規定，即禁止“絕戶網”，就能順利實施第一方案。

第二方案:

大銀魚和興凱湖大白魚增養殖同步進行。在實施第一方案的同時，由政府建立興凱湖大白魚放流站(黑龍江省已建立兩處大馬哈魚放流站)，每年投放大白魚苗種，同時全湖禁漁三年。三年后在形成大銀魚碳匯產業鏈的同時，興凱湖大白魚的珍稀物種資源也得到全面恢復。

參考文獻:

[1]孫冬，孫曉俊.興凱湖水文特性[J].東北水利水電， 2006，(4):261.

[2]董崇智，姜作發.黑龍江#8226;綏芬河#8226;興凱湖漁業資源[M].哈爾濱:黑龍江科學技術出版社，2002.

[3]張覺民.黑龍江省魚類志[M].哈爾濱:黑龍江科學技術出版社，1995.

[4]成慶泰，鄭葆珊.中國魚類系統檢索:上冊[M].北京:科學出版社.1987.

[5]鄭葆珊，等.中國動物圖譜-魚類:第二版[M].北京:科學出版社，1987.

[6]姜作發，等. 大興凱湖浮游動物群落結構及生物多樣性[J].大連水產學院學報，2003，(4) .