增殖放流對大寧調(diào)蓄水庫氮磷的影響

孫昊蘇

(北京市南水北調(diào)大寧管理處，北京 102442)

0 引 言

南水北調(diào)中線一期工程于2014年12月27日通水進(jìn)京，截至2017年12月19日，進(jìn)京水量累計超過30億m3，水質(zhì)始終穩(wěn)定在地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)II類以上，保障了首都的高品質(zhì)用水需求，極大緩解了首都水資源緊缺現(xiàn)狀，直接受益人口超過1 100萬。南水進(jìn)京改變了北京城市供水格局，逐漸成為北京城市供水主力水源。

大寧調(diào)蓄水庫是南水北調(diào)中線工程進(jìn)入北京的首個調(diào)蓄水庫，其水質(zhì)狀況優(yōu)劣關(guān)系到北京市城市用水安全和社會穩(wěn)定[1]。大寧調(diào)蓄水庫為中型水庫，總庫容4 611.00萬m3，調(diào)蓄庫容3 753.00萬m3，水域面積約220.00 hm2。水庫位于永定河中段右岸，北至京周路盧溝新橋，東臨永定河河道，西至京石高速，南接稻田水庫。大寧水庫與稻田水庫、馬廠水庫共同組成了永定河蓄滯洪區(qū)，當(dāng)永定河盧溝橋斷面洪水流量2 500.00～6 200.00 m3/s時，盧溝橋攔洪閘控泄2 500.00 m3/s，3座水庫共同滯蓄超過2 500.00 m3/s的洪量[2]。

湖庫的水質(zhì)問題主要是總氮和總磷超標(biāo)，進(jìn)而演變?yōu)樵孱愒鲋澈退A爆發(fā)[3]。氮磷濃度倍增往往是藻類爆發(fā)和水質(zhì)下降等一系列問題的先兆[4]。北京市南水北調(diào)工程正式通水后的水質(zhì)連續(xù)監(jiān)測結(jié)果表明，供水沿線水質(zhì)變化不大，均保持在地表水II～I(xiàn)II類水平，但部分站點(diǎn)抗水華能力較弱，易爆發(fā)水華[5]。由于鰱攝食水體中的浮游植物，常作為增殖放流的主要魚種，用以控制藍(lán)藻水華爆發(fā)[6]、去除水體氮磷。通過捕撈成魚，測定魚類體內(nèi)的氮磷含量，以評估放流魚類的凈水效果研究已較為成熟[7]。因此，有必要分析大寧調(diào)蓄水庫水質(zhì)變化情況，明確增殖放流對水體中氮磷的影響效果，總結(jié)出適宜大寧調(diào)蓄水庫移除氮磷的增殖放流方法。加強(qiáng)大寧調(diào)蓄水庫的水質(zhì)與水環(huán)境保護(hù)，對保障首都居民生活用水安全具有重大的社會意義。

1 材料與方法

1.1 增殖放流魚類品種

大寧調(diào)蓄水庫2015年未實(shí)施增殖放流，2016年5月、9月和2017年5月、10月分別向水庫投放魚苗約5 500.00 kg、6 000.00 kg、10 036.00 kg、17 000.00 kg，魚種分別為鰱、鳙、青魚、草魚，魚類規(guī)格為50.00～250.00 g(表1)。

1.2 水質(zhì)監(jiān)測點(diǎn)位設(shè)置

大寧調(diào)蓄水庫水質(zhì)由北京市南水北調(diào)水質(zhì)監(jiān)測中心負(fù)責(zé)監(jiān)測，水質(zhì)分析嚴(yán)格按照《水和廢水監(jiān)測分析方法》(第4版)進(jìn)行，每月取樣1次，監(jiān)測及評價依據(jù)為GB 3838-2002《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》。大寧調(diào)蓄水庫水生態(tài)監(jiān)測工作由北京市水科學(xué)技術(shù)研究院負(fù)責(zé)實(shí)施。根據(jù)大寧調(diào)蓄水庫水域地形情況，布置了4處監(jiān)測位、共10個監(jiān)測點(diǎn)，以監(jiān)測浮游植物定性定量、浮游動物定性定量指標(biāo)。其中1、2、3號位分別取表層、中層、底層3個監(jiān)測點(diǎn)水樣(見圖1)。

表1 大寧調(diào)蓄水庫魚類增殖放流統(tǒng)計 kg

圖1 大寧調(diào)蓄水庫監(jiān)測點(diǎn)位

2 結(jié)果與分析

2.1 氮磷指標(biāo)變化

分析近3年的水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)大寧調(diào)蓄水庫總氮指標(biāo)逐年下降，2016年8～9月及2017年9月數(shù)值上升均是由于外水入庫引起的[8]，魚苗投放對于水庫總氮指標(biāo)的影響是長效的，顯著改善了水庫水質(zhì)情況(見圖2)。

大寧調(diào)蓄水庫總磷指標(biāo)波動較大，但2016年的指標(biāo)較2015年有明顯改善，投魚后有效控制了水庫的總磷水平，由于2016年和2017年水庫北端均出現(xiàn)了外水入庫，一定量的有機(jī)污染物隨外水流入水庫，對水質(zhì)有一定的影響，總磷指標(biāo)發(fā)生了相應(yīng)的波動，魚苗投放短期改善了水庫的總磷水平，但沒能形成長效機(jī)制(見圖3)。

2.2 浮游生物變化

大寧調(diào)蓄水庫2017年3～11月(12月至次年2月冰凍無法監(jiān)測)浮游動植物生物量平均值如表2。

2.3 漁獲物統(tǒng)計與魚類體成分分析

大寧調(diào)蓄水庫中的魚類在生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)著重要的生態(tài)位，主要以藻類和水草為食，水中的氮磷通過營養(yǎng)轉(zhuǎn)化，最終以漁獲物的形式得到固定并移出水體。2017年進(jìn)行了2次調(diào)查，采用網(wǎng)目內(nèi)徑16.00 cm大網(wǎng)眼漁網(wǎng)捕撈，目標(biāo)魚類為3齡及以上成魚，共捕撈魚類13種約6 700.00 kg；其中，鰱2 907.00 kg、1 881尾，鳙3 447.00 kg、917尾，草魚193.00 kg、97尾，其他魚類約153.00 kg、143尾。將部分放流魚類送專業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行成分分析，結(jié)果折算到每100.00 g試樣成分占比(見表3)。

圖2 大寧調(diào)蓄水庫總氮指標(biāo)變化

圖3 大寧調(diào)蓄水庫總磷指標(biāo)變化

μg/L

表3 大寧調(diào)蓄水庫部分放流魚類成分分析 %

根據(jù)漁獲物數(shù)量及重量統(tǒng)計，結(jié)合表3，計算出本次部分捕撈放流魚類為大寧調(diào)蓄水庫去除氮磷的總量(表4)。

表4 大寧調(diào)蓄水庫部分放流魚類去除氮磷量估算 kg

2.4 大寧調(diào)蓄水庫產(chǎn)魚潛力估算

參考《水庫魚產(chǎn)力評價標(biāo)準(zhǔn)》[9](SL563-2011)，根據(jù)表2估算浮游植物提供的產(chǎn)魚潛力，所測的浮游植物平均生物量約為0.40 mg/L，水庫平均水深約8.00 m，則單位面積浮游植物生物量為31.50 kg/hm2。浮游植物P/B系數(shù)取90，利用率取30%，餌料系數(shù)取100，則浮游植物可提供以鰱為主的產(chǎn)魚潛力約為8.50 kg/hm2，計1 870 .00 kg。

估算浮游動物提供的產(chǎn)魚潛力，所測的浮游動物平均生物量約為1.00 mg/L，水庫平均水深約8.00 m，則單位面積浮游動物生物量為79.50 kg/hm2。浮游動物P/B系數(shù)取20，利用率取40%，餌料系數(shù)取10，則浮游動物可提供以鳙為主的產(chǎn)魚潛力為63.60 kg/hm2，計13 992.00 kg。

腐屑、細(xì)菌等提供的產(chǎn)魚潛力取浮游生物產(chǎn)魚潛力的50%[10]，即36.10 kg/hm2，計7 931.00 kg。

監(jiān)測過程中未檢測到底棲生物且水庫水生維管束植物較少。因此，大寧調(diào)蓄水庫所能提供的產(chǎn)魚總潛力約為124.10 kg/hm2。水庫水域面積約220.00 hm2，由此估算出大寧調(diào)蓄水庫年產(chǎn)魚潛力約為23 793.00 kg，其中鰱最大產(chǎn)魚潛力約為1 870.00 kg，鳙最大產(chǎn)魚潛力約為13 992.00 kg。

3 討 論

3.1 鰱鳙對水庫氮磷營養(yǎng)鹽去除差異

鰱鳙作為水庫增殖放流的常用魚種，對水庫總氮、總磷有一定的去除效果，且投放密度越高，去除效果越好[11]。大寧調(diào)蓄水庫魚類對氮磷去除重量符合這個規(guī)律。結(jié)合近3年大寧調(diào)蓄水庫水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，尤其是總氮和總磷指標(biāo)來看，現(xiàn)有的放流模式和魚類配比對于總氮的去除效果較好，具有長效去除效果。對于總磷的去除，短期效果較為明顯，但沒能形成長效去除機(jī)制。水庫北端小啞叭河是潛在的有機(jī)物污染源，汛期多次發(fā)生洪水入庫，威脅水庫水質(zhì)安全。現(xiàn)狀工程措施較難解決這一問題，可以考慮采用有針對性的增殖放流手段，改善和消除洪水入庫影響。

3.2 魚類投放品種與比例調(diào)整

鯉、烏鱧為水庫原有魚類，數(shù)量較少，但它們是維持水庫穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)必不可少的組成部分，應(yīng)予保留。草魚以水草等水生植物為食，由于水庫中的水草已極為稀少，可不再投放草魚。近年投放數(shù)量較大的鰱鳙也對水庫水質(zhì)改善起到了較好的作用。在兩次捕撈過程中均未發(fā)現(xiàn)青魚，且水生態(tài)監(jiān)測未檢測到底棲生物，說明主要以軟體動物螺、蜆為食的青魚不適宜在本水庫投放。將實(shí)際投魚量和產(chǎn)魚潛力進(jìn)行對比，水庫投放較多的鰱已超出了水庫的產(chǎn)魚潛力，應(yīng)在未來投放魚種時予以減少。產(chǎn)魚潛力分析也說明了本年捕撈的鳙數(shù)量較多、生長迅速且體型較大的原因，且本次捕撈鳙的重量已超過歷史投放鳙總重的40%，下次投放應(yīng)當(dāng)適當(dāng)提高鳙的比例。經(jīng)檢驗(yàn)分析，鯉的單位重量含磷量更大，對于磷的去除和轉(zhuǎn)化效果好于鰱鳙，對水庫磷的去除作用更大，應(yīng)考慮適當(dāng)投放鯉魚苗。由于水庫存在一定量的腐屑等物質(zhì)，能夠提供部分產(chǎn)魚潛力，可考慮適當(dāng)投放鲴亞科魚類。

3.3 年度鰱鳙最佳投放量估算

大寧調(diào)蓄水庫采用24 h封閉管理模式，捕撈僅由管理單位實(shí)施，按照本年打撈量計算，鰱的回捕率約為2%，鳙的回捕率約為3%；以實(shí)際放魚過程及其后一周的魚苗損失量計算，鰱鳙放魚損失率約為5%；大寧調(diào)蓄水庫年度向稻田水庫退水總量約為總庫容的4%，按照4%計算鰱鳙損失，則鰱最佳投放量約為2 100 kg，鳙最佳投放量約為15 600 kg。

4 結(jié)論及建議

南水北調(diào)水已成為北京城市供水必不可少的一部分。大寧調(diào)蓄水庫作為北京市區(qū)內(nèi)的飲用水備用水源地，其水質(zhì)、水生態(tài)保護(hù)工作越來越受到各方重視。大寧調(diào)蓄水庫蓄水主要來源于南水北調(diào)水源以及自然降雨，現(xiàn)階段水質(zhì)狀況穩(wěn)定。水庫增殖放流工作已成為水生態(tài)、水環(huán)境保護(hù)的重要手段，后期應(yīng)加強(qiáng)以下幾個方面的工作：

(1)應(yīng)繼續(xù)科學(xué)組織和實(shí)施增殖放流工作，優(yōu)化魚類投放品種和比例，減少鰱魚苗投放，建議鰱魚苗年投放量為2 100 kg，適當(dāng)提高鳙魚苗比例，建議鳙魚苗年投放量為15 600 kg，適當(dāng)增加投放鯉、鲴魚苗，以提升水體中磷的去除效果；

(2)采用更適合規(guī)格的漁網(wǎng)合理捕撈成魚，以跟蹤監(jiān)測氮磷的轉(zhuǎn)移效果；

(3)加強(qiáng)外源污染控制，減少汛期強(qiáng)降雨過程中的污染物入庫；

(4)完善生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)建，充分利用庫底豐富的泥沙，恢復(fù)性地種植水草及沉水植物，有計劃地收割沉水植物，轉(zhuǎn)移水體中過量的氮磷以凈化水質(zhì)。