三峽庫區(qū)巴東段面源污染現(xiàn)狀、趨勢(shì)及成因分析1.doc

精品論文大集合三峽庫區(qū)巴東段面源污染現(xiàn)狀、趨勢(shì)及成因分析1洪林，熊玉江，汪蕓，蘭嵐 武漢大學(xué)水利水電學(xué)院水資源及水電工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，湖北武漢（430072） e-mail: 摘要：隨著工業(yè)廢水和城市生活污水等點(diǎn)源污染的有效控制，我國(guó)正處在面源污染負(fù)荷比重急劇上升,污染治理難度不斷增加的時(shí)期。而三峽庫區(qū)也不例外，目前面源污染對(duì)三峽水 庫水質(zhì)的影響越來越引起社會(huì)各界的注意。以武漢大學(xué)暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)為主的課題組通過 對(duì)三峽庫區(qū)巴東段面源污染情況的實(shí)地調(diào)查，從農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境、水土流失以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展等方面分析了庫區(qū)巴東段污染現(xiàn)狀及其趨勢(shì)；此外，從巴東地段的地形、地貌和地質(zhì)土壤條 件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)方式、庫區(qū)蓄水狀況、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)狀況和生態(tài)環(huán)境等方面分析了三峽庫區(qū)巴 東段面源污染的成因，為控制該地區(qū)面源污染、保護(hù)庫區(qū)生態(tài)環(huán)境提供決策依據(jù)。 關(guān)鍵詞：三峽庫區(qū)；巴東段；面源污染；現(xiàn)狀；趨勢(shì)；成因1引言面源污染也稱非點(diǎn)源污染或分散源污染，是指溶解和固體的污染物從非特定的地點(diǎn)，在 降水或融雪的沖刷作用下，通過徑流過程而匯入受納水體(包括河流、湖泊、水庫和海灣等) 并引起有機(jī)污染、水體富營(yíng)養(yǎng)化或有毒有害等其他形式的污染。與點(diǎn)源污染相比，面源污染 起源于分散、多樣的區(qū)域，地理邊界和發(fā)生位置難以識(shí)別和確定，隨機(jī)性強(qiáng)、成因復(fù)雜、潛 伏周期長(zhǎng)，因而識(shí)別和防治十分困難1。從世界范圍來看，面源污染己成為水環(huán)境污染的重要方式。在美國(guó)，6o%的水環(huán)境污染 起源于面源污染。在奧地利北部地區(qū)，據(jù)計(jì)算進(jìn)入水環(huán)境的面源氮量遠(yuǎn)比點(diǎn)源大。丹麥 270 條河流 94%的氮負(fù)荷、52%的磷負(fù)荷是由面源污染引起的。荷蘭農(nóng)業(yè)面源提供的總氮、總磷 分別占水環(huán)境污染總量的 60%和 40%-50%2。隨著對(duì)工業(yè)廢水和城市生活污水等點(diǎn)源污染的有效控制，面源污染尤其是農(nóng)業(yè)面源污染 己經(jīng)取代點(diǎn)源成為水環(huán)境污染的最重要來源，我國(guó)目前正處在污染構(gòu)成快速轉(zhuǎn)變時(shí)期，面源 污染的負(fù)荷比重在逐步上升。以我國(guó)第 5 大淡水湖-巢湖為例，由于沿湖區(qū)域污水排放、化 肥和農(nóng)藥大量使用、周圍濕地面積減少、水上流失以及湖盆淤積速度的加快，巢湖出現(xiàn)了明 顯的富營(yíng)養(yǎng)化，目前整個(gè)湖泊水體己處于富營(yíng)養(yǎng)化-重富營(yíng)養(yǎng)化狀況3。面源污染所造成的水環(huán)境質(zhì)量惡化問題在我國(guó)己日顯突出，但對(duì)面源污染問題的嚴(yán)重性認(rèn)識(shí)不足。盡管在面源污染控制方面開展了一些探索性工作，但整體上缺乏系統(tǒng)的研究，尚 不能為我國(guó)面源污染控制提供科學(xué)的決策依據(jù)。鑒于此，在湖北省和當(dāng)?shù)卣闹С窒?，?以武漢大學(xué)為主聯(lián)合其他單位組成的課題組于 2004-2008 年在三峽庫區(qū)巴東境內(nèi)開展了系 統(tǒng)的面源污染調(diào)查。經(jīng)過近 5 年的調(diào)查研究，在三峽庫區(qū)巴東段的面源污染現(xiàn)狀、趨勢(shì)和成 因等方面取得了一定的成果，為三峽庫區(qū)面源污染控制提供決策依據(jù)。2三峽庫區(qū)巴東段污染現(xiàn)狀分析2.1 農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境惡劣，農(nóng)業(yè)面源污染嚴(yán)重巴東縣耕地面積約為41103千hm2, 每年約有2919 萬噸的農(nóng)業(yè)廢棄物( 秸桿等)處于焚 燒、填埋和隨意丟棄的狀態(tài)。這些沒有處理的農(nóng)業(yè)廢棄物隨著降雨徑流流入地表或地下水體，1 本課題得到國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目(50639040),國(guó)家“863”計(jì)劃,武漢大學(xué)暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)(2006aa06z342)的資助。- 6 -給境內(nèi)的水體帶來污染。此外，巴東縣現(xiàn)有人口48.15 萬, 每年的垃圾產(chǎn)量約為713 萬噸, 而巴東縣現(xiàn)有垃圾處理廠的年處理量?jī)H為219 萬噸, 也就是說巴東縣每年約有60 %的生活垃 圾沒有進(jìn)行處理，直接泄入長(zhǎng)江，對(duì)庫區(qū)的水環(huán)境安全構(gòu)成一定的威脅。2.2 大量使用農(nóng)藥和化肥，農(nóng)田排水 n、p 和農(nóng)藥流失率高據(jù)調(diào)查，巴東當(dāng)?shù)氐霓r(nóng)村每年使用農(nóng)藥 4500 公斤，毎 hm2 達(dá)到 1 公斤，含有 n、p 的 農(nóng)藥每年有 776.3 公斤，毎 hm2 達(dá)到 0.2 公斤；農(nóng)藥隨水土流失毎 hm2 達(dá)到 0.01 公斤；含有 n、p、k 的肥料每年使用 9601 噸，毎 hm2 達(dá)到 1.9 噸；純 n、p、k 的肥料每年使用 2231 噸，每 hm2 達(dá)到 0.5 噸，化肥流失每年達(dá)到 194.1 噸，毎 hm2 達(dá)到 0.04 噸；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%，農(nóng)藥每年因水土流失達(dá)到 28%，自 然揮發(fā)達(dá)到 36%。2.3 森林資源遭受破壞，生態(tài)失衡巴東縣地處鄂西山區(qū)，境內(nèi)坡高山陡，地形復(fù)雜，人均耕地面積少，人地矛盾比較尖銳。20 世紀(jì) 50 年代以來，當(dāng)?shù)厝罕姙榻鉀Q糧食和能源問題大量進(jìn)行毀林開荒、亂砍濫伐，大面 積森林被毀，森林資源遭到嚴(yán)重破壞，天然林所占比例越來越少，一部分珍稀物種已瀕臨絕 跡，植被逆行演替。由于森林資源破壞，土壤蓄水能力降低，地下水位下降，給植被恢復(fù)增 加了難度，庫區(qū)生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化。3三峽庫區(qū)巴東段污染趨勢(shì)分析3.1 移民安置將加劇庫區(qū)巴東段面源污染隨著 2009 年三峽工程的建成，將有 120 多萬名移民就地后靠安置，數(shù)量巨大的移民活 動(dòng)（建房、開墾耕地）造成庫區(qū)新的水土流失。新墾耕地土質(zhì)及保水保肥能力差，投入大量 的化肥和施用農(nóng)藥容易流失，利用率僅為 30%，其余近 70%的部分進(jìn)入地表和地下水中， 造成農(nóng)業(yè)面源污染加重，水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化，形成庫區(qū)水體中的主要污染源。農(nóng)業(yè)廢棄物（畜禽 糞便、廢舊農(nóng)膜等）排放量大，回收利用率低。據(jù)估算，畜禽糞便排放量一年超過 3 000t， 且大部分畜禽糞便未經(jīng)處理直接利用。隨著養(yǎng)殖水平提高、規(guī)模養(yǎng)殖的興起，畜禽糞便的排 放量將進(jìn)一步增大。庫區(qū)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)有使用農(nóng)膜的習(xí)慣，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，每年農(nóng)膜使用量都在1 500t 以上，雖然大部分進(jìn)行了回收，但仍有 20左右留在農(nóng)田中造成污染.3.2 庫區(qū)流速減小，庫區(qū)富營(yíng)養(yǎng)化可能性加大富營(yíng)養(yǎng)化過程是自養(yǎng)性生物（浮游藻類)在水體中建立優(yōu)勢(shì)的過程，它包含著系列生物、 化學(xué)和物理變化的過程，與水質(zhì)化學(xué)、物理性狀，湖泊形態(tài)和底質(zhì)等眾多因素有關(guān)。其中總 磷總氮等營(yíng)養(yǎng)鹽是發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的必要條件。如果水體中總磷總氮濃度很低，不可能發(fā)生富 營(yíng)養(yǎng)化;但是，反之則不然，水體中總磷總氮濃度的升高，并不一定能發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化問題。 在諸多影響水體富營(yíng)養(yǎng)化的因素中，富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生所需的必要條件基本是一樣的，最主要影 響因素可以歸納為以下三個(gè)方面:總磷、總氮等營(yíng)養(yǎng)鹽相對(duì)比較充足;緩慢的水流流態(tài); 適宜的溫度條件。國(guó)際一般認(rèn)為，總氮的濃度為 0.2g/l,總磷的濃度為 0.02mg/l 為水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng) 化的初始濃度。而長(zhǎng)江干流水體總磷濃度般在 0.1-0.2 mg /l 之間;總氮濃度平均 1. 5m g/l 左右， 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出水體富營(yíng)養(yǎng)化標(biāo)準(zhǔn)限位。長(zhǎng)江干流之所以目前沒有出現(xiàn)富營(yíng)養(yǎng)化問題，其主要是因 為長(zhǎng)江水流比較急，不能富營(yíng)養(yǎng)化發(fā)生的緩慢的水流流態(tài)條件。蓄水后，如果長(zhǎng)江水體流態(tài)、流速改變后，為水體的富營(yíng)養(yǎng)化創(chuàng)造了條件，使庫區(qū)水體有發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化的可能4。3.3 隨著上游社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，環(huán)保難度加大巴東地處三峽庫區(qū)下游，如果上游地區(qū)入污量加大而沒有得到相應(yīng)的控制，勢(shì)必加劇下 游庫區(qū)水質(zhì)污染程度。隨著上游地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，庫區(qū)的環(huán)境保護(hù)難度也相應(yīng)大大增加。4.三峽庫區(qū)巴東段面源污染發(fā)生的成因分析4.1 巴東坡耕地垂直分布明顯，地質(zhì)土壤條件較差巴東縣地處鄂西山區(qū)，地勢(shì)起伏大，山高坡陡。在地質(zhì)構(gòu)造上，巴東縣長(zhǎng)江以北屬大巴 山山脈，長(zhǎng)江以南屬武陵山脈云貴高原東延部分，長(zhǎng)江兩岸屬巫山山脈，山脈交錯(cuò)，構(gòu)成了 群山爭(zhēng)峰、峽谷幽深、江河交錯(cuò)的地理環(huán)境，地表侵蝕強(qiáng)烈。長(zhǎng)江、清江自西向東把巴東分 為三大塊，地形起伏呈“w”形，北部最高峰點(diǎn)兵臺(tái)連緊神農(nóng)架，海拔 305m，中部最高峰綠 蔥坡海拔 198om，南部最高峰蛇口山海拔 2000m，全縣最低海拔長(zhǎng)江之濱紅廟嶺 135m，海 拔相對(duì)高差達(dá) 2870m。坡度大于 25 度的陡坡地面積達(dá) 1.5 萬 hm2，占耕地面積的 37.2%，10-25 度的坡地面積為 1.8 萬 hm2，占耕地總面積的 45%，小于 l0 度的緩坡地面積為 0.73 萬 hm2， 占土地面積的 17.8%。山高坡陡、溝谷密布的地表結(jié)構(gòu)為水土流失的發(fā)生與發(fā)展提供了潛在 條件，使該地區(qū)水土流失嚴(yán)重。18%37%25圖 1 巴東耕地坡度比例圖在巴東縣境內(nèi)，海拔 500 m 以上的高山土壤多由碳酸鹽巖類發(fā)育而成，分布面積較廣。 低山土壤多由頁巖類發(fā)育而成，僅分布于低山河谷地帶。由于碳酸鹽類抗風(fēng)化能力強(qiáng)，這些 地區(qū)成土速度慢，導(dǎo)致這些地區(qū)土層非常淺薄，土層厚度在 40cm 以下的薄土型面積達(dá) 20.1 萬 hm2，占國(guó)土總面積的 60%，這些地區(qū)水土沖刷嚴(yán)重，極易造成土地石漠化，植被一經(jīng)破 壞難以恢復(fù)。2003 -2005 年全縣的土地石漠化調(diào)查顯示:全縣水土流失面積達(dá) 24 萬 hm2，平均每年泥 沙流失量 516.49 萬 t，全縣土地石漠化面積達(dá) 5.7 萬 hm2，占全縣土地面積的 17%，而且每 年還在呈上升之勢(shì)。據(jù)巴東縣土壤普查資料分析，全縣土壤年均流失 n 為 6437t、p 為 l860t、 k 為 13276t。4.2 人口增長(zhǎng)過快，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式落后，土地利用不合理巴東縣是少數(shù)民族聚集地區(qū)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展落后，城鎮(zhèn)化速度慢，農(nóng)業(yè)人口比例大。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1990 年全縣人口總數(shù)為 47 萬人，2005 年全縣人口總數(shù)為 49 萬人，比 1990 年多 2 萬人，人口增長(zhǎng)率為 27.8。2005 年全縣有農(nóng)業(yè)人口有 40 萬人，占人口總數(shù)的 90%。人口增長(zhǎng)快， 加劇巴東縣面臨環(huán)境容量危機(jī)。巴東地處鄂西山區(qū)，生產(chǎn)力不發(fā)達(dá)，農(nóng)業(yè)生產(chǎn)方式落后，亂砍濫伐、毀林開荒、陡坡地 耕作、刮草皮、挖樹根、燒炭等易破壞植被的現(xiàn)象非常普遍，這些掠奪式的經(jīng)營(yíng)方式對(duì)森林 資源的破壞性極大，是造成巴東縣水土流失的主要人為因素。此外，因地形地貌的限制，坡 耕地面積較大，全縣 25以上的坡耕地面積在 1.5 萬 hm2，大部分沒有采取水保措施，直接 進(jìn)行耕作、全墾易造成水土流失。長(zhǎng)期以來，農(nóng)業(yè)一直是巴東縣的主導(dǎo)產(chǎn)業(yè)，農(nóng)業(yè)產(chǎn)值在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中所占比例大，且耕種 方式落后，土地生產(chǎn)力低，廣種薄收的現(xiàn)象十分普遍，種植業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、林業(yè)比例極不協(xié)調(diào)。2007 年巴東縣國(guó)民經(jīng)濟(jì)總收人為(gdp)249993 萬元，其中農(nóng)業(yè)產(chǎn)出為 154178 萬元，占國(guó)民 經(jīng)濟(jì)總收人的 61.6%。在農(nóng)業(yè)產(chǎn)出中，種植業(yè)產(chǎn)值為 88643 萬元，占農(nóng)業(yè)總收人的 57.5%， 養(yǎng)殖業(yè)總產(chǎn)值為 60138 萬元，占農(nóng)業(yè)總收人的 39%,林業(yè)總產(chǎn)值為 4179 萬元，占農(nóng)業(yè)總產(chǎn) 值的 2.7%。巴東縣農(nóng)業(yè)產(chǎn)出結(jié)構(gòu)如圖 2 所示。比例(%)種植業(yè) 養(yǎng)殖業(yè)林 業(yè)圖 2 巴東縣農(nóng)業(yè)產(chǎn)出結(jié)構(gòu)圖全縣土地面積中，農(nóng)業(yè)用地 4.1 萬 hm2，占國(guó)有土地面積的 12.2%，林業(yè)用地 20.7 萬 hm2， 占 61.8%。由于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)不合理，大部分農(nóng)村勞動(dòng)力依附于有限的土地資源生存，使本來容 量就有限的土地資源承受著更大的壓力。4.3 森林資源分布不均，結(jié)構(gòu)不合理一是森林分布不均，長(zhǎng)江以北的東壤口、溪丘灣、沿渡河、官渡口 4 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)國(guó)土面積 為 12.3 萬 hm2，占全縣國(guó)土面積的 37%，森林面積 3.9 萬 hm2，僅占全縣森林面積的 30%， 森林覆蓋率 35%，而長(zhǎng)江以南 8 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)國(guó)土總面積為 21.3 萬 hm2，森林面積卻有 9.0 萬 hm2， 森林覆蓋率達(dá) 41%；二是經(jīng)濟(jì)林比例低，全縣經(jīng)濟(jì)林 2.8 萬 hm2，僅占有林地的 17%，制約 了經(jīng)濟(jì)效益的提高；三是樹種結(jié)構(gòu)單一,現(xiàn)有林中針葉樹多，闊葉樹少，全縣針葉樹面積達(dá)6.4 萬 hm2，其中馬尾松林 5.9 萬 hm2。天然林消失殆盡，天然次生林多，人工林比例大。人 工林以馬尾松、華山松、杉木、柏木為主，樹種單一，混交林比例只有 10%；四是林齡結(jié) 構(gòu)不合理，中幼林多，成熟林少，全縣森林總面積 15.1 萬 hm2，其中:中幼林面積 14.5 萬 hm2， 占森林總面積的 95.8%，可采伐的近、成熟林和過熟林只有 0.6 萬 hm2，占林分總面積的 4.2%， 且分布于偏遠(yuǎn)高山，利用價(jià)值不高。4.4 庫區(qū)流速減小加劇水污染，環(huán)保資金不足造成治理力度不足庫區(qū)水位上升雖然給我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展起到了很大推動(dòng)，但是庫區(qū)水位的上升形成了庫區(qū)回 水區(qū)，導(dǎo)致回水區(qū)的水體流速減小，形成了一個(gè)湖泊性河流，庫區(qū)水體自凈能力減弱。在同 樣的污染荷載下容易導(dǎo)致庫區(qū)水體水質(zhì)變壞。雖然國(guó)家每年投入到治理庫區(qū)污染的資金比較多5，但治理庫區(qū)污染的工作遠(yuǎn)遠(yuǎn)比我想 象中的復(fù)雜，耗費(fèi)資金多，我們國(guó)家制定了很多非常好的政策都由于資金不足無法實(shí)行，或 無發(fā)法長(zhǎng)時(shí)間維持下去而半途而廢，從而導(dǎo)致政策不能落到實(shí)處。例如庫區(qū)縣城和鄉(xiāng)鎮(zhèn)的污 水處理廠、垃圾場(chǎng)建設(shè)數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。4.5 化肥和農(nóng)藥施用與污染為提高糧食單產(chǎn)，滿足我國(guó)對(duì)糧食的需要，從 20 世紀(jì) 70 年代初期以來，我國(guó)農(nóng)業(yè)生產(chǎn) 中的化肥投入逐年迅速增加。目前，我國(guó)已經(jīng)成為世界上最大的化肥生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)6。巴 東縣農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中化肥施用是該縣庫區(qū)面源污染最主要原因之一。此外，大量的農(nóng)藥施用也是該縣庫區(qū)面源污染的原因。我國(guó)是世界上農(nóng)藥生產(chǎn)和使用大 國(guó)6，湖北省施用農(nóng)藥的水平在全國(guó)排名第一6，而巴東農(nóng)藥的施用水平高是該地區(qū)農(nóng)業(yè)面 源污染嚴(yán)重的最主要原因之一。5. 結(jié)束語通過實(shí)地調(diào)查研究，對(duì)三峽庫區(qū)巴東段的面源污染狀況有了初步認(rèn)識(shí)，了解該地區(qū)面源 污染現(xiàn)狀及其趨勢(shì)；通過分析巴東地段的地形、地貌和地質(zhì)土壤條件、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)結(jié)構(gòu)方式、 庫區(qū)蓄水狀況、當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)狀況和生態(tài)環(huán)境，揭示了三峽庫區(qū)巴東段的面源污染的成因，這對(duì) 于保護(hù)庫區(qū)環(huán)境、保證三峽工程效益的正常發(fā)揮都具有十分重要的意義。6. 致 謝本文受武漢大學(xué)暑期社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)、國(guó)家自然基金重點(diǎn)項(xiàng)目(50639040)和國(guó)家“863”計(jì)劃 (2006aa06z342)資助。在相關(guān)資料數(shù)據(jù)獲取過程中得到了巴東縣政府，巴東縣建設(shè)中心， 巴東縣環(huán)保局，巴東縣水利局，巴東縣農(nóng)業(yè)局的大力支持和幫助，在此一并表示感謝！參考文獻(xiàn)1 陳吉寧,李廣賀,王洪濤. 滇池流域面源污染控制技術(shù)研究.中國(guó)水利,2004.92 任磊,黃廷林. 水環(huán)境非點(diǎn)源污染的模型模擬水環(huán)境非點(diǎn)源污染的模型模擬. 西安建筑科技大學(xué)學(xué)報(bào)(自 然科學(xué)版),2002.13 李如忠,洪天求. 巢湖流域農(nóng)業(yè)非點(diǎn)源污染控制對(duì)策研究. 合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)(社會(huì)科學(xué)版),2006.14 熊中福,王定勇. 三峽蓄水對(duì)庫區(qū)水質(zhì)富營(yíng)養(yǎng)化影響.科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng),2007.45 李雪輝,譚艷,劉曉玲,汪華,陳英.長(zhǎng)江三峽庫區(qū)巴東段水質(zhì)狀況分析,科技信息,2008.17 6 朱兆良,孫波,楊林章,張林秀. 我國(guó)農(nóng)業(yè)面源污染的控制政策和措施. 科技導(dǎo)報(bào),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 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 difficulties 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 s