污水灌溉对土壤环境的影响及防治对策

污水灌溉对土壤环境的影响及防治对策

主讲人：李雷

200702893概述

土壤是组成环境的主要部分，是人类生存的基础和活动的场所。人类的衣、食、住、行都离不开土壤。土壤污染也是环境污染的重要组成部分。由于土壤组成、结构、功能、特征以及土壤在环境生态系统中的特殊地位和作用，使得土壤污染不同于大气污染，也不同于水体污染，而且比它们要复杂得多。随着工业建设的发展，全国各大城市排放的污水中含有大量的各类污染物，如果用不经过处理的城市污水灌溉农田，将会造成土壤的严重污染，后果将不堪设想。一、污水灌溉的概念污水灌溉：一般指使用经过一定处理的城市污水灌溉农田、森林和草地。污水灌溉可分为纯污水灌溉、清污混灌和间歇污水灌溉。二、国内外污水灌溉现状2.1中国的污水灌溉现状我国自1957年开始污水灌溉试验工作，北京、天津、西安、抚顺、石家庄等城市先后开辟了大型污水灌区。随着废污水排放量El益增多，以及农业用水日渐紧张，许多大、中城市近郊和工矿区附近的农田越来越多地利用污水灌溉。由于污水灌溉管理工作跟不上，大部分灌区灌溉的废污水（特别是来自乡镇企业）未经处理即直接利用，造成了部分农田严重污染，对土壤生态环境构成了威胁。污水灌溉的农田主要集中在水资源严重短缺的海、辽、黄、淮四大流域，约占全国污水灌溉面积的85％。大型污水灌区有北京污灌区、天津武宝宁污灌区、辽宁沈抚污灌区、山西惠明污灌区及新疆石河子污灌区。污水灌区占耕地面积的比例虽然不大，但往往是我国人口密度最大的地区，是粮食、蔬菜、水果等农产品的主产区。2.2国外的污水灌溉现状国外一些缺水国家把城市污水再生利用作为解决水资源短缺的重要途径。城市污水处理后，用于工业生产、农田灌溉、牧草灌溉、市政绿化、生活杂用、回灌地下水及补充地表水源等方面。美国、日本和以色列等国家污水灌溉技术相对比较成熟。美国是污水再利用最早的国家之一，20世纪70年代初开始大规模建设污水处理厂，随后即开始回用污水。美国城市污水处理等级基本在二级以上，再生水已成为城市水资源的重要组成部分。为了改进农村生活环境和水源水质，日本从1977年开始实行农村污水处理计划，并高度重视污水灌溉。日本在乡镇建有许多小型污水处理厂，处理系统多为日本农村污水处理协会研制的JATUS模式，其出水各项指标都达到污水处理水质标准。将处理过的污水排入河流作为河流的基流或排入灌排系统中进行淡化后再引入农田灌溉农作物。并且对灌溉的水质要求很严格，必须不伤害作物和土壤。以色列是严重缺水国家，为缓和水资源短缺对经济发展的制约，采取了一系列措施推进城市污水再生利用。目前，91％的工业和生活污水由下水道收集，57％的污水经过净化处理后通过国家输水管道用于农业灌溉和园林草地灌溉。其中大约有3亿立方米处理过的再生水用于农业灌溉，计划2010年全国三分之一的农业灌溉将使用处理过的废污水。由于拥有污水处理、回用经验和先进的灌溉方法，以色列已成为污水回用于农业灌溉的领先者。三、污水灌溉的效益污水灌溉的效益可以归纳为3个方面，即提供灌溉水源、提高土壤肥力和净化污水。（一）提供灌溉水源污水灌溉能满农作物的需水要求，已成为干旱、半干旱地区的稳定灌溉水源。（二）提高土壤肥力污水中含有大量的各种营养元素，如：氮、磷、钾、铜、锌等元素。这些营养元素能被作物吸收和利用，可以节省大量的化肥和有机肥。处此之外，污灌能增加土壤肥力、改善土壤物理性质、增强土壤微生物活性、增加作物产量等。（三）净化污水污水灌溉的另一个重要作用就是净化污水。利用农田灌溉比其他措施对污水的净化能力强。污灌能除去水体中的有机污染物和重金属。四、污水灌溉净化的主要机制为：①物理化学吸附和交换吸附作用。土壤具有很大的活性表面，能吸附污水中的有机和无机污染物。土壤胶体还对离子有吸附交换作用。②生物氧化作用。每克耕作土壤含有几亿个细菌，几十万个真菌和多种微型动物。它们可氧化分解多种有机污染物，使有机污染物失去活性。③化学和光化学降解作用。污染物在土壤中经水解、氧化、异构化等作用，使一些化学污染物降解。土壤表面受太阳辐射，特别是紫外线辐射后，能使DDT、除草剂发生光化降解。④植物的吸收和代谢作用。五、污水灌溉对土壤的影响土壤是天然的净化器，但是土壤的净化和缓冲能力是有一定限度的，长期引用未经任何处理的不符合标准的污水灌溉农田，土壤中的有机污染物及重金属含量超过了土壤吸持和作物吸收能力，必然造成土壤污染，出现土壤板结、肥力下降、土壤的结构和功能失调，使土壤生态系统平衡受到破坏，引起土壤环境恶化，土壤生物群落结构衰退，多样性下降，产生环境生态问题。5.1

有机污染氰、酚、多环芳烃、烷基苯、磺酸盐、苯并(a)芘等都是有害的有机化合物，其中很多是三致(致癌、致畸、致突变)物质。有机污染物的挥发性小，残留期长，难以被生物降解，易通过食物链在生物体内积累。目前某些污水灌区由于污水中含有有机污染物，已经造成了土壤有机污染。5.2

重金属污染土壤重金属污染具有污染物在土壤中移动性差、滞留时间长、不能被微生物降解的特点。长期灌溉含有大量重金属的污水会使土壤中的一些重金属的含量增加。据我国农业部进行的全国污灌区调查，在约140万平方公顷的污灌区中，遭受重金属污染的土地占污灌区面积的64.8％，其中轻度污染的占46.7％，中度污染的占9.7％，严重污染的占8.4％。5.3

酸、碱、盐污染经常引用含酸、碱、盐的废污水灌溉会改变土壤的pH值，引起土壤次生盐渍化、碱化等土壤退化问题，导致土壤结构破坏。污水中钠离子过高还会引起土壤颗粒分散，物理性质恶化。污水中的可溶性盐分随水进入农田土壤，愈靠近污水输水干渠，土壤全盐含量愈高。土壤酸度增加往往会加速土壤养分的淋失，特别是cu、zn等植物必需元素的淋失，而对于受重金属污染的土壤，酸度增加会引起重金属活性提高，从而增加对植物的毒害。5.4

其他污染5.4.1氮污染污水中所含大量氮磷化合物在土壤微生物的作用下，会转化为硝酸盐和磷酸盐。氮、磷在土壤中大量累积，会由于水的淋洗作用及地表径流引起水体富营养化；土壤氮含量过高，会导致作物徒长、倒伏、贪青、晚熟，易遭受病虫危害。5.4.2生物污染生物污染主要是病毒、病菌和寄生虫卵等。利用含有致病菌的污水灌溉的土壤，很可能会成为某些疾病流行的媒介，污染地下水和作物，进而危及人类及家畜的健康。5.4.3悬浮物污染污水含有大量悬浮物，土壤经长期污灌，会增加土壤容重，堵塞土壤孔隙，破坏土壤结构，使土壤出现板结现象等，使土壤肥力降低。六、污水灌溉污染土壤的主要防治对策污水灌溉所带来的诸多弊端已引起人们高度重视，必须采取科学对策，着手控制污染，改善水质，以保障污水灌溉的可持续发展。6.1进行预处理，加强水质监测污水灌溉水质控制是实现污灌区污染防治的先决条件，必须对污水进行预处理，使污水达到农田灌溉水质标准。为避免输水过程中对沿线土壤和地下水的污染，应采用管道输水，并在管道起点处进行消毒。还可利用低洼地修建各种氧化塘和人工湿地处理污水，使水质达标。6.2建立污水灌溉制度，加强科学管理污灌区的布局要进行合理的规划，根据污灌水质、土壤类型、作物品种和气候条件的不同，制定污水灌溉的管理办法。根据土壤水分动态、土壤污染降解能力、作物耗水需肥量、污染物在作物中的残留规律以及防渗要求，建立污水灌溉制度。污水灌溉对作物中有害元素残留的影响一般是后期，按照作物生育特性和需水、需肥临界期确定污水灌溉时期。一般作物在幼苗期与花穗期均不能进行污灌。6.3调整污灌区农作物种植结构应根据污水的性质调整种植结构，氮、磷等养分含量较高、其他污染物含量很少的污水，用于蔬菜和粮食作物灌溉；重金属含量较高的污灌区种植不可食用的且耐重金属的植物，如草皮、花卉与观赏性或绿化用的苗木；高污染地区不作农业用地。同等污水灌溉条件下，粮食作物的污染物残留量为：小麦>水稻>玉米，蔬菜作物：叶菜类>水生蔬菜>茄果类>根菜类，应根据这个规律调整作物种植结构。6.4改变污水灌溉方式传统的淹灌、漫灌、沟灌，灌水分布不均，很容易造成灌水过量，致使局部地区土壤受到污染。喷灌、微灌、滴灌等灌水技术不仅节水节能，而且由于输配水管道的防渗作用，对防止土壤污染作用明显。6.5整治和改造受污地区对已经受污染的农地，可通过施加改良剂，如石灰、铁盐等，通过沉淀或吸附来降低重金属的有效性；也可通过改变耕作制度，如深翻、水改旱等，减轻重金属的危害。严重的地方，可采用排土法、客土法等工程措施。6.6进一步加强污水灌溉技术科学研究为防治污水灌溉对土壤的污染，在污水的科学灌溉中有