增殖放流对大宁调蓄水库氮磷的影响

孙昊苏

(北京市南水北调大宁管理处，北京 102442)

0 引 言

南水北调中线一期工程于2014年12月27日通水进京，截至2017年12月19日，进京水量累计超过30亿m3，水质始终稳定在地表水环境质量标准II类以上，保障了首都的高品质用水需求，极大缓解了首都水资源紧缺现状，直接受益人口超过1 100万。南水进京改变了北京城市供水格局，逐渐成为北京城市供水主力水源。

大宁调蓄水库是南水北调中线工程进入北京的首个调蓄水库，其水质状况优劣关系到北京市城市用水安全和社会稳定[1]。大宁调蓄水库为中型水库，总库容4 611.00万m3，调蓄库容3 753.00万m3，水域面积约220.00 hm2。水库位于永定河中段右岸，北至京周路卢沟新桥，东临永定河河道，西至京石高速，南接稻田水库。大宁水库与稻田水库、马厂水库共同组成了永定河蓄滞洪区，当永定河卢沟桥断面洪水流量2 500.00～6 200.00 m3/s时，卢沟桥拦洪闸控泄2 500.00 m3/s，3座水库共同滞蓄超过2 500.00 m3/s的洪量[2]。

湖库的水质问题主要是总氮和总磷超标，进而演变为藻类增殖和水华爆发[3]。氮磷浓度倍增往往是藻类爆发和水质下降等一系列问题的先兆[4]。北京市南水北调工程正式通水后的水质连续监测结果表明，供水沿线水质变化不大，均保持在地表水II～III类水平，但部分站点抗水华能力较弱，易爆发水华[5]。由于鲢摄食水体中的浮游植物，常作为增殖放流的主要鱼种，用以控制蓝藻水华爆发[6]、去除水体氮磷。通过捕捞成鱼，测定鱼类体内的氮磷含量，以评估放流鱼类的净水效果研究已较为成熟[7]。因此，有必要分析大宁调蓄水库水质变化情况，明确增殖放流对水体中氮磷的影响效果，总结出适宜大宁调蓄水库移除氮磷的增殖放流方法。加强大宁调蓄水库的水质与水环境保护，对保障首都居民生活用水安全具有重大的社会意义。

1 材料与方法

1.1 增殖放流鱼类品种

大宁调蓄水库2015年未实施增殖放流，2016年5月、9月和2017年5月、10月分别向水库投放鱼苗约5 500.00 kg、6 000.00 kg、10 036.00 kg、17 000.00 kg，鱼种分别为鲢、鳙、青鱼、草鱼，鱼类规格为50.00～250.00 g(表1)。

1.2 水质监测点位设置

大宁调蓄水库水质由北京市南水北调水质监测中心负责监测，水质分析严格按照《水和废水监测分析方法》(第4版)进行，每月取样1次，监测及评价依据为GB 3838-2002《地表水环境质量标准》。大宁调蓄水库水生态监测工作由北京市水科学技术研究院负责实施。根据大宁调蓄水库水域地形情况，布置了4处监测位、共10个监测点，以监测浮游植物定性定量、浮游动物定性定量指标。其中1、2、3号位分别取表层、中层、底层3个监测点水样(见图1)。

表1 大宁调蓄水库鱼类增殖放流统计 kg

图1 大宁调蓄水库监测点位

2 结果与分析

2.1 氮磷指标变化

分析近3年的水质监测数据，发现大宁调蓄水库总氮指标逐年下降，2016年8～9月及2017年9月数值上升均是由于外水入库引起的[8]，鱼苗投放对于水库总氮指标的影响是长效的，显著改善了水库水质情况(见图2)。

大宁调蓄水库总磷指标波动较大，但2016年的指标较2015年有明显改善，投鱼后有效控制了水库的总磷水平，由于2016年和2017年水库北端均出现了外水入库，一定量的有机污染物随外水流入水库，对水质有一定的影响，总磷指标发生了相应的波动，鱼苗投放短期改善了水库的总磷水平，但没能形成长效机制(见图3)。

2.2 浮游生物变化

大宁调蓄水库2017年3～11月(12月至次年2月冰冻无法监测)浮游动植物生物量平均值如表2。

2.3 渔获物统计与鱼类体成分分析

大宁调蓄水库中的鱼类在生态系统中占据着重要的生态位，主要以藻类和水草为食，水中的氮磷通过营养转化，最终以渔获物的形式得到固定并移出水体。2017年进行了2次调查，采用网目内径16.00 cm大网眼渔网捕捞，目标鱼类为3龄及以上成鱼，共捕捞鱼类13种约6 700.00 kg；其中，鲢2 907.00 kg、1 881尾，鳙3 447.00 kg、917尾，草鱼193.00 kg、97尾，其他鱼类约153.00 kg、143尾。将部分放流鱼类送专业实验室进行成分分析，结果折算到每100.00 g试样成分占比(见表3)。

图2 大宁调蓄水库总氮指标变化

图3 大宁调蓄水库总磷指标变化

μg/L

表3 大宁调蓄水库部分放流鱼类成分分析 %

根据渔获物数量及重量统计，结合表3，计算出本次部分捕捞放流鱼类为大宁调蓄水库去除氮磷的总量(表4)。

表4 大宁调蓄水库部分放流鱼类去除氮磷量估算 kg

2.4 大宁调蓄水库产鱼潜力估算

参考《水库鱼产力评价标准》[9](SL563-2011)，根据表2估算浮游植物提供的产鱼潜力，所测的浮游植物平均生物量约为0.40 mg/L，水库平均水深约8.00 m，则单位面积浮游植物生物量为31.50 kg/hm2。浮游植物P/B系数取90，利用率取30%，饵料系数取100，则浮游植物可提供以鲢为主的产鱼潜力约为8.50 kg/hm2，计1 870 .00 kg。

估算浮游动物提供的产鱼潜力，所测的浮游动物平均生物量约为1.00 mg/L，水库平均水深约8.00 m，则单位面积浮游动物生物量为79.50 kg/hm2。浮游动物P/B系数取20，利用率取40%，饵料系数取10，则浮游动物可提供以鳙为主的产鱼潜力为63.60 kg/hm2，计13 992.00 kg。

腐屑、细菌等提供的产鱼潜力取浮游生物产鱼潜力的50%[10]，即36.10 kg/hm2，计7 931.00 kg。

监测过程中未检测到底栖生物且水库水生维管束植物较少。因此，大宁调蓄水库所能提供的产鱼总潜力约为124.10 kg/hm2。水库水域面积约220.00 hm2，由此估算出大宁调蓄水库年产鱼潜力约为23 793.00 kg，其中鲢最大产鱼潜力约为1 870.00 kg，鳙最大产鱼潜力约为13 992.00 kg。

3 讨 论

3.1 鲢鳙对水库氮磷营养盐去除差异

鲢鳙作为水库增殖放流的常用鱼种，对水库总氮、总磷有一定的去除效果，且投放密度越高，去除效果越好[11]。大宁调蓄水库鱼类对氮磷去除重量符合这个规律。结合近3年大宁调蓄水库水质监测结果，尤其是总氮和总磷指标来看，现有的放流模式和鱼类配比对于总氮的去除效果较好，具有长效去除效果。对于总磷的去除，短期效果较为明显，但没能形成长效去除机制。水库北端小哑叭河是潜在的有机物污染源，汛期多次发生洪水入库，威胁水库水质安全。现状工程措施较难解决这一问题，可以考虑采用有针对性的增殖放流手段，改善和消除洪水入库影响。

3.2 鱼类投放品种与比例调整

鲤、乌鳢为水库原有鱼类，数量较少，但它们是维持水库稳定的生态系统必不可少的组成部分，应予保留。草鱼以水草等水生植物为食，由于水库中的水草已极为稀少，可不再投放草鱼。近年投放数量较大的鲢鳙也对水库水质改善起到了较好的作用。在两次捕捞过程中均未发现青鱼，且水生态监测未检测到底栖生物，说明主要以软体动物螺、蚬为食的青鱼不适宜在本水库投放。将实际投鱼量和产鱼潜力进行对比，水库投放较多的鲢已超出了水库的产鱼潜力，应在未来投放鱼种时予以减少。产鱼潜力分析也说明了本年捕捞的鳙数量较多、生长迅速且体型较大的原因，且本次捕捞鳙的重量已超过历史投放鳙总重的40%，下次投放应当适当提高鳙的比例。经检验分析，鲤的单位重量含磷量更大，对于磷的去除和转化效果好于鲢鳙，对水库磷的去除作用更大，应考虑适当投放鲤鱼苗。由于水库存在一定量的腐屑等物质，能够提供部分产鱼潜力，可考虑适当投放鲴亚科鱼类。

3.3 年度鲢鳙最佳投放量估算

大宁调蓄水库采用24 h封闭管理模式，捕捞仅由管理单位实施，按照本年打捞量计算，鲢的回捕率约为2%，鳙的回捕率约为3%；以实际放鱼过程及其后一周的鱼苗损失量计算，鲢鳙放鱼损失率约为5%；大宁调蓄水库年度向稻田水库退水总量约为总库容的4%，按照4%计算鲢鳙损失，则鲢最佳投放量约为2 100 kg，鳙最佳投放量约为15 600 kg。

4 结论及建议

南水北调水已成为北京城市供水必不可少的一部分。大宁调蓄水库作为北京市区内的饮用水备用水源地，其水质、水生态保护工作越来越受到各方重视。大宁调蓄水库蓄水主要来源于南水北调水源以及自然降雨，现阶段水质状况稳定。水库增殖放流工作已成为水生态、水环境保护的重要手段，后期应加强以下几个方面的工作：

(1)应继续科学组织和实施增殖放流工作，优化鱼类投放品种和比例，减少鲢鱼苗投放，建议鲢鱼苗年投放量为2 100 kg，适当提高鳙鱼苗比例，建议鳙鱼苗年投放量为15 600 kg，适当增加投放鲤、鲴鱼苗，以提升水体中磷的去除效果；

(2)采用更适合规格的渔网合理捕捞成鱼，以跟踪监测氮磷的转移效果；

(3)加强外源污染控制，减少汛期强降雨过程中的污染物入库；

(4)完善生态系统构建，充分利用库底丰富的泥沙，恢复性地种植水草及沉水植物，有计划地收割沉水植物，转移水体中过量的氮磷以净化水质。