3.2.1 水源区水环境状况
丹江口水库在河南省境内主要汇水支流为老灌河和丹江。老灌河在南阳境内河流长146.4km，流域面积2523km2，属山区型河道，具有洪水猛、变幅大、纵坡陡、沙石多的特点。丹江发源于山西省商县秦岭兰关，自北向南经陕西省商南县进入河南省淅川县，至湖北省均县丹江口汇入汉江，干流全长390km，至豫鄂交界处集水面积14714km2，在河南省境内干流长117.4km，在河南省境内流域面积5592km2。
根据南阳市地表水环境功能区划结果，丹江淅川县段划为Ⅱ类水质;老灌河西峡县城以上划为Ⅲ类水质，西峡县城以下至挡子岭划为Ⅳ类水质(挡子岭断面为西峡老灌河出境水控制断面，接纳了西峡县工业废水和县城生活污水);淅川县城以下至张营划为Ⅲ类水质(张营断面为淅川县老灌河入丹江口水库控制端面，主要接纳了淅川县工业废水和县城生活污水);丹江口水库库区河南省区域内地表水功能区划为Ⅱ类水质(表3.8)。
表3.8 南水北调中线工程取水源头汇水区域控制断面水质情况
根据南阳环境部门在南水北调中线工程丹江口水库汇水区域的丹江布设的监测断面和老灌河布设的监测断面进行的水质监测结果，不同断面水质状况如下:
(1)丹江界牌断面，丰水期超过Ⅱ类水质;枯水期和年均值水质均符合Ⅱ类水质标准，符合功能区划水质类别，影响因素主要是丰水期有机物和氨氮。
(2)丹江史家湾断面，丰水期超过Ⅱ类水质;枯水期水质为Ⅱ类;年均值超过Ⅱ类水质;总氮超标。
(3)老灌河挡子岭断面，丰水期水质满足Ⅳ类水质标准;枯水期超过Ⅳ类水质标准;年均值符合Ⅳ类水质标准。
(4)老灌河张营断面，丰水期超过Ⅲ类水质标准，其中COD(化学需氧量)稍超标，氨氮超标1.73倍，总氮超标1.79倍;枯水期超过Ⅲ类水质标准，其中COD超标2.97倍，CODMn(高锰酸钾法测COD)超标2.02倍;年均值超过Ⅲ类水质标准，COD超标2.25倍，CODMn超标1.08倍。西峡县挡子岭断面以点源有机型污染为主，淅川张营断面，丰水期以面源氨氮污染为主，枯水期以点源有机型污染为主。
(5)南水北调中线工程渠首取水口处陶岔，丰水期、枯水期和年均值超过Ⅱ类水质标准，超标因子为总氮和总磷，主要由面源污染引起。
3.2.2 水源区环境污染形势严峻
水源区环境污染，包括点源污染和面源污染。工业污染是点源污染的主要原因，农业生产中大量使用农药、化肥和农膜是面源污染的主导因素。
南水北调中线工程要求丹江口水库库区水质要达到国家地表水Ⅱ类水质的要求，规定丹江口水库水源地水质总磷不能超过0.02mg/L，总氮不能超过0.04mg/L，氨态氮不能超过0.5mg/L。丹江口水库库区水样检测结果，库区水质大多数指标满足Ⅱ类水质要求，其中总磷浓度为0.02～0.05mg/L，总氮浓度为1.46～1.60mg/L，总磷、总氮明显超标。对超标成分的分析，主要是由于污水、农药、化肥、人畜粪便及生活垃圾污染形成的面源污染引起。
3.2.2.1 工业污染
水源区工业污染的状况不容忽视。一是工业产业结构不尽合理，重污染的造纸、化工、制药、酿造行业在工业生产总值中所占比重还比较大，工业废水是造成地表水体污染的主要因素。二是水源区所有城镇没有生活污水处理厂和垃圾处理厂。随着城市化进程的加快和城镇框架的拉大，生活污水和生活垃圾污染将会日趋严重。三是地处源头地区的山区县地方财政困难，对城镇建设投入不足，县城和主要城镇没有统一的排水体系，工业废水、生活污水与雨水没有实行清污分流，混合排入地表水体，废水直接排入河道，造成老灌河乃至丹江口水库水体的污染。根据南阳市环保局监测结果，水源区西峡、淅川、内乡3县2003年的废水污染物排放情况表3.9。
表3.9 水源区水污染物排放情况(2003年)
注:据南阳市农业局，2004，南水北调水源区面源污染情况调查报告。
3.2.2.2 农业生产中大量使用农药和化肥
南阳境内库区流域属农业主产区，种植业占主导地位。据测算，丹江口水库水源地4县36个乡镇111.4万亩耕地年化肥投入量为4.35×104t(折纯)，用量最大的是氮磷化肥。按全国平均水平30%～40%的化肥利用率推算，年土壤固定、空气挥发和渗入地下水、汇入地表径流的流失量达(2.61～3.045)×104t;水源地年农药施用量275t，品种多为杀虫剂、杀菌剂、除草剂等，对环境造成危害的是含磷、砷、汞类高毒高残留农药。农药除40%被农作物及害虫吸收分解外，一部分挥发入空气，大部分残留在土壤地表渗透到地下水或随雨水冲刷汇入地表径流流入库区，造成污染。据调查推算，化肥、农药对库区总磷超标的贡献率超过75%。水源地库区年农膜覆盖21.32万亩，农膜使用量704t，按平均残留率5.88%计算，每年残留地膜41.39t。残留在农田中的农膜难以分解，影响耕作，少部分分解物释放出有害物质也污染土壤和地下水。
3.2.2.3 畜禽粪便及生活垃圾量逐年增大
随着农业生产结构的调整，畜牧养殖业发展迅速，畜牧养殖业造成的面源污染问题也越来越突出。据调查统计，丹江口水库汇水区现有规模养殖场超过200个，畜禽散养情况普遍，年畜禽粪便排放量超过826×104t，粪便简单处理率仅为59.5%，粪便排放随意性强，氮、磷、COD等大量富营养物质直接或间接排入库区，造成环境和水体水质的直接污染。丹江口水库汇水流域内生活污水和垃圾长期直接排放，污染地表水和地下水。
3.2.3 水源区生态环境脆弱
丹江口水库水源区地处我国南北过渡带、东西结合部，是一个相对独立的自然地理单元。目前区内森林植被稀少、质量差，蓄水、固土能力低下。加之不合理的耕作方式，导致生态环境恶化，水土流失十分严重。资料表明:1979～1999年的20年间，丹江口水库的淤积总量为89715.5×104m3，年平均淤积高达4485.775×104m3。按此淤积速度，将会大大缩短丹江口水库的使用寿命。降水与径流时空分布严重不均，水旱灾害频发。雨季洪水频发，石沙俱下，冬春干旱缺水，沟溪断流，人畜饮水困难，不少地方山区人民往往为吃水要跑几十千米的路程，严重制约了水源区经济的发展。水旱灾害的发生频率由20世纪50年代的每年0.42次增长到目前的每年0.83次。据南阳市水利部门对淅川县荆紫关、寺湾、大石桥、滔河4个乡的调查，近几年因洪水灾害，减少良田500多平方千米;西峡县自1954年以来，因洪水灾害减少耕地0.7×104km2，并以每年3.6%的速度增加。
库区大量土地被淹没，淹没良田2万多平方千米，7.4万移民外迁，10万多移民和反迁移民被后靠安置搬迁到丘陵、低山薄地上。水源区大部分山丘区人口稠密，耕地资源匮乏，其中西峡县人均耕地不足0.047km2，远低于全省和南阳市平均水平。耕地后备资源不足，未利用土地中可开垦的土地资源很少，人地矛盾十分突出。随着丹江口水库大坝的加高，淹没地区面积将扩大到1050km2，这一矛盾将会进一步加剧。由于土壤瘠薄，农业产业结构单一和生态环境比较脆弱，当地人民目前尚未摆脱贫困落后的局面。人均年占有粮食仅340kg，为了生存，农民被迫开荒种地，导致森林资源锐减，加剧了生态环境恶化，使山区农业陷入了“越穷越垦，越垦越穷”的恶性循环中。
丹江口水库库区周边地区以浅山丘陵地为主，沟壑纵横，地形破碎复杂，坡度陡，植被多为中幼、中龄林和低效林，植被覆盖率低，防护能力差，自然调节能力低下，枝叶截留及根系固土保水能力减退，生态环境较为脆弱。
3.2.3.1 水源区土壤性能差
水源地土壤以黄褐土、黄粘土或红粘土为主，质地黏重，易干缩裂缝，通透性差，表土层疏松浅薄，既不耐旱，又不耐涝，并易受侵蚀，浅山丘陵区的石灰岩、片岩等抗侵蚀能力差，风化严重，对降雨冲击的抵抗力较弱，极易形成水土流失。
表3.10 水源区林业用地情况 单位：hm2
表3.11 水源区域森林面积及蓄积量
表3.12 水源区林地分类情况
3.2.3.2 水源区气候与水资源影响
丹江口水库汇水区域内，气候属亚热带季风型大陆性气候，降雨量年际间变化大，受季风影响，降水年内分配不均，汛期降雨量占全年降雨量的 58% ～ 62%。暴雨集中，强度大，历时短，入渗有限，容易冲刷侵蚀地表。丹江口水库南阳境内支流，均属山区型河道，坡度大，地下水资源量甚微，水资源总量以地表径流为主，是水土流失的主要动力。水土流失使沙尘及附着在土壤上的农药化肥残留量得以汇入地表径流，流入库区，造成库区悬浮物和氮、磷超标，对库区水质影响较大。
3.2.3.3 水源区森林资源问题突出
一是森林资源分布不均。人们把森林作为一种自然资源对待，对森林的再生性、多功能性和更新周期长认识不足，急功近利，取之于林多，用之于林少，致使有限的森林资源分布极不合理，大部分分布在深山区的河流源头，生长量偏小，生态系统呈现结构与功能退化状态，防护效益差。而地处浅山、丘陵平原的下游地区，人口密度大，垦殖指数高，森林资源少，又多是人工幼林，不少地方地表裸露严重，是水土流失重灾区。二是生态效益低。林分质量不高，低产、低效防护林所占比重大，生产力水平低。三是林种结构和林龄结构不合理。林种结构不合理，从防护林整体上看，防护林比例仍偏小; 从林龄结构上看，幼中龄偏多，其面积、蓄积分别占整个林分的 95.8% 和 89.4%; 而近成熟-过熟林面积与蓄积分别占整个林分的 4.2%和 10.6%。水源区森林资源情况见表 3.10 至表 3.12。
3.2.4 水源区水土流失严重
3.2.4.1 水源区水土流失现状
表 3.13 给出了水源区土壤侵蚀的不同类别及相关数据。大量的水土流失不但造成水库淤积，而且使水质质量变差，富营养化程度提高。
表 3.13 水源区土壤侵蚀的类别及相关数据
根据2000年全国第三次水土流失遥感调查资料，丹江口库区及上游流域南阳境内水土流失面积3369.01km2，年平均土壤侵蚀量约990×104t。水土流失程度大致以浅山丘陵区的中、强度流失逐渐向中山区的轻、微度流失变化，大部分发生在丹江口水库环库区周边的浅山丘陵区和人口集中、植被差、养殖和农业种植区以及交通便利、开发建设项目比较集中的区域。平均土壤侵蚀模数为2938t/km2·a，沟壑密度为2.61km/km2。强度水土流失面积为446.87km2，占水土流失面积的7%，主要分布在西峡312国道沿线、淅川环丹江口库区等植被覆盖率较低的荒山荒坡和坡耕地上，以面蚀、沟蚀为主要形式;中度水土流失面积为1369.7km2，占水土流失面积的21.5%，主要分布在西峡县南部山区，老灌河、淇河等沿河两岸的狭窄地区和淅川、内乡、邓州的环丹江口水库浅山丘陵区，该区人口密度较大，植被覆盖率较低(<30%)，耕地多为坡耕地，流失形式以面蚀为主，兼有沟蚀，局部有滑坡、泥石流等重力侵蚀;微度、轻度水土流失区总面积为4545.37km2，其中轻度水土流失面积1552.44km2，微度流失区面积2992.93km2，主要分布在西峡中山区和淅川西北山区、丹南山区，海拔较高，山体完整，居民少，森林茂密，交通闭塞，植被覆盖率较高，大部分为水平梯田、水田及建筑区，水域也包括在内，流失形式以面蚀为主，兼有沟蚀(表3.14，图3.3)。
表3.14 南阳市丹江口水库及上游流域水土流失强度分级面积及流失量
注:据南阳市水利局，2003，南阳市丹江口库区及上游水土保持规划。
3.2.5 水源区矿山地质环境问题
水源区矿产资源的特点是矿种类型较多，矿点多，分布较集中，但大中型矿床较少，多数为小型和矿点，绝大部分为小规模的民采。开采方式多为露天开采，产生大量尾矿弃渣。目前开采较活跃的金属矿种为钒矿、铁矿、金矿、辉锑矿等;非金属矿种有大理岩、石灰岩、石墨、白云岩等。石灰石矿、大理岩矿和钒矿等，开采极盛，常形成矿山集中分布的群采区。因此，研究区矿山环境地质问题突出。
3.2.5.1 矿山开采引起的矿山环境地质问题
(1)引起土地资源的毁损:采矿占用和破坏土地。经调查，中型矿区占用和破坏土地面积一般为2～9hm2，小型矿区占用和破坏土地面积一般为1～6hm2。例如:在淅川县城—西庙岗一带为山间谷地，是大理岩石材加工聚集地，沿G312两侧分布加工厂几十家。占地宽20～50m，断续延伸近20km。弃渣改变、破坏土地现象较为严重。
图3.3 研究区水土流失分布
(2)引起地貌景观的毁损:露天采矿破坏地貌景观非常严重，毁坏了植被和生态环境。在交通干线两侧的可视范围内可以看到采矿留下的痕迹，而且还有持续增加的趋势。大型矿区植被破坏面积为15hm2，中型矿区植被破坏面积一般为1.5～4.5hm2，小型矿区植被破坏面积一般为0.5～2.0hm2。水源区因采矿引起的地貌景观毁坏主要分布在以下地带:①淅川县城—毛堂—西簧一带，为钒矿采矿密集地，分布采矿点几十家，采坑沿矿脉分布，宽6～10m，深5～8m，断续延伸近50km，总面积约100hm2，开矿弃渣就地堆积于山坡，随处可见，对山体植被及土地破坏较为严重，并为水土流失提供了基本条件;②淅川县蒿坪—大石桥一带，为大理岩矿采矿密集地，分布采矿点几十家，采坑沿矿脉分布，宽6～10m，深5～30m，断续延伸近40km，总面积约80hm2，开矿弃渣就地堆积于山坡，对山体植被及土地破坏较为严重，并对丹江风景区有一定影响，也为水土流失提供了基本条件。
(3)地质灾害频繁发生:石灰岩、大理岩、钒矿等矿山在开采过程中，经常发生边坡失稳、滑坡、崩塌等现象。井下开采的金矿、铁矿易发生矿坑塌陷现象。矿山排出大量矿渣及尾矿的堆放，除了占用大量土地、严重污染水土资源及大气外，还经常发生塌方、滑坡、泥石流。尤其是一些乡镇集体和个人采矿场，在河床、公路两侧开山采矿，乱采滥挖，乱堆乱放，对河道畅通有一定程度的影响，也为泥石流的形成提供了固体物源。
3.2.5.2 水源区土污染分析
为了解钒矿对土壤的影响，在钒矿采矿分布较密集的毛堂—西簧一带布设了两条土质取样剖面。根据分析结果得出:远离采矿点钒含量有明显的递减趋势。
3.2.5.3 水源区水环境质量分析
(1)地下水环境质量分析:地下水水环境分析主要通过地下水质量评价和地下水污染评价来实现。
1)地下水质量评价:此次评价选择pH值、总硬度、溶解性总固体、硫酸盐、氯化物、铁(Fe)、锰(Mn)、铜(Cu)、锌(Zn)、挥发酚类、阴离子合成洗涤剂、高锰酸盐指数、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮(NH4)、氟化物(F－)、汞(Hg)、砷(As)、铍(Be)、隔(Cd)、六价铬(Cr6+)、铅(Pb)、碘(I)等24项组分作为评价指标。以水质分析资料为基础，依据单项组分，按《中华人民共和国地下水质量标准》所列分类指标确定该组分的质量类别，为单因子评价方法。根据各单项组分所属质量类别，依表3.15的规定分别确定单项组分评价分值Fi。
表3.15 各类别单项组分评价分值
按式(3.1)和式(3.2)计算综合评价分值F。
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:F为各单项组分评价分值Fi的平均值;Fmax为单项组分评价分值Fi中的最大值;n为项数。
根据计算的F值，按表3.16划分地下水质量级别。
表3.16 地下水质量级别判定
2)地下水污染评价:选取地下水质量评价中的24项组分作为评价指标。以《中华人民共和国地下水质量标准》(GB/4848-93)中Ⅱ类水标准限值作为背景值，采用组分综合法和污染指数法分别对无机污染进行评价。
单项指标的污染指数(I)按式(3.3)进行计算。
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:I为某项污染物的污染指数;Ci为某项污染物的实测含量;C0为某项污染物的背景值或对照值，此次取Ⅱ类水标准的上、下限值。
Ci值在区间内，令I=1，如果I值大于区间值的最大值或小于区间值的最小值，分别用Ci值除以区间值的最大值或最小值。
多项指标的综合污染指数(PI)按式(3.4)和(3.5)进行计算。
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
河南省土地资源生态安全理论、方法与实践
式中:PI为单个样品多项组分的综合污染指数; 为各单项组分污染指数I的平均值;Imax为各单项组分污染指数I的最大值;n为项数。
根据计算的PI值，按表3.17划分污染级别。
表3.17 地下水污染级别分类
最后计算出F值最大为7.19，最小为2.15。质量级别为“良好”和“较差”两个级别，综合评价结果与单项组分评价结果一致，即Ⅲ类水属“良好”级别，Ⅳ、Ⅴ类属“较差”级别 。
(2)水源区地表水环境质量评价:根据国家标准中基本项目标准限值中的24项指标，选择pH值、溶解氧、高锰酸盐指数、化学需氧量(CODcr)、生物需氧量(BOD5)、总磷(以P计)、总氮(以N计)、铜(Cu)、锌(Zn)、氟化物(以F－计)、砷(As)、汞(Hg)、镉(Cd)、六价铬(Cr6+)、铅(Pb)、氰化物、挥发酚类等17项组分作为评价指标。根据分析结果，对水源区水环境质量的评价表明:地下水组分中溶解性总固体、总硬度、硫酸盐(S02－4)、硝酸盐(NO3－、以氮计)、阴离子合成洗涤剂、六价铬(Cr6+)等6项含量差异较大，在矿山及人口密集区附近含量较高，其分布面积较小;地下水质量较好的区域居多。地表水部分河段质量较差，入丹江口水库的丹江入口处为Ⅱ类水，淇河入口处为Ⅴ类水，老灌河入口处为Ⅳ类水;南水北调中线取水口(淅川陶岔)地表水样为Ⅱ类水，满足生活饮用水标准。现状条件下，采矿活动引起地下水和地表水质量的变化对丹江口水库水质的影响程度尽管不太明显，但对地下水和地表水质量已经造成不同程度的污染，应引起高度重视 。