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1、精品论文大集合三峡库区巴东段面源污染现状、趋势及成因分析1洪林，熊玉江，汪芸，兰岚 武汉大学水利水电学院水资源及水电工程国家重点实验室，湖北武汉（430072） E-mail: lhong摘要：随着工业废水和城市生活污水等点源污染的有效控制，我国正处在面源污染负荷比重急剧上升,污染治理难度不断增加的时期。而三峡库区也不例外，目前面源污染对三峡水 库水质的影响越来越引起社会各界的注意。以武汉大学暑期社会实践活动为主的课题组通过 对三峡库区巴东段面源污染情况的实地调查，从农业生态环境、水土流失以及社会经济发展等方面分析了库区巴东段污染现状及其趋势；此外，从巴东地段的地形、地貌和地质土壤条 件、农业
2、生产结构方式、库区蓄水状况、当地经济状况和生态环境等方面分析了三峡库区巴 东段面源污染的成因，为控制该地区面源污染、保护库区生态环境提供决策依据。 关键词：三峡库区；巴东段；面源污染；现状；趋势；成因1引言面源污染也称非点源污染或分散源污染，是指溶解和固体的污染物从非特定的地点，在 降水或融雪的冲刷作用下，通过径流过程而汇入受纳水体(包括河流、湖泊、水库和海湾等) 并引起有机污染、水体富营养化或有毒有害等其他形式的污染。与点源污染相比，面源污染 起源于分散、多样的区域，地理边界和发生位置难以识别和确定，随机性强、成因复杂、潜 伏周期长，因而识别和防治十分困难1。从世界范围来看，面源污染己成为水
3、环境污染的重要方式。在美国，6o%的水环境污染 起源于面源污染。在奥地利北部地区，据计算进入水环境的面源氮量远比点源大。丹麦 270 条河流 94%的氮负荷、52%的磷负荷是由面源污染引起的。荷兰农业面源提供的总氮、总磷 分别占水环境污染总量的 60%和 40%-50%2。随着对工业废水和城市生活污水等点源污染的有效控制，面源污染尤其是农业面源污染 己经取代点源成为水环境污染的最重要来源，我国目前正处在污染构成快速转变时期，面源 污染的负荷比重在逐步上升。以我国第 5 大淡水湖-巢湖为例，由于沿湖区域污水排放、化 肥和农药大量使用、周围湿地面积减少、水上流失以及湖盆淤积速度的加快，巢湖出现了明
4、 显的富营养化，目前整个湖泊水体己处于富营养化-重富营养化状况3。面源污染所造成的水环境质量恶化问题在我国己日显突出，但对面源污染问题的严重性认识不足。尽管在面源污染控制方面开展了一些探索性工作，但整体上缺乏系统的研究，尚 不能为我国面源污染控制提供科学的决策依据。鉴于此，在湖北省和当地政府的支持下，由 以武汉大学为主联合其他单位组成的课题组于 2004-2008 年在三峡库区巴东境内开展了系 统的面源污染调查。经过近 5 年的调查研究，在三峡库区巴东段的面源污染现状、趋势和成 因等方面取得了一定的成果，为三峡库区面源污染控制提供决策依据。2三峡库区巴东段污染现状分析2.1 农业生态环境恶劣，
5、农业面源污染严重巴东县耕地面积约为41103千hm2, 每年约有2919 万吨的农业废弃物( 秸杆等)处于焚 烧、填埋和随意丢弃的状态。这些没有处理的农业废弃物随着降雨径流流入地表或地下水体，1 本课题得到国家自然基金重点项目(50639040),国家“863”计划,武汉大学暑期社会实践活动(2006AA06Z342)的资助。- 6 -给境内的水体带来污染。此外，巴东县现有人口48.15 万, 每年的垃圾产量约为713 万吨, 而巴东县现有垃圾处理厂的年处理量仅为219 万吨, 也就是说巴东县每年约有60 %的生活垃 圾没有进行处理，直接泄入长江，对库区的水环境安全构成一定的威胁。2.2 大量
6、使用农药和化肥，农田排水 N、P 和农药流失率高据调查，巴东当地的农村每年使用农药 4500 公斤，毎 hm2 达到 1 公斤，含有 N、P 的 农药每年有 776.3 公斤，毎 hm2 达到 0.2 公斤；农药随水土流失毎 hm2 达到 0.01 公斤；含有 N、P、K 的肥料每年使用 9601 吨，毎 hm2 达到 1.9 吨；纯 N、P、K 的肥料每年使用 2231 吨，每 hm2 达到 0.5 吨，化肥流失每年达到 194.1 吨，毎 hm2 达到 0.04 吨；含 N 肥每年流失56.7%，含 P 肥每年流失 48.4%，含 K 肥每年流失 8%，农药每年因水土流失达到 28%，自
7、然挥发达到 36%。2.3 森林资源遭受破坏，生态失衡巴东县地处鄂西山区，境内坡高山陡，地形复杂，人均耕地面积少，人地矛盾比较尖锐。20 世纪 50 年代以来，当地群众为解决粮食和能源问题大量进行毁林开荒、乱砍滥伐，大面 积森林被毁，森林资源遭到严重破坏，天然林所占比例越来越少，一部分珍稀物种已濒临绝 迹，植被逆行演替。由于森林资源破坏，土壤蓄水能力降低，地下水位下降，给植被恢复增 加了难度，库区生态环境进一步恶化。3三峡库区巴东段污染趋势分析3.1 移民安置将加剧库区巴东段面源污染随着 2009 年三峡工程的建成，将有 120 多万名移民就地后靠安置，数量巨大的移民活 动（建房、开垦耕地）造
8、成库区新的水土流失。新垦耕地土质及保水保肥能力差，投入大量 的化肥和施用农药容易流失，利用率仅为 30%，其余近 70%的部分进入地表和地下水中， 造成农业面源污染加重，水质富营养化，形成库区水体中的主要污染源。农业废弃物（畜禽 粪便、废旧农膜等）排放量大，回收利用率低。据估算，畜禽粪便排放量一年超过 3 000t， 且大部分畜禽粪便未经处理直接利用。随着养殖水平提高、规模养殖的兴起，畜禽粪便的排 放量将进一步增大。库区农业生产有使用农膜的习惯，据不完全统计，每年农膜使用量都在1 500t 以上，虽然大部分进行了回收，但仍有 20左右留在农田中造成污染.3.2 库区流速减小，库区富营养化可能性
9、加大富营养化过程是自养性生物（浮游藻类)在水体中建立优势的过程，它包含着系列生物、 化学和物理变化的过程，与水质化学、物理性状，湖泊形态和底质等众多因素有关。其中总 磷总氮等营养盐是发生富营养化的必要条件。如果水体中总磷总氮浓度很低，不可能发生富 营养化;但是，反之则不然，水体中总磷总氮浓度的升高，并不一定能发生富营养化问题。 在诸多影响水体富营养化的因素中，富营养化发生所需的必要条件基本是一样的，最主要影 响因素可以归纳为以下三个方面:总磷、总氮等营养盐相对比较充足;缓慢的水流流态; 适宜的温度条件。国际一般认为，总氮的浓度为 0.2g/l,总磷的浓度为 0.02mg/l 为水质富营养 化的
10、初始浓度。而长江干流水体总磷浓度般在 0.1-0.2 mg /l 之间;总氮浓度平均 1. 5m g/l 左右， 远远超出水体富营养化标准限位。长江干流之所以目前没有出现富营养化问题，其主要是因 为长江水流比较急，不能富营养化发生的缓慢的水流流态条件。蓄水后，如果长江水体流态、流速改变后，为水体的富营养化创造了条件，使库区水体有发生富营养化的可能4。3.3 随着上游社会经济增长，环保难度加大巴东地处三峡库区下游，如果上游地区入污量加大而没有得到相应的控制，势必加剧下 游库区水质污染程度。随着上游地区社会经济增长，库区的环境保护难度也相应大大增加。4.三峡库区巴东段面源污染发生的成因分析4.1
11、巴东坡耕地垂直分布明显，地质土壤条件较差巴东县地处鄂西山区，地势起伏大，山高坡陡。在地质构造上，巴东县长江以北属大巴 山山脉，长江以南属武陵山脉云贵高原东延部分，长江两岸属巫山山脉，山脉交错，构成了 群山争峰、峡谷幽深、江河交错的地理环境，地表侵蚀强烈。长江、清江自西向东把巴东分 为三大块，地形起伏呈“W”形，北部最高峰点兵台连紧神农架，海拔 305m，中部最高峰绿 葱坡海拔 198Om，南部最高峰蛇口山海拔 2000m，全县最低海拔长江之滨红庙岭 135m，海 拔相对高差达 2870m。坡度大于 25 度的陡坡地面积达 1.5 万 hm2，占耕地面积的 37.2%，10-25 度的坡地面积为
12、 1.8 万 hm2，占耕地总面积的 45%，小于 l0 度的缓坡地面积为 0.73 万 hm2， 占土地面积的 17.8%。山高坡陡、沟谷密布的地表结构为水土流失的发生与发展提供了潜在 条件，使该地区水土流失严重。18%37%25图 1 巴东耕地坡度比例图在巴东县境内，海拔 500 m 以上的高山土壤多由碳酸盐岩类发育而成，分布面积较广。 低山土壤多由页岩类发育而成，仅分布于低山河谷地带。由于碳酸盐类抗风化能力强，这些 地区成土速度慢，导致这些地区土层非常浅薄，土层厚度在 40cm 以下的薄土型面积达 20.1 万 hm2，占国土总面积的 60%，这些地区水土冲刷严重，极易造成土地石漠化，植
13、被一经破 坏难以恢复。2003 -2005 年全县的土地石漠化调查显示:全县水土流失面积达 24 万 hm2，平均每年泥 沙流失量 516.49 万 t，全县土地石漠化面积达 5.7 万 hm2，占全县土地面积的 17%，而且每 年还在呈上升之势。据巴东县土壤普查资料分析，全县土壤年均流失 N 为 6437t、P 为 l860t、 K 为 13276t。4.2 人口增长过快，农业生产方式落后，土地利用不合理巴东县是少数民族聚集地区，经济发展落后，城镇化速度慢，农业人口比例大。据统计，1990 年全县人口总数为 47 万人，2005 年全县人口总数为 49 万人，比 1990 年多 2 万人，人
14、口增长率为 27.8。2005 年全县有农业人口有 40 万人，占人口总数的 90%。人口增长快， 加剧巴东县面临环境容量危机。巴东地处鄂西山区，生产力不发达，农业生产方式落后，乱砍滥伐、毁林开荒、陡坡地 耕作、刮草皮、挖树根、烧炭等易破坏植被的现象非常普遍，这些掠夺式的经营方式对森林 资源的破坏性极大，是造成巴东县水土流失的主要人为因素。此外，因地形地貌的限制，坡 耕地面积较大，全县 25以上的坡耕地面积在 1.5 万 hm2，大部分没有采取水保措施，直接 进行耕作、全垦易造成水土流失。长期以来，农业一直是巴东县的主导产业，农业产值在国民经济中所占比例大，且耕种 方式落后，土地生产力低，广种
15、薄收的现象十分普遍，种植业、养殖业、林业比例极不协调。2007 年巴东县国民经济总收人为(GDP)249993 万元，其中农业产出为 154178 万元，占国民 经济总收人的 61.6%。在农业产出中，种植业产值为 88643 万元，占农业总收人的 57.5%， 养殖业总产值为 60138 万元，占农业总收人的 39%,林业总产值为 4179 万元，占农业总产 值的 2.7%。巴东县农业产出结构如图 2 所示。比例(%)种植业 养殖业林 业图 2 巴东县农业产出结构图全县土地面积中，农业用地 4.1 万 hm2，占国有土地面积的 12.2%，林业用地 20.7 万 hm2， 占 61.8%。由
16、于生产结构不合理，大部分农村劳动力依附于有限的土地资源生存，使本来容 量就有限的土地资源承受着更大的压力。4.3 森林资源分布不均，结构不合理一是森林分布不均，长江以北的东壤口、溪丘湾、沿渡河、官渡口 4 个乡镇国土面积 为 12.3 万 hm2，占全县国土面积的 37%，森林面积 3.9 万 hm2，仅占全县森林面积的 30%， 森林覆盖率 35%，而长江以南 8 个乡镇国土总面积为 21.3 万 hm2，森林面积却有 9.0 万 hm2， 森林覆盖率达 41%；二是经济林比例低，全县经济林 2.8 万 hm2，仅占有林地的 17%，制约 了经济效益的提高；三是树种结构单一,现有林中针叶树多
17、，阔叶树少，全县针叶树面积达6.4 万 hm2，其中马尾松林 5.9 万 hm2。天然林消失殆尽，天然次生林多，人工林比例大。人 工林以马尾松、华山松、杉木、柏木为主，树种单一，混交林比例只有 10%；四是林龄结 构不合理，中幼林多，成熟林少，全县森林总面积 15.1 万 hm2，其中:中幼林面积 14.5 万 hm2， 占森林总面积的 95.8%，可采伐的近、成熟林和过熟林只有 0.6 万 hm2，占林分总面积的 4.2%， 且分布于偏远高山，利用价值不高。4.4 库区流速减小加剧水污染，环保资金不足造成治理力度不足库区水位上升虽然给我国经济发展起到了很大推动，但是库区水位的上升形成了库区回
18、 水区，导致回水区的水体流速减小，形成了一个湖泊性河流，库区水体自净能力减弱。在同 样的污染荷载下容易导致库区水体水质变坏。虽然国家每年投入到治理库区污染的资金比较多5，但治理库区污染的工作远远比我想 象中的复杂，耗费资金多，我们国家制定了很多非常好的政策都由于资金不足无法实行，或 无发法长时间维持下去而半途而废，从而导致政策不能落到实处。例如库区县城和乡镇的污 水处理厂、垃圾场建设数量远远不够。4.5 化肥和农药施用与污染为提高粮食单产，满足我国对粮食的需要，从 20 世纪 70 年代初期以来，我国农业生产 中的化肥投入逐年迅速增加。目前，我国已经成为世界上最大的化肥生产国和消费国6。巴 东
19、县农业生产中化肥施用是该县库区面源污染最主要原因之一。此外，大量的农药施用也是该县库区面源污染的原因。我国是世界上农药生产和使用大 国6，湖北省施用农药的水平在全国排名第一6，而巴东农药的施用水平高是该地区农业面 源污染严重的最主要原因之一。5. 结束语通过实地调查研究，对三峡库区巴东段的面源污染状况有了初步认识，了解该地区面源 污染现状及其趋势；通过分析巴东地段的地形、地貌和地质土壤条件、农业生产结构方式、 库区蓄水状况、当地经济状况和生态环境，揭示了三峡库区巴东段的面源污染的成因，这对 于保护库区环境、保证三峡工程效益的正常发挥都具有十分重要的意义。6. 致 谢本文受武汉大学暑期社会实践活
20、动、国家自然基金重点项目(50639040)和国家“863”计划 (2006AA06Z342)资助。在相关资料数据获取过程中得到了巴东县政府，巴东县建设中心， 巴东县环保局，巴东县水利局，巴东县农业局的大力支持和帮助，在此一并表示感谢！参考文献1 陈吉宁,李广贺,王洪涛. 滇池流域面源污染控制技术研究.中国水利,2004.92 任磊,黄廷林. 水环境非点源污染的模型模拟水环境非点源污染的模型模拟. 西安建筑科技大学学报(自 然科学版),2002.13 李如忠,洪天求. 巢湖流域农业非点源污染控制对策研究. 合肥工业大学学报(社会科学版),2006.14 熊中福,王定勇. 三峡蓄水对库区水质富营
21、养化影响.科技经济市场,2007.45 李雪辉,谭艳,刘晓玲,汪华,陈英.长江三峡库区巴东段水质状况分析,科技信息,2008.17 6 朱兆良,孙波,杨林章,张林秀. 我国农业面源污染的控制政策和措施. 科技导报,2005.4Analysis of the Status, Trends and Causes of Non-Point Source Pollution in the Badong Section of the Three Gorges ReservoirHONG Lin, XIONG Yujiang, WANG Yun, LAN LanState Key Lab of Water
22、 Resources and Hydropower Engineering Science, Wuhan University, Wuhan (430072)AbstractWith the effective control of point source pollutions such as industrial waste water and domestic sewage, China is in the processes that the proportion of non-point source pollution is increasing rapidly,and the d
23、ifficulties in the pollution treatment are growing drastically. The three gorges reservoir is without exceptional, and the impacts of the non-point source pollution on the water qualities of the Three Gorges Project are drawing wide attentions from different sectors of the society. Through field sur
24、vey of the actual situations of non-point source pollution in the Badong Section of the Three Gorges Reservoir by the students of the Summer School of Wuhan University, the status and trends ofnon-point source pollution in the district is analyzed in the aspects of resources, agriculturaleco-environ
25、ment, soil and water erosion and tendency of social-economic development. Besides, the causes of the non-point source pollution in the district are also studied according to the factor analyses of topography, geomorphology, hydrology and geology, as well as agricultural production structure, reservoir inundation, local economic and eco-environments.Keywords: the Three Gorges Reservoir; Badong section; non-point source pollution (NPS); Status inQuo; trend; cause
