第一章　三峽庫區上游面源污染現狀分析

第一節　三峽庫區上游面源污染現狀及源解析

1.三峽庫區上游概況

三峽工程是集防洪、發電、航運、供水等綜合功能的一項特大型水利與生態工程，壩址位于宜昌市三斗坪。根據《三峽庫區及其上游水污染防治規劃（2001—2010年）》（簡稱《規劃》），將三峽庫區及其上游范圍劃分為三峽庫區和重慶主城區（庫區）、三峽庫區影響區（影響區）、三峽庫區上游地區（上游區）三個部分。包括從四川宜賓到湖北宜昌的長江干流江段，以及上游區的四川、云南、貴州三省岷江、沱江、金沙江、嘉陵江、烏江等主要流域，控制面積100萬km2，占長江流域面積的56%，年均徑流量達4510億m3，約占長江年總徑流量的49%。作為中國重要的戰略水資源庫，保障三峽庫區及其上游的水環境安全具有十分重大的現實意義。

四川省位于三峽庫區上游，面積為48.5萬km2，其中有46.7萬km2屬于長江上游流域，其余屬于黃河流域和長江-漢江流域。四川省轄21個市州，含181個縣級行政區和4411個鄉鎮級行政區，其中鄉2590個，鎮1821個。2016年年末四川省總人口8262萬人，占全國人口數量的5.98%，其中農業人口6139.5萬人，占全國農業人口的10.41%。四川省糧油作物播種面積776.1萬hm2，占全國糧油作物播種面積的6.10%；糧油總產量3794.8萬t，占全國糧油總產量的5.82%。糧食單產5397.5kg/hm2，與全國水平（5451.88kg/hm2）相當；化肥施用總量（折純）249.0萬t。2016年四川省生豬出欄量和產肉量分別為6925.3萬頭和494.48萬t，分別占全國的10.1%和9.3%，并連續多年穩居全國第一。從養殖規模來講，四川省年出欄50頭以上生豬規模養殖比重69.7%，年出欄生豬500頭以上生豬規模養殖比重34.6%。以上統計數據表明，四川省是中國的人口和農業大省，是糧食作物與畜牧產品的重要產地。近年來，隨著種植業和畜牧業區域化、集約化、規模化程度的不斷提高，中國糧食主產區出現養分投入過量、畜禽糞污無序排放等問題，導致農業面源污染問題嚴重，部分地區水體出現富營養化。

四川省山地面積大，平原面積小，丘陵山地占90.0%，平原僅占5.3%。四川省耕地總面積為77669km2，其中坡耕地面積約65242km2，占耕地總面積的84.0%，是主要的耕地類型。坡耕地在四川省的農業生產中占有重要的地位，但坡耕地的生產、生態問題十分突出，具有土層淺薄、結構性差和有機質含量低的特點，水土流失嚴重。四川省水土流失面積約12.10萬km2，占土地總面積的24.9%，其中水力侵蝕面積11.44萬km2，居全國第一，是長江上游以至全國水土流失最嚴重的地區之一。坡耕地的水資源與泥沙攜卷著肥料與土壤養分一同流失，造成坡地土壤質量嚴重退化，同時也為下游水環境帶來了巨大的風險。因此，三峽庫區墾殖指數高、養殖無序排放、上游多丘陵坡地、水土資源匹配差等造成的水-土-養分嚴重流失的環境問題，是加劇下游水體及三峽庫區水污染的主要根源之一。

2.三峽庫區上游水污染現狀

近年來，三峽庫區水體特別是支流水體富營養化現象出現的主要原因是庫區上游污染物的匯入。據中國工程院《三峽庫區及其上游水污染防治戰略咨詢研究報告》（2008年完成）成果，三峽庫區上游三江流域（烏江、嘉陵江、長江上游干流）的面源負荷貢獻在面源入庫總負荷中占絕對優勢；其中，長江上游干流（含岷-沱江）貢獻最大，在各類面源負荷中占58%～76%；其次是嘉陵江，對化學需氧量（COD）、氮（N）、磷（P）負荷貢獻較大，分別占18%、23%和20%。隨著“十五”“十一五”和“十二五”期間三峽庫區及其上游流域大批集中式污水處理廠等點源污染防治設施的投入，點源污染削減空間在縮小，相對以往而言，面源污染防治及其控制技術研究與示范顯得尤為重要。研究也表明，高COD、N和P濃度是量大面廣的農村生活源、種植肥料源、養殖排放源、農業生產廢棄物源污水排放的主要特征。

上述監測結果與四川省人口、農作物播種面積、化肥施用量、生豬存欄量等面源相關因素單位面積負荷空間分布的結果相吻合（圖1.1），高密度、高負荷區均位于四川省東部緊鄰三峽庫區區域，處在嘉陵江流域（含嘉陵江干流及其主要一級支流涪江、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區。四川盆地平原丘陵區產生的農業-農村面源污染（COD、N、P）負荷是嘉陵江、長江上游干流流域面源污染負荷主要組成部分。在四川盆地平原丘陵區許多3、4級河流和溪溝水環境營養型污染明顯，嚴重威脅了農村環境質量和飲用水安全。

3.三峽庫區及上游面源污染源解析

三峽庫區及上游水體污染問題突出，水體中總氮（TN）、總磷（TP）、COD和重金屬較以往明顯增加，部分河、塘、庫及次級河流受到氮、磷污染，富營養化嚴重，重金屬含量超標。分析庫區各種污染源可知，入庫TN和TP污染負荷的主要來源一是上游來流背景輸入，二是農田地表徑流，這兩大污染源都給水庫帶來大量的TN和TP，其中TN負荷入庫貢獻率分別占66.09%和30.84%，TP負荷入庫貢獻率分別占69.67%和24.03%。如果不考慮上游來流背景輸入，庫區農業面源污染TN和TP分別占本地污染源的91%和79%，農業面源污染已成為三峽庫區水體富營養化的重要來源（圖1.2）。

近年來，三峽庫區及上游地區農業面源污染呈現加重趨勢，其存在的主要問題如下：

（1）坡地多，復種指數高，水土流失嚴重。庫區地貌類型以低山丘陵為主，60%以上的土地為坡耕地，70%以上的土壤為可蝕性較差的紫色土；森林覆蓋率低，人為破壞嚴重；氣候四季分明，降雨集中。這些特殊生態環境條件十分有利于面源污染的發生。庫區生態條件脆弱，三峽庫區水土流失面積占幅員面積的60%，土壤平均侵蝕模數4500t/km2，年泥沙流失總量2.22億t左右，年入江泥沙量1.6億t左右，帶入的氮（N）、磷（P）、鉀（K）物質16萬t。

紫色丘陵區人口密度大，糧食與食品安全及社會經濟發展的需求決定了該區域高墾殖、高復種、高強度利用的土地利用特點，必然導致嚴重的水土流失和生態環境脆弱，同時人口增長和耕地減少的趨勢不可逆轉，在土地利用上又會回到高墾殖、高復種、高強度利用的老路上去，形成貧困與水土流失的惡性循環（圖1.3）。

水文站與侵蝕因子徑流場的監測結果表明，在紫色土農區小流域，泥沙是全量養分流失的主要載體，約占98.9%以上；徑流則是有效養分流失的主要載體。鉀的流失量特別大，是紫色土養分流失的一個主要特征（表1.1）。

（2）農田養分施用不平衡。庫區及上游流域人口眾多，人均耕地少，人口-資源-環境問題矛盾突出，導致土地墾殖率高，森林植被破壞，化肥、農藥、農膜等農用化學品大量使用，加之工業“三廢”、城市生活污染物排放量高、處理率低，使農地、水體污染呈現加重勢態，農業面源污染問題嚴重。

現代化農業的一個重要特征是施用化肥，農業產量至少有1/4是靠化肥獲取的。四川是典型的農業大省，2016年農作物總播種面積為972.86萬hm2，過去10年間（比2006年）增加了2.08%。其中，糧食作物播種面積645.40萬hm2，經濟作物播種面積327.46萬hm2，分別占農作物總播種面積的66.3%和33.7%。與2006年相比，糧食作物比重下降1.3個百分點。農業生產發達，復種指數高（232.7%），化肥施用量大，氮肥的利用效率很低，當季氮肥利用率只有30%～35%。農田污染輸出包括農藥化肥以及糞肥施用后，在地表徑流作用下向水體排放，化肥的不合理施用不僅導致產量和品質的下降，還導致肥料的經濟效益降低和嚴重的面源污染。

三峽庫區19個區（縣）150個鄉鎮的化肥和農藥使用情況調查結果顯示：庫區共施用化肥（折純量）16.6萬t，其中氮肥11.1萬t，磷肥4.3萬t，鉀肥1.2萬t，分別占化肥施用總量的66.9%、25.9%和7.2%。每公頃耕地化肥施用量為1.0t，比上年增加22.3%。庫區氮肥、磷肥和鉀肥的施用比例為1∶0.39∶0.11，鉀肥施用量嚴重不足，重氮磷肥、輕鉀肥的現象明顯。庫區化肥流失總量為1.38萬t，比上年增加14.0%。其中，氮肥1.11萬t，磷肥0.21萬t，鉀肥0.06萬t，分別占流失總量的80.4%、15.2%和4.4%。三峽庫區森林覆蓋率低，人為破壞嚴重，氣候四季分明，降雨集中，這些特殊的生態環境條件十分有利于農業非點源污染的發生。庫區化肥施用量上升，造成的面源污染壓力加大，重氮磷肥、輕鉀肥的現象更加明顯，因此氮磷流失成為水體污染源之一。

（3）畜禽養殖污染。庫區及上游畜禽雖經過控制但污染仍然嚴重。近年各地嚴格劃分禁養區、限養區，要求集約化養殖實施“三同時”配套原則，取得了一定效果。但存在問題還很多，主要在于：養殖數量大，非集約化養殖還有一定比例，這部分污染控制有一定難度；養殖密度高，不具備就地糞污消納條件導致污染。在畜禽污染的治理上，長期以來國內存在一個“達標排放”的思維定式。片面地認為，處理畜禽糞污必須建造復雜的構筑物和配置現代化的機械設備，致使處理工程投資大，運行費用高，養殖企業難以承受，即使建成處理工程，也僅僅作為擺設，不能發揮應有的作用。

農牧結合、種養平衡、糞污消納作為畜禽養殖主要污染消納方式，目前尚缺乏完善的規定和污染控制措施，雖然很多地方已經很好地實現了農牧結合種養平衡，達到了企業糞污零排放，但尚未形成畜禽養殖農牧結合污染控制完整的體系，導致各部門無據可依，是畜禽養殖面源污染問題的主要原因之一。因此，有必要從生態學的觀點來重新審視畜禽養殖糞污所致的環境問題，并據此探尋解決畜禽養殖污染的方法。

（4）農村生活垃圾污水無處理排放。隨著庫區農村城鎮化發展，人民生活水平不斷提高，生活垃圾及生活污水逐年增多。目前，庫區村民生活產生的固體垃圾較以前無論從數量上還是種類上都有所增加，對于這些固體垃圾，中國尚未對農村生活垃圾進行集中處理，大部分被農戶隨意堆放或傾倒于河道兩側，既容易堵塞河流，又嚴重污染水體，對農村居民身體健康造成威脅，而農村居民生活污水幾乎都是未經任何處理就直接排放，有的排入水體，有的排入土地系統，經土地系統滲出的污水約有10%進入水環境，故對環境的污染必定加重。

（5）工程影響。三峽工程建設進一步加重了對庫區及上游流域生態環境的壓力。工程建設將通過直接或間接途徑對水環境安全產生重大影響。工程將淹沒大面積土地，淹沒土壤主要為肥力水平高的沖積土和水稻土，直接加劇了庫區人口-資源-環境的矛盾；土地復種和化肥、農藥用量將可能大量增加；干、支流水文條件的改變：水面變寬、水體深度加深、流速減緩、污染物擴散能力和水體復氧能力下降，導致水庫淤積，水體自凈能力顯著下降；淹沒后將成為水體N、P等營養物質的重要釋放源；消落區周期性淹水，土地干濕交替，N、P、重金屬等污染物的釋放遷移加劇；微氣候變化，夏季氣溫下降、冬季氣溫增加，庫岸區病蟲害風險增加，農藥使用增加；庫區內有流域面積大于100km2的一級支流40多條，長江干流部分江段及不少支流水質已達不到Ⅲ級，部分支流和次級河流受流域內面源污染嚴重。庫區水體，特別是庫岸周邊靜水區、河彎區，存在水體富營養化的趨勢和重金屬、農藥污染的風險。

（6）經濟落后，生產粗放。庫區農業的整體水平不高，科技含量和農民環境意識較低，特別是長期以來農業生產還相當粗放，帶來的資源短缺、生態破壞和環境污染問題日益明顯，已成為制約農村和農業可持續發展的重要因素。