第一章　三峡库区上游面源污染现状分析

第一节　三峡库区上游面源污染现状及源解析

1.三峡库区上游概况

三峡工程是集防洪、发电、航运、供水等综合功能的一项特大型水利与生态工程，坝址位于宜昌市三斗坪。根据《三峡库区及其上游水污染防治规划（2001—2010年）》（简称《规划》），将三峡库区及其上游范围划分为三峡库区和重庆主城区（库区）、三峡库区影响区（影响区）、三峡库区上游地区（上游区）三个部分。包括从四川宜宾到湖北宜昌的长江干流江段，以及上游区的四川、云南、贵州三省岷江、沱江、金沙江、嘉陵江、乌江等主要流域，控制面积100万km2，占长江流域面积的56%，年均径流量达4510亿m3，约占长江年总径流量的49%。作为中国重要的战略水资源库，保障三峡库区及其上游的水环境安全具有十分重大的现实意义。

四川省位于三峡库区上游，面积为48.5万km2，其中有46.7万km2属于长江上游流域，其余属于黄河流域和长江-汉江流域。四川省辖21个市州，含181个县级行政区和4411个乡镇级行政区，其中乡2590个，镇1821个。2016年年末四川省总人口8262万人，占全国人口数量的5.98%，其中农业人口6139.5万人，占全国农业人口的10.41%。四川省粮油作物播种面积776.1万hm2，占全国粮油作物播种面积的6.10%；粮油总产量3794.8万t，占全国粮油总产量的5.82%。粮食单产5397.5kg/hm2，与全国水平（5451.88kg/hm2）相当；化肥施用总量（折纯）249.0万t。2016年四川省生猪出栏量和产肉量分别为6925.3万头和494.48万t，分别占全国的10.1%和9.3%，并连续多年稳居全国第一。从养殖规模来讲，四川省年出栏50头以上生猪规模养殖比重69.7%，年出栏生猪500头以上生猪规模养殖比重34.6%。以上统计数据表明，四川省是中国的人口和农业大省，是粮食作物与畜牧产品的重要产地。近年来，随着种植业和畜牧业区域化、集约化、规模化程度的不断提高，中国粮食主产区出现养分投入过量、畜禽粪污无序排放等问题，导致农业面源污染问题严重，部分地区水体出现富营养化。

四川省山地面积大，平原面积小，丘陵山地占90.0%，平原仅占5.3%。四川省耕地总面积为77669km2，其中坡耕地面积约65242km2，占耕地总面积的84.0%，是主要的耕地类型。坡耕地在四川省的农业生产中占有重要的地位，但坡耕地的生产、生态问题十分突出，具有土层浅薄、结构性差和有机质含量低的特点，水土流失严重。四川省水土流失面积约12.10万km2，占土地总面积的24.9%，其中水力侵蚀面积11.44万km2，居全国第一，是长江上游以至全国水土流失最严重的地区之一。坡耕地的水资源与泥沙携卷着肥料与土壤养分一同流失，造成坡地土壤质量严重退化，同时也为下游水环境带来了巨大的风险。因此，三峡库区垦殖指数高、养殖无序排放、上游多丘陵坡地、水土资源匹配差等造成的水-土-养分严重流失的环境问题，是加剧下游水体及三峡库区水污染的主要根源之一。

2.三峡库区上游水污染现状

近年来，三峡库区水体特别是支流水体富营养化现象出现的主要原因是库区上游污染物的汇入。据中国工程院《三峡库区及其上游水污染防治战略咨询研究报告》（2008年完成）成果，三峡库区上游三江流域（乌江、嘉陵江、长江上游干流）的面源负荷贡献在面源入库总负荷中占绝对优势；其中，长江上游干流（含岷-沱江）贡献最大，在各类面源负荷中占58%～76%；其次是嘉陵江，对化学需氧量（COD）、氮（N）、磷（P）负荷贡献较大，分别占18%、23%和20%。随着“十五”“十一五”和“十二五”期间三峡库区及其上游流域大批集中式污水处理厂等点源污染防治设施的投入，点源污染削减空间在缩小，相对以往而言，面源污染防治及其控制技术研究与示范显得尤为重要。研究也表明，高COD、N和P浓度是量大面广的农村生活源、种植肥料源、养殖排放源、农业生产废弃物源污水排放的主要特征。

上述监测结果与四川省人口、农作物播种面积、化肥施用量、生猪存栏量等面源相关因素单位面积负荷空间分布的结果相吻合（图1.1），高密度、高负荷区均位于四川省东部紧邻三峡库区区域，处在嘉陵江流域（含嘉陵江干流及其主要一级支流涪江、渠江）中下游和岷江流域中下游及沱江流域，即四川盆地平原丘陵区。四川盆地平原丘陵区产生的农业-农村面源污染（COD、N、P）负荷是嘉陵江、长江上游干流流域面源污染负荷主要组成部分。在四川盆地平原丘陵区许多3、4级河流和溪沟水环境营养型污染明显，严重威胁了农村环境质量和饮用水安全。

3.三峡库区及上游面源污染源解析

三峡库区及上游水体污染问题突出，水体中总氮（TN）、总磷（TP）、COD和重金属较以往明显增加，部分河、塘、库及次级河流受到氮、磷污染，富营养化严重，重金属含量超标。分析库区各种污染源可知，入库TN和TP污染负荷的主要来源一是上游来流背景输入，二是农田地表径流，这两大污染源都给水库带来大量的TN和TP，其中TN负荷入库贡献率分别占66.09%和30.84%，TP负荷入库贡献率分别占69.67%和24.03%。如果不考虑上游来流背景输入，库区农业面源污染TN和TP分别占本地污染源的91%和79%，农业面源污染已成为三峡库区水体富营养化的重要来源（图1.2）。

近年来，三峡库区及上游地区农业面源污染呈现加重趋势，其存在的主要问题如下：

（1）坡地多，复种指数高，水土流失严重。库区地貌类型以低山丘陵为主，60%以上的土地为坡耕地，70%以上的土壤为可蚀性较差的紫色土；森林覆盖率低，人为破坏严重；气候四季分明，降雨集中。这些特殊生态环境条件十分有利于面源污染的发生。库区生态条件脆弱，三峡库区水土流失面积占幅员面积的60%，土壤平均侵蚀模数4500t/km2，年泥沙流失总量2.22亿t左右，年入江泥沙量1.6亿t左右，带入的氮（N）、磷（P）、钾（K）物质16万t。

紫色丘陵区人口密度大，粮食与食品安全及社会经济发展的需求决定了该区域高垦殖、高复种、高强度利用的土地利用特点，必然导致严重的水土流失和生态环境脆弱，同时人口增长和耕地减少的趋势不可逆转，在土地利用上又会回到高垦殖、高复种、高强度利用的老路上去，形成贫困与水土流失的恶性循环（图1.3）。

水文站与侵蚀因子径流场的监测结果表明，在紫色土农区小流域，泥沙是全量养分流失的主要载体，约占98.9%以上；径流则是有效养分流失的主要载体。钾的流失量特别大，是紫色土养分流失的一个主要特征（表1.1）。

（2）农田养分施用不平衡。库区及上游流域人口众多，人均耕地少，人口-资源-环境问题矛盾突出，导致土地垦殖率高，森林植被破坏，化肥、农药、农膜等农用化学品大量使用，加之工业“三废”、城市生活污染物排放量高、处理率低，使农地、水体污染呈现加重势态，农业面源污染问题严重。

现代化农业的一个重要特征是施用化肥，农业产量至少有1/4是靠化肥获取的。四川是典型的农业大省，2016年农作物总播种面积为972.86万hm2，过去10年间（比2006年）增加了2.08%。其中，粮食作物播种面积645.40万hm2，经济作物播种面积327.46万hm2，分别占农作物总播种面积的66.3%和33.7%。与2006年相比，粮食作物比重下降1.3个百分点。农业生产发达，复种指数高（232.7%），化肥施用量大，氮肥的利用效率很低，当季氮肥利用率只有30%～35%。农田污染输出包括农药化肥以及粪肥施用后，在地表径流作用下向水体排放，化肥的不合理施用不仅导致产量和品质的下降，还导致肥料的经济效益降低和严重的面源污染。

三峡库区19个区（县）150个乡镇的化肥和农药使用情况调查结果显示：库区共施用化肥（折纯量）16.6万t，其中氮肥11.1万t，磷肥4.3万t，钾肥1.2万t，分别占化肥施用总量的66.9%、25.9%和7.2%。每公顷耕地化肥施用量为1.0t，比上年增加22.3%。库区氮肥、磷肥和钾肥的施用比例为1∶0.39∶0.11，钾肥施用量严重不足，重氮磷肥、轻钾肥的现象明显。库区化肥流失总量为1.38万t，比上年增加14.0%。其中，氮肥1.11万t，磷肥0.21万t，钾肥0.06万t，分别占流失总量的80.4%、15.2%和4.4%。三峡库区森林覆盖率低，人为破坏严重，气候四季分明，降雨集中，这些特殊的生态环境条件十分有利于农业非点源污染的发生。库区化肥施用量上升，造成的面源污染压力加大，重氮磷肥、轻钾肥的现象更加明显，因此氮磷流失成为水体污染源之一。

（3）畜禽养殖污染。库区及上游畜禽虽经过控制但污染仍然严重。近年各地严格划分禁养区、限养区，要求集约化养殖实施“三同时”配套原则，取得了一定效果。但存在问题还很多，主要在于：养殖数量大，非集约化养殖还有一定比例，这部分污染控制有一定难度；养殖密度高，不具备就地粪污消纳条件导致污染。在畜禽污染的治理上，长期以来国内存在一个“达标排放”的思维定式。片面地认为，处理畜禽粪污必须建造复杂的构筑物和配置现代化的机械设备，致使处理工程投资大，运行费用高，养殖企业难以承受，即使建成处理工程，也仅仅作为摆设，不能发挥应有的作用。

农牧结合、种养平衡、粪污消纳作为畜禽养殖主要污染消纳方式，目前尚缺乏完善的规定和污染控制措施，虽然很多地方已经很好地实现了农牧结合种养平衡，达到了企业粪污零排放，但尚未形成畜禽养殖农牧结合污染控制完整的体系，导致各部门无据可依，是畜禽养殖面源污染问题的主要原因之一。因此，有必要从生态学的观点来重新审视畜禽养殖粪污所致的环境问题，并据此探寻解决畜禽养殖污染的方法。

（4）农村生活垃圾污水无处理排放。随着库区农村城镇化发展，人民生活水平不断提高，生活垃圾及生活污水逐年增多。目前，库区村民生活产生的固体垃圾较以前无论从数量上还是种类上都有所增加，对于这些固体垃圾，中国尚未对农村生活垃圾进行集中处理，大部分被农户随意堆放或倾倒于河道两侧，既容易堵塞河流，又严重污染水体，对农村居民身体健康造成威胁，而农村居民生活污水几乎都是未经任何处理就直接排放，有的排入水体，有的排入土地系统，经土地系统渗出的污水约有10%进入水环境，故对环境的污染必定加重。

（5）工程影响。三峡工程建设进一步加重了对库区及上游流域生态环境的压力。工程建设将通过直接或间接途径对水环境安全产生重大影响。工程将淹没大面积土地，淹没土壤主要为肥力水平高的冲积土和水稻土，直接加剧了库区人口-资源-环境的矛盾；土地复种和化肥、农药用量将可能大量增加；干、支流水文条件的改变：水面变宽、水体深度加深、流速减缓、污染物扩散能力和水体复氧能力下降，导致水库淤积，水体自净能力显著下降；淹没后将成为水体N、P等营养物质的重要释放源；消落区周期性淹水，土地干湿交替，N、P、重金属等污染物的释放迁移加剧；微气候变化，夏季气温下降、冬季气温增加，库岸区病虫害风险增加，农药使用增加；库区内有流域面积大于100km2的一级支流40多条，长江干流部分江段及不少支流水质已达不到Ⅲ级，部分支流和次级河流受流域内面源污染严重。库区水体，特别是库岸周边静水区、河弯区，存在水体富营养化的趋势和重金属、农药污染的风险。

（6）经济落后，生产粗放。库区农业的整体水平不高，科技含量和农民环境意识较低，特别是长期以来农业生产还相当粗放，带来的资源短缺、生态破坏和环境污染问题日益明显，已成为制约农村和农业可持续发展的重要因素。