污水灌溉的現狀與展望

土壤( Soils),2006,38(6:805-813污水灌溉的現狀與展望宰松梅“,王朝輝',龐鴻賓(1西北農林科技大學(xué)資環(huán)學(xué)院,陜西楊凌712100;2中國農業(yè)科學(xué)院農田灌溉研究所,河南新鄉453003)摘要:水污染問(wèn)題是當前農業(yè)發(fā)展亟待解決的問(wèn)題。利用污水進(jìn)行污水回灌農田是一種低費用、低能耗的污水處理途徑,也是保障水資源可持續利用的有效措施之一。本文在簡(jiǎn)要回顧國內外污水回用灌溉農田的歷史和發(fā)展現狀的基礎上,總結了污水灌溉在理論研究、技術(shù)研究等方面取得的主要成果,并針對我國污水灌溉中存在的問(wèn)題,指出了目前和未來(lái)該領(lǐng)域研究的重點(diǎn),以期推動(dòng)污水灌溉的規范化、科學(xué)化、健康化發(fā)展關(guān)鍵詞:污水;灌溉;農田中圖分類(lèi)號:S273.5人口、資源和環(huán)境已成為當今世界面臨的3大減輕排放后對水體的污染。因而,城市污水經(jīng)處理問(wèn)題。我國作為一個(gè)人口大國,農業(yè)是立國之本。后用于農田灌溉是最佳出路。但由于城市污水排放灌溉在我國農業(yè)生產(chǎn)中歷來(lái)占有特殊的重要地位,與灌溉需求間存在時(shí)空上的矛盾,且因為成份復雜,在約占全國耕地面積45%的灌溉面積上生產(chǎn)了約易造成重金屬累積。灌溉土壤一旦被污染,將難以占總產(chǎn)量70%以上的糧食、80%以上的棉花和治理,也會(huì )帶來(lái)一系列的水土環(huán)境、生態(tài)安全等問(wèn)90%以上的蔬菜。但隨著(zhù)工業(yè)化、城市化和農業(yè)現題。因此,建設資源節約型、環(huán)境友好型社會(huì ),不代化發(fā)展,水資源“農轉非”現象越來(lái)越嚴重,缺得不重新審視污水灌溉這一問(wèn)題,能否應用污水進(jìn)水、水污染和農業(yè)用水生產(chǎn)率偏低等問(wèn)題相互交織,行灌溉,怎樣進(jìn)行合理的污水灌溉,已成為當今又且在短時(shí)間內不可能有根本性改變。水資源危機已研究熱點(diǎn)。成為農業(yè)發(fā)展的重要制約因素。污水經(jīng)過(guò)無(wú)害化處理后作為灌溉的替代性水1污水灌溉的發(fā)展現狀源,對緩解我國農業(yè)水資源危機具有重要意義污水資源化是解決農業(yè)灌溉水源不足的一項重2002年全國廢污水排放總量631億m3(不包括火要而有效的措施。我國利用生活污水和人畜糞尿灌電直流冷卻水,污水處理率20%左右。預計到溉農田的歷史悠久。局部地區小規模利用城市工業(yè)2030年,全國污水排放量將達963億m,污水處理和生活污水灌溉農田也有近百年的歷史。1958年我率為80%;到2050年,污水排放量將達1370億m3,國的城市污水處理與利用被列入國家科研課題,自污水處理率為95%,按照回用率50%計算,則可替此開(kāi)始了規?；囊酃喔?。首先在青島、大連代的水資源量為650億m3,基本上與黃河的年徑流太原、北京、天津、西安、石河子等一些北方缺水量相當。污水用于農業(yè)灌溉,總結起來(lái)具有以下幾的大城市相繼開(kāi)展了城市污水回用試驗研究。由于方面的優(yōu)點(diǎn):①水量較穩定,受季節、雨量、豐水當時(shí)我國城市污水的水質(zhì)成分相對單一,污水灌溉枯水年的影響小,保證率高;②不必去除污水中N、的節肥、增產(chǎn)效益顯著(zhù)。隨著(zhù)農業(yè)可用水資源量的P、K、Ca、Mg等污染物,需要的投資和運行費用減少,污水灌溉面積逐年擴大。張展羽等把我國也較低,同時(shí)起到增水增肥的作用;③需水量大,污水灌溉的發(fā)展劃分為起步、穩定發(fā)展和快速發(fā)展能夠形成規模效益;④經(jīng)過(guò)土壤-植物的過(guò)濾、吸收、3個(gè)階段。第一個(gè)階段是從20世紀50年代末至60吸附、生物凈化作用,可去除污水中的有害物質(zhì),年代初。當時(shí)國內對環(huán)境問(wèn)題認識不深刻,普遍認①基金項目:國家自然基金青年基金項目(40201028)、國家自然科學(xué)基金面上項目(30370843)、國家自然基金重點(diǎn)項目(30230230)和農業(yè)部“948”重大研究項目(2003-Z53)共同資助作者簡(jiǎn)介:宰松梅(10-),女,河南人,博士研究生,副研究員,主要從事區域綜合治理、節水灌溉理論研究。E-mail:zsm@firi.org.cn806第38卷為污水灌溉既可為農業(yè)增肥,又可給工業(yè)廢水找到劃,到目前為止,已建成約2000個(gè)污水處理廠(chǎng),多出路,應當大力發(fā)展。由于當時(shí)廢污水排放量不大,數采用日本農村污水處理協(xié)會(huì )研制的 JARUS小型到1963年全國污水灌溉面積僅有42萬(wàn)hm2,污水污水處理系統,處理后的污水水質(zhì)穩定,多數被引灌溉對農村水環(huán)境影響并不明顯。第二個(gè)階段是從入農田進(jìn)行水稻或果園灌溉。20世紀60年代后期到70年代初中期。這個(gè)時(shí)期環(huán)相對于經(jīng)濟發(fā)達的工業(yè)國家來(lái)講,發(fā)展中國家境問(wèn)題逐步引起了社會(huì )的關(guān)注,人們開(kāi)始普遍對污在大面積污水灌溉方面起步較晚。但隨著(zhù)城市規模水灌溉造成的水、土、糧污染產(chǎn)生懷疑。但由于廢和工業(yè)生產(chǎn)的不斷擴展,也越來(lái)越重視污水灌溉。污水排放量日益增多,以及農業(yè)用水日漸緊張,許如埃及、突尼斯、沙特阿拉伯、阿曼、科威特、巴多大中城市近郊和工礦區附近的農田越來(lái)越多地利林、摩洛哥、伊朗、蘇丹等國都曾利用污水灌溉公用污水灌溉,到1976年全國污水灌溉面積已增加園、綠地、谷物、防護林,甚至有的國家用污水灌到18萬(wàn)hm2。第三個(gè)階段開(kāi)始于20世紀70年代后溉蔬菜。印度是實(shí)行城市污水資源化比較早的國家期。隨著(zhù)國民經(jīng)濟快速增長(cháng)、城市及工業(yè)規模迅速之一。而拉丁美洲的墨西哥、智利、秘魯等國家,擴大,污水成分也發(fā)生了顯著(zhù)變化。1980年全國污由于氣候干燥,污水灌溉也開(kāi)展得比較好。水灌溉面積已達1333萬(wàn)hm2,191年發(fā)展到3067萬(wàn)如由于大部分廢污水未經(jīng)處理直接用于灌溉,2國內外主要研究進(jìn)展不僅造成了部分農田嚴重污染,而且對農村水環(huán)境西方發(fā)達國家的污水灌溉研究起步較早。在污構成了威脅。截止2004年,全國的污水灌溉面積已水灌溉的經(jīng)濟可行性比較、痕量污染物在土壤與地達361.84萬(wàn)hm2,占灌溉總面積的733%,其中90%下水的運移、病菌在土壤與地下水中的存活與傳播左右分布在水資源嚴重短缺的黃、淮、海、遼四大規律等方面開(kāi)展了深入的研究向,已積累了比較成流域。另外,隨著(zhù)城市化進(jìn)程的加快,城市污水功的經(jīng)驗。我國自1958年開(kāi)始有計劃地進(jìn)行污水排入河、渠,致使多數灌區水源污染,間接的污水灌溉試驗研究,在污水灌溉機理、相應的作物灌溉灌溉也無(wú)處不在。制度、由間利用工程規劃設計和運行管理方式等方從世界范圍來(lái)看,污水灌溉不僅是水資源匱乏面進(jìn)行了大量的研究工作,已初步掌握了污水灌溉國家開(kāi)辟第二水源的重要途徑之一,也是發(fā)達國家的機理,污水灌溉技術(shù)體系已初步形成,對污水灌治理污染的一個(gè)重要方向。美國是世界上較早進(jìn)行溉的負效應也有了一系列的防治措施污水灌溉的國家之一,到1977年,美國有357個(gè)城2.1污水灌溉對環(huán)境影響市實(shí)現了污水處理后再利用,其中回用于農業(yè)占土壤-植物系統對污水中的污染物具有較強的58.3%,回用于工業(yè)占405%。目前美國50個(gè)州中凈化作用,在一定限度或痕量范圍內不會(huì )造成環(huán)境有45個(gè)州釆用處理后的污水進(jìn)行灌溉,60%的再污染。但長(cháng)期進(jìn)行超標污水灌溉,在土壤中的有機生水用于農業(yè)灌溉。在加州的200個(gè)污水回用處污染物及重金屬含量大大超過(guò)土壤吸持及作物吸收理廠(chǎng)中,42個(gè)廠(chǎng)的處理污水被用于綠地灌溉(公園、能力時(shí),必然造成土壤污染。污灌對環(huán)境的影響主高爾夫球場(chǎng)、高速干道綠地)與農業(yè)灌溉(玉米、要表現在污染物在土壤中的殘留、累積和對地下水苜蓿、棉花、大麥、甜菜等作物),占總水量的1/4。的污染方面。以色列是個(gè)嚴重缺水國家,也是世界上污水利用程Feigin等發(fā)現,利用二級處理的污水進(jìn)行灌度最高的國家,每年大約用3億m3處理過(guò)的污水用溉,灌水量為350、440和515mm時(shí)棉花的產(chǎn)量與于農業(yè)灌溉,占總用水量的1/6,污水總量的46%。相應數量的淡水再分別加N150、180和230kghm2全國有28500hm2的棉花全部用處理后的污水進(jìn)行的效果相當。李戀卿等在石灰性褐色土上連續進(jìn)灌溉,城市園林80%以上是采用處理后的污水結合行了9年的污水灌溉試驗,結果發(fā)現,土壤有機質(zhì)現代灌溉技術(shù)進(jìn)行灌溉巧。日本的節約用水一直受速效態(tài)養分含量明顯增加,土壤孔隙度降低,體積到全社會(huì )的關(guān)注,早在20世紀70年代,污水回用質(zhì)量(容重)增加,表層土壤全鹽量達到1g/kg以工程已初見(jiàn)規模。日本的城市污水回用工程,以有上,發(fā)生了次生鹽漬化。李法虎等⑨也認為長(cháng)期的較多的“中水道”供生活雜用而著(zhù)稱(chēng),約占污水回用劣質(zhì)水灌溉將導致土壤潛在的次生鹽堿化。尉元明總量的40%。從1997年開(kāi)始實(shí)行農村污水處理計等研究發(fā)現處理后的污水外排時(shí),會(huì )對地表水造第6期宰松梅等:污水灌溉的現狀與展望807成影響,但利用污水灌溉,對地下水無(wú)影響。劉凌品質(zhì)以及養分吸收沒(méi)有明顯的負面影響。黃冠華等等12則認為污灌易造成地下水中NO3污染。P研究認為,灌水量、灌溉水質(zhì)、施肥量對冬小麥Abdel sabour melly研究認為污水灌溉導致了埃及株高的影響很小。查貴鋒等研究發(fā)現,N的利用尼羅河平原表層土壤中Co元素累積。張乃明等"效率僅與灌溉水質(zhì)有關(guān),與灌水量和施肥無(wú)關(guān),且認為污灌水中重金屬Hg、Cd、Pb含量的高低與相污水灌溉N的利用效率高于清水灌溉N的利用效對應的灌區土壤中重金屬的累積量的多少基本一率。謝深喜等2研究表明:處理后的生活污水對檸致,對土壤Cd累積影響最大的是污水灌溉,對土檬樹(shù)體生長(cháng)和檸檬產(chǎn)量及品質(zhì)的影響與對照無(wú)顯著(zhù)壤Hg累積影響最大的是大氣沉降,污灌與大氣沉差異,但果實(shí)著(zhù)色較差。齊廣平用經(jīng)過(guò)處理后的降對土壤Pb累積影響作用相近。段飛舟等對沈生活污水與黃河水作對照進(jìn)行茄子灌溉試驗,結果陽(yáng)市西郊張士污灌區城市污水灌溉的調查結果表表明,生活污水灌溉可使茄子總根數增加12%,根明,經(jīng)過(guò)10年左右的停灌和灌渠改造等措施,該區長(cháng)增加13%,株高、葉長(cháng)、葉寬無(wú)明顯變化,單株污灌稻田土壤表層Cd含量仍然處于較高的水平,果數增加2個(gè),果徑增加了1.5cm,單株產(chǎn)量增加土壤Cd含量水平仍然對環(huán)境和人體健康具有潛在了09kg,增產(chǎn)60%。的危害張永清等25利用水培方式研究了污水直接灌溉污水灌溉中污染物對環(huán)境的影響還表現在對生和凈化處理后灌溉對小麥根系及幼苗生長(cháng)影響,發(fā)物群落的影響上。袁耀武等通過(guò)對污水灌溉地域現未處理污水澆灌的小麥幼苗與對照組相比:植株土壤微生物分析,發(fā)現其中細菌、放線(xiàn)菌及真菌等矮小、根短、根數少,莖、葉、根的干重、鮮重均各微生物類(lèi)群的數量與非污水灌溉區土壤并無(wú)明顯明顯降低,污灌脅迫加速了小麥幼苗綠葉和根系的差異,土壤中一些有特定作用的微生物如自生固氮衰亡,并使根系活力明顯下降。趙少婷等在石灰菌、硝化細菌等的數量也無(wú)明顯差異。江云珠等性褐土上用不同濃度的三氯乙醛溶液灌溉盆栽小麥則認為污水灌溉造成稻區水棲無(wú)脊椎動(dòng)物的生物多幼苗,發(fā)現三氯乙醛濃度越大,對小麥幼苗毒害作樣性降低、生態(tài)平衡破壞。李慧等8認為含油污水用越強。劉登義等2利用水培的方式研究了污水灌灌溉刺激了土壤中好氧異養細菌(AHB)和真菌的溉對小麥幼苗生長(cháng)及活性氧代謝系統的影響。結果生長(cháng),土壤脫氫酶、過(guò)氧化氫酶、多酚氧化酶活性表明,經(jīng)污水澆灌的小麥幼苗與對照組相比,植株與土壤中總石油烴(PH)含量呈顯著(zhù)正相關(guān),而土矮小、根短、根數目少,莖、葉、根的干重、鮮重壤脲酶活性與土壤中TPH含量呈顯著(zhù)負相關(guān)和可溶性蛋白含量均明顯減少,并出現葉尖枯黃,.2污水灌溉對作物的影響及其機理研究葉片色素含量下降,MDA水平上升,SOD、POD污水灌溉對作物的影響研究主要包括污灌對作和CAT活性顯著(zhù)下降。孟雷和左強28利用田間小物品質(zhì)、生態(tài)指標以及作物體內葉綠素含量、酶活區栽培試驗,研究了污水灌溉條件下冬小麥根長(cháng)密性的影響以及污染物在作物體的積累等方面。度分布和相對根長(cháng)密度分布的變化規律,發(fā)現采用關(guān)于污灌對農作物品質(zhì)的影響,目前看法不一。二級處理污水對冬小麥實(shí)施灌溉,在近地表處的根種是污灌降低了麥稻蛋白質(zhì)含量,而且隨著(zhù)污灌長(cháng)密度有所增加,而下部土層中的根長(cháng)密度分布則年限的增加,麥稻品質(zhì)逐年下降;另一種看法是,變化不大,污水灌溉能顯著(zhù)降低冬小麥的平均根系在一般情況下污水灌溉后糧食內蛋白質(zhì)增加。只有吸水速率。李德偉研究發(fā)現,污水灌溉小麥幼苗在田間管理不當或污水水質(zhì)較差的情況下可能引起的長(cháng)勢、地上部分高度、根數、根系體積及各部分蛋白質(zhì)下降。研究表明,灌溉時(shí)氣體中的病菌含量的鮮重與干重等測試指標小于清水灌溉;對于同是污水濃度的函數,用一級出水地面灌溉果園、牧成分的污水,隨著(zhù)濃度的增加,各測試指標呈減小草、纖維、籽種類(lèi)植株,對健康沒(méi)有任何有害的影的趨勢。齊志明等在北京東郊進(jìn)行田間試驗。結響,病菌不會(huì )進(jìn)入果實(shí),除非果皮被破壞。馮果表明,污水灌溉抑制了夏玉米的生長(cháng)發(fā)育,使夏紹元等研究了污水灌溉對冬小麥生長(cháng)和產(chǎn)量的影玉米株高和葉面積指數受到影響,產(chǎn)量和干物質(zhì)量響,結果表明污水灌溉對冬小麥莖葉的生長(cháng)發(fā)育有明顯減少。王友保等研究了污水灌溉對綠豆和蘿一定的促進(jìn)作用,并能使產(chǎn)量提高17.6%~311%。卜生長(cháng)與活性氧清除系統的影響,發(fā)現與非污灌組夏偉立等認為生活污水對大白菜和菠菜的生長(cháng)、相比,污灌作物生長(cháng)受阻,葉片色素含量降低,葉808第38卷組織膜結構損傷,電導率增大,SOD、POD、 CAT NO2、NO3會(huì )造成淺層地下水的嚴重污染。黃冠華活性表現不同程度降低,MDA含量顯著(zhù)上升。同時(shí)等凹研究了污水灌溉對草坪土壤與植株N含量影還發(fā)現,不同作物對污水脅迫的反應并不一致,葉響。結果表明,采用污水灌溉草坪草根系層(0~30片色素含量對污水脅迫的反應尤為明顯cm土層)土壤中的全N、速效N和NH4N的含量關(guān)于污水灌溉重金屬在植物體內累積的看法也低于清水灌溉,但根系層及其以下土層NO3N含很不一致。周紀侃等測定了4種不同水質(zhì)灌溉的量明顯高于清水灌溉,草坪草植株中全N的含量比14種蔬菜中N、Fe、Zn、Mn的含量。結果表明,清水灌溉植株平均高48%,污水滲灌的土壤NO3-N水質(zhì)對蔬菜含N量有明顯影響,Fe、zn、Mn的含的含量顯著(zhù)高于污水滴灌的情況。劉凌等利用量則主要取決于蔬菜品種。黃俊友等研究了污水地中蒸滲儀,研究污灌過(guò)程中N化合物在土壤及地灌溉條件下,小麥、水稻、蠶豆和油菜4種作物果下水中遷移轉化規律,發(fā)現污灌對下層土壤及地下實(shí)吸收重金屬的差異,發(fā)現使用污水灌溉對4種作水中NH4濃度影響較小,但對NO3濃度影響較大物吸收重金屬的能力不產(chǎn)生顯著(zhù)影響,而不同作物通過(guò)穩態(tài)數學(xué)模型對污染結果進(jìn)行模擬,認為污灌種類(lèi)間的吸收能力卻表現出顯著(zhù)差異,水稻吸收重造成的地下水NO3污染的風(fēng)險很大。萬(wàn)正成等金屬的能力較強,蠶豆較弱,各作物吸收土壤中認為污水灌溉促進(jìn)了土壤中NO3N的淋溶。史崇文Cd、Cu、Zn較容易,對Pb、Cr的吸收能力相對較等也對污灌土壤中的氨氮轉化及其轉化速率進(jìn)行弱。馮紹元等國認為污水灌溉會(huì )導致重金屬Pb、了模擬實(shí)驗研究。結果表明,隨污灌進(jìn)入土壤中的As和cd在小麥植物體中殘留,其殘留量因部位不氨氮迅速轉化為硝酸鹽氮和氣態(tài)氨,氣溫、土壤pH同而有差異,總的分布趨勢是小麥根部的重金屬累值和土壤通氣條件是影響其轉化速率的主要因素。積量最大,依次為根>莖葉>穗。相對N素而言,P素在土壤中的運移、轉化方2.3污染物在土壤中的遷移轉化規律面的研究較少,針對污水灌溉P素在土壤中的運移污染物在土壤-作物系統的遷移、轉化規律研研究更少。土壤中P的含量主要與土壤的吸附量、究,是污水灌溉的基礎,也是國內外污水灌溉研究作物提取量及污水帶入量密切相關(guān)。吳岳2在青的重點(diǎn)。學(xué)者們對此進(jìn)行了大量的研究工作,尤其銅峽縣河西七條溝利用從水體取樣分析的辦法對灌是N、P、有機物和重金屬在土壤作物系統的吸附、溉條件下N、P、K隨水流失污染水體進(jìn)行了研究。遷移、轉化、歸宿和分布規律等方面呂家瓏等人也對土壤中P的運移進(jìn)行了研究。王N是植物重要的營(yíng)養元素之一,利用污水中含亞男等對含P污水淋濾條件下土壤中P遷移轉有的N素,是污水灌溉的初衷之一。污水中N的遷化進(jìn)行了模擬試驗,認為可溶態(tài)P進(jìn)入土壤后,主移轉化是污水灌溉研究的重點(diǎn)之一。最初的研究結要隨水分作溶質(zhì)遷移,在遷移的同時(shí),不斷轉化為論多是集中在污水灌溉提高土壤肥力,改善土壤結吸附態(tài)P和各種沉淀態(tài)P;吸附態(tài)P由可溶態(tài)P生構方面。黨西勝等指出,城市混合污水平均含成,并與可溶態(tài)P一起發(fā)生化學(xué)沉淀反應生成沉淀NHN81-196mg/、P2O530~40mg幾,工業(yè)態(tài)P,但固著(zhù)于土壤顆粒上,不發(fā)生遷移:沉淀態(tài)廢水平均含NHN14mngL、P2O54.mg/L。如果由可溶態(tài)P和吸附態(tài)P生成,在土壤中主要參與化每年每公頃灌污水7500m,相當于1875kg尿素學(xué)轉化,并隨水分遷移。楊金忠等54通過(guò)試驗,和1575kg過(guò)磷酸鈣用量,作物產(chǎn)量通常比清水灌研究了污水灌溉系統中N、P轉化運移,分析了試溉增加10%~20%。驗過(guò)程中的水分平衡,污水灌溉過(guò)程中各種污染物近年來(lái),NO3N污染環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到關(guān)的變化、積累和運動(dòng)。萬(wàn)正成等的研究結果發(fā)現,注,污水灌溉研究方向又轉向NO3N淋溶對地下污灌后土壤水中的全P含量明顯小于清灌含量,最水的影響。土壤中發(fā)生NO3N淋洗必須滿(mǎn)足兩個(gè)大值均出現在060~090m處,且隨污灌次數增多基本條件:一是在土壤中大量存在硝酸鹽;二是土土壤水中全P含量越來(lái)越小。壤水分運動(dòng)。姜翠玲等認為污灌以后,隨土壤含重金屬的遷移、轉化一直是污水灌溉研究的熱水量、氧化還原電位和pH值的變化,氨化作用、點(diǎn)。目前研究比較深入的有Hg、cd、Pb、As、Cr硝化作用和反硝化作用依次成為N素轉化的主要機Cu、Zn、Se、Ni等,由于它們各具不同的特性,其制。污灌10天之內,由于淋溶和硝化作用產(chǎn)生的遷移、轉化的特點(diǎn)以及造成的污染危害也不盡相同。第6期宰松梅等:污水灌溉的現狀與展望聶永豐用數值模擬的方法研究了污染物氘在下包分含量的空間變異特征,測定了耕層土壤中重金氣帶非飽水條件下的遷移轉化問(wèn)題。王德厚對新Hg、Cd、Pb、鹽分、CI含量及pH值,發(fā)現Pb和疆城市廢水處理進(jìn)行了探討,認為污灌區與清灌區鹽分服從正態(tài)分布,CI服從對數正態(tài)分布;并擬合重金屬含量無(wú)明顯差異。申屠超等采用室內盆栽得到Hg、Pb、鹽分的半方差函數模型為指數型,試驗研究生活污水灌溉對大白菜體內金屬元素和土cd和C為球型,pH為高斯型。小麥盆栽模擬研壤重金屬元素的含量與積累的影響,認為生活污水究表明,Hg對土壤酶活性及小麥生長(cháng)的抑制作用灌溉與清水灌溉相比對大白菜金屬營(yíng)養元素和重金也增強。長(cháng)期利用污水灌溉,土壤中Hg會(huì )下移,屬元素的吸收、土壤重金屬全量和有效態(tài)含量的影從而對淺層地下水造成污染。響差異甚微,生活污水短時(shí)間用于農業(yè)灌溉是安全污水中有機物的主要成分是C、N、S和H等,的。王春等S調查了會(huì )理縣鋅礦污灌區內水、土、在土壤微生物作用下,有機物中的N被氧化成作物的重金屬污染狀況,認為污灌區內土壤、作物NO3,C被氧化成CO2,CO2會(huì )侵蝕土壤中的礦物受重金屬Cd、za、P的污染嚴重:作物中cd含質(zhì)如CaCO3等轉化成HCO3,S生成SO42,大量的量與距污染源距離呈負相關(guān);Cd在水稻植株各部NO3、SO2和HCO3離子存在,會(huì )使土壤發(fā)生位的分布,以根系含Cd量最高,莖葉次之,谷粒系列的物理、化學(xué)和生物變化,使土壤中原本不溶最少:水稻的污染較玉米嚴重,Cd已對人體健康構解于水中的物質(zhì)開(kāi)始溶解。如CaCO3生成HCO3成潛在危害。鄭鶴齡5認為長(cháng)期污水灌溉對作物、和Ca2+,Ca2+與土壤中的Na’和K+發(fā)生離子交換,蔬菜均會(huì )造成不同程度的污染。在糧食作物中,以從而使地下水中陽(yáng)離子含量增加,造成地下水污染。大米污染最為嚴重,糙米中cd、Zn、Cu等重金屬高洪閣等的研究表明,污灌區地下水中的HCO含量均顯著(zhù)高于對照區;果、葉類(lèi)蔬菜中,多項指和Ca2含量的相關(guān)系數是0913標超過(guò)國家規定的食品衛生標準。張乃明等32研究2.4污水灌溉技術(shù)研究認為污灌區耕層土壤重金屬Pb、Cd累積量隨著(zhù)污2.4.1灌水技術(shù)研究為了安全高效地將污水灌時(shí)間的推移而呈增加趨勢,Cd、Pb的年累積增加回用于農業(yè),避免負面影響,國內外針對污水灌溉量分別為0023mgkg和0.67mg/kg。段飛舟等技術(shù),開(kāi)展了一系列研究工作。趙菲佚等研究表研究了灌溉水質(zhì)對鞍山宋三污灌區稻田土壤重金屬明,污灌條件下土壤水滲透特征發(fā)生了變化,土壤含量的影響,結果表明土壤重金屬cd和Hg分別含水率增高,有效孔隙率和非飽和導水率下降,因超標1.8倍和22倍,6種重金屬污染物空間分布的而在選用灌水技術(shù)時(shí)應考慮這一點(diǎn)。發(fā)達國家在污峰值均出現在工業(yè)廢水進(jìn)行灌溉的區域。馮紹元等水安全高效灌溉技術(shù)研究方面取得了不少硏究成進(jìn)行了重金屬在夏玉米植株體內殘留特征的田間果,污灌技術(shù)已基本成熟。美國 Gushiken教授倒試驗,發(fā)現夏玉米植物生理特性對重金屬As、Cd研究了通過(guò)地下滴灌回用污水,該方法同噴灌、地和Pb在植物體中不同部位殘留含量的影響要明顯面滴灌、漫灌等相比,可減少對健康危害的風(fēng)險大于不同灌溉水質(zhì)和不同灌水量的影響。污水灌溉惡臭、徑流等。據報道,美國堪薩斯州己將地下處理中重金屬As、Cd和Pb在夏玉米作物體內的殘滴灌作為利用污水進(jìn)行大田作物灌溉的一種主要留含量因部位不同而有差異,As和Pb在夏玉米體灌水技術(shù)。加拿大McGl大學(xué)的 Kaluli等人6l內的殘留含量分布為花>根>葉>莖>籽,cd的分研究表明,與地面灌溉相比,地下灌溉可減少硝布則為花>葉>根莖>籽。污水處理小區As和Cd酸鹽淋失率達70%以上。澳大利亞科學(xué)家研究提出殘留量較清水處理小區高,中等灌水量的污水處理的 FILTER( filtration and irrigated cropping for land小區植株Cd和Pb含量低于其他灌水處理。在植物 treatment and effluent reuse)系統,使用高污染物含體內Pb的含量最高,As次之,Cd含量最低。楊紅量的生活污水進(jìn)行地面灌溉,通過(guò)土壤過(guò)濾匯集到霞5研究了大同市污水灌溉對農作物的影響,發(fā)現密集的地下排水系統,然后排放到地面溝渠或其他玉米中以Pb的污染最嚴重,全部超標;6種蔬菜中地表水體或者二次利用,具有較高的污水處理能力也以Pb的超標率最大,其最大超標倍數達8.14,是一種具有灌溉與除污功能的新型污水灌溉技術(shù)Hg、As、Cd也都有不同程度的超標。張乃明等。國內楊金忠等通過(guò)試驗證明,利用 FILTER通過(guò)田間取樣,研究了太原污灌區土壤重金屬和鹽系統,增大土壤的排水量,配以高強度的作物種植,810第38卷可以處理高負荷的污水。另外在污灌具體應用中,的距離。國外較多采用滴灌或地下滴灌技術(shù)。國內由于經(jīng)濟因此,筆者認為,應當從污水灌溉的適應性評技術(shù)等條件限制,目前的污水灌溉多采用清、污混價(jià)、污水灌溉對農產(chǎn)品質(zhì)量的影響、污水灌溉對地灌的地面灌水技術(shù)下水的影響以及污水灌溉技術(shù)等幾個(gè)方面豐富與完2.42灌溉制度研究污水灌溉制度在滿(mǎn)足作善符合我國國情的污水灌溉利用技術(shù)體系。首先應物需水量的基礎上,應當充分考慮污水灌溉對土壤-該從宏觀(guān)政策上加強調控,另一方面還應該加強技水-作物系統的環(huán)境影響。黃爽等采用不同的灌術(shù)研究與應用,具體還需作好以下幾個(gè)方面的工作:水技術(shù),利用環(huán)境容量法,分析預測了在不同條件3.1健全管理體制,從宏觀(guān)政策層面上做好規劃和下土壤和作物中重金屬和石油類(lèi)濃度的發(fā)展以及相引導應污、清水的灌溉需水量。余國英等認為制定污現階段,我國的污水灌溉涉及農業(yè)、水利和環(huán)灌定額,根據小麥需水情況、灌區氣候、土壤條件保等各部門(mén),而且又是上述各部門(mén)的邊緣性工作,以及污水中污染物含量,制定清、污灌溉定額,實(shí)可管可不管,污水灌溉大部分都處于放任自流的狀行清、污混灌和輪灌。胡焱提出了不同作物的污態(tài)。很有必要健全管理體制,結合各地區經(jīng)濟發(fā)展水灌溉制度,如冬小麥的播前水、冬灌水、返青水、情況,從立法、政策、宣傳、管理、經(jīng)濟等各方面拔節水均可用污水進(jìn)行灌溉。玉米和谷子的播前進(jìn)行統籌考慮,建立一套完整的污水灌溉管理體系。水、拔節至抽穗期也可以用污水灌溉。董亞楠等間3.1.1必須做好污染源控制有關(guān)部門(mén)要嚴格分析了開(kāi)封市惠濟河流域水質(zhì)污染狀況以及污水灌控制城市和工業(yè)廢污水超標排放,嚴格執行國家頒溉的不良影響,指出制定合理的灌溉制度、調整作布的農田灌溉水質(zhì)標準,從源頭上嚴格控制污水水物種植結構和建立完整的污水灌溉管理監測體系等質(zhì)達標排放。建議由水利部門(mén)牽頭,環(huán)保和農業(yè)等措施,能充分利用污水中的水肥資源,加速污水資部門(mén)配合,建立聯(lián)合會(huì )議、聯(lián)合監督等機制,切實(shí)源化和改善開(kāi)封市水資源匱乏的現狀。周艷麗等6可行地做好污水灌溉的管理工作,使其有章可循,認為污水灌溉的灌水量、灌水次數及灌水時(shí)期不能有據可依,盡可能做到最小量的污染、最大量的治像清水灌溉那樣根據作物需水量來(lái)決定,應當充分理和最充分的使用考慮水質(zhì)、土壤環(huán)境狀況及作物種類(lèi)等;根據北京3.1.2制定全面系統的污水灌溉規劃我國大污灌區(大部分是清、污混合性灌區、輪灌或間歇部分污灌區缺乏全面系統的規劃管理,存在亂截亂污灌區)的試驗研究成果,提出小麥每年污灌2~4灌現象,因此需要對污灌水源、水質(zhì)、污灌面積、次,污灌水量1.7m/hm2,占總灌水量的35%比較灌溉作物及污水灌溉方式等進(jìn)行一次全國性的調適宜。查,以便弄清全國污水灌溉的實(shí)際狀況。在此基礎3存在問(wèn)題與工作展望上,以流域為研究對象,做好灌區水量調配規劃排灌工程規劃及遠期規劃,從總體上保證污灌區水綜上所述,對于污水灌溉適宜性研究缺乏系統土環(huán)境平衡。性,研究方法與手段需要改進(jìn);對污水的資源化以3.1.3完善經(jīng)濟補償機制我國現行水價(jià)總體及污水灌溉對土壤及植物的影響討論較多,但并沒(méi)上過(guò)低,使得污水回用沒(méi)有價(jià)格優(yōu)勢。另外,國家有揭示污水中各成分與植物生長(cháng)的關(guān)系;對主要常對污水資源化并沒(méi)有任何經(jīng)濟上、政策上的優(yōu)惠措規水質(zhì)指標灌溉適應性的研究較多,對于區域污水施,很難將污水資源化廣為推行。因此國家應該從水質(zhì)的時(shí)空變化規律以及污水對土壤生態(tài)毒性效應政策上給以重視,充分利用經(jīng)濟杠桿,發(fā)揮市場(chǎng)導的研究較少,還未發(fā)現污水灌溉對農產(chǎn)品品質(zhì)與產(chǎn)向作用,嚴格執行誰(shuí)污染誰(shuí)治理,甚至可以施行上量的系統研究報道;污水灌溉對地下水的影響還主游排污企業(yè)對下游灌區一定的經(jīng)濟補償政策。要側重于土柱淋洗試驗,多是對單一污染物的分散3.2深入開(kāi)展污水灌溉理論與技術(shù)的科研工作,從而零碎的研究,重復性較多,缺乏生態(tài)系統觀(guān)念,技術(shù)研究與利用層面提供保證對地下水影響的野外可控試驗研究較少;國外有關(guān)3.2.1污水灌溉水質(zhì)標準目前,我國污水灌溉污水灌溉技術(shù)相對成熟,但是國內對于污水灌溉技中存在的首要問(wèn)題是灌溉水質(zhì)嚴重超標。為了控制術(shù)方面的研究報道還很少,距離指導實(shí)踐還有一定污水灌溉引發(fā)一系列環(huán)境問(wèn)題的進(jìn)一步惡化,制定第6期松梅等:污水灌溉的現狀與展望81l污水灌溉用水水質(zhì)標準是十分必要的。在制定灌溉系統,包括城鎮排放監測、排污小流域水質(zhì)斷面監水質(zhì)標準時(shí),應從灌水后對土壤、作物及環(huán)境衛生測、河道污水監測及污灌區土壤、作物及地下水監的影響3大方面去考慮;要同時(shí)考慮作物種類(lèi)、土測。壤類(lèi)型(包括土壤質(zhì)地和耕作方式)、土壤水分狀況3.2.6檢測土壤、植株、水質(zhì)的儀器設備研制主(如地下水深度)、氣候條件(主要指降水)、灌溉水要研制污水水質(zhì),污灌后土壤、植株中污染物含量量、灌溉方式等因素;制定農業(yè)灌溉水質(zhì)標準應包的快速測定儀器與設備。括懸浮物含量、有機污染物含量、重金屬含量、病總之,污水灌溉是解決農業(yè)灌溉水源不足和治原微生物數量、鹽分含量、營(yíng)養物質(zhì)(包括微量元理環(huán)境污染的一項重要而有效的措施。雖然污水灌素)含量等項目。由于我國幅員遼闊,僅僅依靠一溉面積在我國灌溉農田中目前所占的相對比例不套水質(zhì)標準是不現實(shí)的,各地區還應該針對自己的大,但污水的總量在增加,污水灌溉在水資源配置實(shí)際情況制定相關(guān)的補充標準,對于不同的作物如中的地位也愈顯重要。加強污水灌溉相關(guān)理論和技糧食作物、經(jīng)濟作物,還應分別制定不同的標準,術(shù)的研究,對構建適合我國國情的污水灌溉技術(shù)體為污水灌溉的管理提供更多的依據。系,對污水灌溉的規范化、科學(xué)化、健康化發(fā)展,3.2.2污水灌溉的環(huán)境容量研究污水灌溉對建設資源節約型、環(huán)境友好型社會(huì ),都將是一個(gè)有環(huán)境的影響是長(cháng)期積累的過(guò)程,為了實(shí)現土壤的可力的推動(dòng)。土壤的承載能力。需要環(huán)保部門(mén)和農業(yè)部門(mén)加強合參考文獻:作,定期監測各排污點(diǎn)的廢水總量、污染物種類(lèi)及[]中華人年共和國水利部,2002年全國水資源公報濃度,測試污灌區土壤的背景值,對照監測結果,計算農田的環(huán)境容量,然后再制定污染物目標總(2]張展羽,呂祝烏.污水灌溉農業(yè)技術(shù)探討.人民黃河,量,確定主要污染物的種類(lèi)和消減指標,并分配到2004,26(6:21-22,30各排污點(diǎn)中去實(shí)行,以減少污染物的排放總量。[3]曾德付,朱維斌.我國污水灌溉存在問(wèn)題和對策探討3.2.3污染物在土壤及植物體中轉移研究設干早地區農業(yè)研究,2004,22(4):221-24置長(cháng)期定位觀(guān)測試驗,研究不同污水類(lèi)型灌溉對作[4]喬麗,宮輝力,趙文吉,宮兆寧.再生水農業(yè)灌溉的研物生長(cháng)、土壤理化性質(zhì)和微生物活動(dòng)的影響;進(jìn)究.北京水利,2005,413-15步模擬污染物在土壤中的積累、運移規律;研究有[5]彭世彰,丁加麗.國內外節水灌溉技術(shù)比較與認識.水害物質(zhì)在植物產(chǎn)品(人們所利用的根、莖、葉、果利水電科技進(jìn)展,2004,4:49-53實(shí))中的轉移、分配和累積的規律,選育(轉基因6] Pettygrove GS, Asano T. Irigation with Reclaimed培育)耐污植物品種,嘗試利用生物生態(tài)修復技術(shù)Municipal Wastewater-A Guidance Manual. Chelsea,解決污水灌溉所引發(fā)的環(huán)境問(wèn)題。Michigan: Lewis Publishers Inc, 19853.24污水灌溉技術(shù)規范污染物在土壤中的] Feigin A, Vaisman, Bielorai h. Drip imigation of cotton遷移、轉化、積累機理非常復雜,作物不同生育階with municipal effluents: II, Nutrient availability in soil段對重金屬反映的敏感性也不同,給污水灌溉規范J Environ, Qual, 1984. 13(2): 234-238的制定帶來(lái)難度。開(kāi)展不同污水類(lèi)型、不同土壤條[8]李戀卿,杜慧玲,馮兩蕊,馮向陽(yáng),梁斌.不同年限污件下,主要農作物的污灌方式、次數、最佳灌溉時(shí)水灌溉對石灰性褐土理化性質(zhì)的影響.山西農業(yè)大學(xué)間及灌溉定額研究,建立包括污灌區的選址、灌溉學(xué)報,20001(173-75系統的布置、灌溉制度、灌水技術(shù)、作物種植比、⑨]李法虎, Benhur M, Keren r.劣質(zhì)水灌溉對土壤鹽堿化灌區管理、灌區環(huán)境評價(jià)及預測等一系列內容的污及作物產(chǎn)量的影響,農業(yè)工程學(xué)報,2003,19(1):63-66水灌溉技術(shù)體系。[0尉元明,康鳳琴,朱麗霞.干旱地區城市污水回用對地3.2.5污水處理及環(huán)境檢測技術(shù)研究研究不下水和地表水的影響.干旱區資源與環(huán)境,2003,17(3同污水水質(zhì)的處理方法和工藝及與污水灌溉相適應85-89的污水處理技術(shù),污水灌溉農田水土環(huán)境評價(jià)指標1]劉凌,王瑚,王則成,污水灌溉過(guò)程中離子交換問(wèn)題的體系及其監測技術(shù)手段。建立健全污水灌溉的監測研究.河海大學(xué)學(xué)報,1996,24(3):88-93812土壤第38卷[12】劉凌,夏自強,姜翠玲,王磊,萬(wàn)正成.污水灌溉中氮1319-1322化合物遷移轉化過(guò)程的研究.水資源保護,1995(4):(28]孟雷,左強.污水灌溉對冬小麥根長(cháng)密度和根系吸水40-4速率分布的影響.灌溉排水學(xué)報,2003,22(4:25-29[3] Abdel Sabour MF. mpact of wastewater reuse on cobalt[29]李德偉.污灌對小麥幼苗生長(cháng)及活性氧代謝的影響status in Egyptian environment. 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China)Abstract: Water pollution has been a serious strain to agriculture production in China for a long time. Sewageirrigation is not only a low cost and low energy-consuming way in dealing with polluted water, but also an effectiveway for sustainable utilization of water resource. In this paper, the history and current situation of sewage irrigation inthe world were reviewed and analyzed, the main achievements in theories and techniques of swage irrigation weresummarized, the current and future research emphases were disclosed according to problems of swage irrigation inChina. It is hoped to promote the development of swage irrigation in China in a standard, scientific and healthy wayKey words: Sewage, Irrigation, Crop land