从地图上看，丹江口水库上游大小河流星罗棋布，水库的主要干流是汉江和丹江，此外还有许多支流，如神定河、老灌河、泗河、犟河、官山河、剑河、浪河等。这些河流的水质直接影响库区的水质。今年6月，媒体曝光淅川县等地境内的河流污染。《中国经济周刊》记者在3个月后前往丹江口库区，上述几条河流污染依然严重。
根据水利部长江水利委员会提供的资料，湖北省十堰市的污水主要通过天河、堵河、神定河、犟河、泗河、官山河、剑河等河流进入丹江口水库。根据长江水利委员会2012—2013年对丹江口水库16条入库河流的水质监测资料分析，湖北十堰入库河流中，天河、堵河等河流水质大部分时段能达到三类水，官山河、浪河水质次之，神定河、犟河、泗河和剑河水质相对较差，一般为四类，有的甚至为劣五类。主要超标因子为总磷、氨氮、化学需氧量和高锰酸盐指数。
而根据规划，在2014年中线通水前，丹江口水库的水质要达到二类，2015年末直接汇入水库的主要支流，其水质不能低于三类。
污水处理厂出口“泾渭分明”
十堰市污水处理厂，坐落在神定河的下游，主要承担神定河沿线的生活污水和工业排放的污水收集处理工作，是十堰市最大的污水处理厂，现在日处理污水13.5万吨(立方米)。据十堰市污水处理厂测量，神定河在旱季收集的污水量每天达到20万吨，雨季污水量每天收集达到30万~50万吨，按照十堰市污水处理厂满负荷16.5万吨/天处理能力，就是在旱季每天直接排放到库区的污水也要达到3.5万吨，雨季则更多。据悉，这里收集的污水主要是化粪池等生活污水。
过去，十堰市污水处理厂执行的是国家二级排放标准，2006年国务院批复的《丹江口库区及上游水污染防治和水土保持“十一五”规划》，要求丹江口库区污水处理厂处理过的水质要达到一级B的标准。2007年，该厂进行了设备改造升级，采用了MBR膜处理工艺，2009年12月投产，但由于膜的寿命是5~8年，从第二年开始，每年处理的水量还要递减10%，也就是说第一年之后处理能力根本达不到每天16.5万吨。
为什么十堰的河道污水会如此严重？十堰市污水处理厂负责人向《中国经济周刊》表示，首先，十堰市是先建厂后建市，许多老的建筑过去根本没有生活污水收集设施，当时的生活污水是直接排进河道，现在根本无法改造收集；其次，管网老旧改造建设缺口大，十堰市还有许多生活污水能收集的无法收集；再次，雨污没有分离，造成雨季污水量大。
对于污水处理厂本身而言，其主要收入是污水处理费，但据上述负责人透露，十堰市污水处理费用的收取较难。他向记者举了一个例子，某大型企业每日的用水量为24万多吨，但该企业到目前为止都没有足额缴纳污水处理费，这对他们的生产影响也很大。
记者在污水处理厂的出水口处看到，在出水口入河处形成了两种截然不同的颜色，远远流来的神定河水色泽暗淡，呈灰黑色，而从污水处理厂排出的处理完的水色泽清亮，它们汇合后呈灰黑色奔向库区。据污水处理厂负责人透露，神定河多数是劣五类或五类水质。
河水富营养化严重
与神定河污染相似的还有老灌河。老灌河发源于河南省洛阳市栾川县境内，在河南淅川县流入丹江，进入库区。而老灌河主要承担淅川县城区生活和工业的排污。据淅川县环保局副局长贾中富透露，目前，淅川县污水处理厂的处理能力只能达到淅川县城区整个污水量的60%，还有40%直接排到老灌河，使其污染严重。
贾中富认为，造成污染的主要原因：一是由于管网建设不完善，生活污水不能完全收集而是直接排放；二是每年10月到第二年3月雨水少，河水自净能力弱；三是传统农业的化肥农药、家禽养殖等面源污染所致。
9月12日，记者在距离淅川县城5公里的金河镇张营村张营断面的老灌河上，远远就看到河床上到处都是高低起伏的沙丘，这些沙丘已将河水隔断，没有隔断的河水，呈灰黑色向前奔流，由于受污染影响，河水富营养化程度很高，河面上已经生长出许多红色的藻类植物。远处两台工程机械，正在一边挖沙，一边给数辆运输车装沙。地上丢弃着许多生活垃圾。
当记者对河床上挖沙会不会造成污染表示疑问时，贾中富对《中国经济周刊》说，只要不漏油就不会污染。而就在离工程机械不远的地方，被沙丘隔开的一潭河水，水面上除了红色的藻类植物外，还有其他的藻类植物。此外，记者在淅川县城灌河大桥上，所见桥两边的老灌河河面上也漂浮着许多红色藻类植物。
除了生活污水和工业排污威胁库区水质之外，面源污染也是重要的污染源。造成面源污染主要因素是库区传统的农业生产方式等。传统的农业生产大部分使用化肥和农药。这样在雨季，随着雨水冲刷下来的有机物就流到了库区。政府在这些地区也曾力推使用有机肥，但收效甚微。由于该地区没有形成规模化生态农业，用化肥和有机肥长出的果子和粮食不能区别差价，因此很难推广。
记者在位于丹江口水库周边的湖北省丹江口市计家沟村走访时，村民张声宪告诉记者，他们是以果林为主，但不是规模化的生态农业，结果是使用化肥的和使用有机肥结出的果子卖一个价，而有机肥种出的果子偏小。这样一来，村民们就不愿用有机肥了。
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