中国农田污水灌溉研究进展

1、天津农业科学 Tianjin Agricultural Sciences2010，16（4）：77-80土壤肥料与节水灌溉中国农田污水灌溉研究进展王永强, 李诗殷, 蔡信德（环境保护部华南环境科学研究所，广州 510655 ）摘 要：介绍了中国污水灌溉的发展状况，分析了污水灌溉的益处和危害，并就如何科学合理发展污水灌溉提出健全监管、控制水质、加强污灌技术研究等建议。关键词：水资源；污水灌溉；污灌技术中图分类号：S273.5文献标识码：A DOI编码：10.3969/j.issn.1006-6500.2010.04.022Advance of Research on Sewage Irrigat

2、ion in Farmland in China WANG Yong-qiang, LI Shi-yin, CAI Xin-de(South China Institute of Environmental Science,Ministry of Envionmental Protection, Guangzhou 510655, China)Abstract：The development situation of sewage irrigation in China was introduced .The advantages and disadvantages of sewage irr

3、iga tion were analyzed. Finally，the suggestions on how to develop sewage irrigation rationally were put forward.Key words: esource; sewage irrigation ; wastewater irrigation technology中国淡水总资源名列世界第 4 位，但中国人灌溉农田、草地园林以及回灌地下水等污水资源均水资源量仅为世界水平的1/4，是全球人均水资化的工程措施1。大多数污水中含有较丰富的N、源最贫乏的国家之一。进入 21 世纪以来,水资源P、K、C

4、u、Zn 等,能为作物提供多种营养元素,且在问题已经成为制约中国经济迅速发展的瓶颈。一定范围内能使作物增产。美国旧金山将污水随着国民经济的快速发展和人民生活水平的提回收后输送到加利福尼亚州其他地区, 用于农业高,灌溉用水不断被工业和城市生活用水挤占,农生产, 并达到保护环境的目的2。日本从 1997 年业缺水日趋严重，因而大量污水被用于直接灌开始实行农村污水处理计划, 已建成约2 000 个污溉。合理的污水灌溉有利于中国农业的发展,也水处理厂, 多数采用日本农村污水处理协会研制可减轻大量污水对环境的污染。然而由于人们的 JA-RUS 小型污水处理系统, 各项指标都达到环保意识薄弱，将大量未经处

5、理或缺少必要预处污水处理水质标准。处理后的污水水质稳定, 多理的污水用于灌溉农田,水质严重超标。同时目数引入农田灌溉。极度缺水的以色列污水处理前污水处理技术水平较低,污水灌溉理论与技术率达 90%以上, 57%的污水经过净化处理后可用研究薄弱,有关监控、管理体系严重滞后,致使农于农业灌溉和园林草地灌溉3。民盲目灌溉, 将会带来一系列的水土环境、生态日本、美国、以色列等国家的实践证明,经过安全等问题。适当处理的生活污水和有机工业废水灌溉农田,1 污水灌溉的可行性分析可以变废水为良好的水源, 还可以提高土壤肥力，既保护了水环境,又缓解了水资源供需之间的矛盾。中国目前污水处理技术已经比较成熟,污水灌

6、溉通常是指人们有意识、有目的地利污水处理厂的二级出水可以满足农业灌溉的水质用土壤环境自净功能将适当处理后的各类污水要求。收稿日期：2010-03-28；修订日期：2010-06-06基金项目：国家环境保护总局项目（1440800011）；环境保护部项目（200809093）作者简介：王永强(1983-)，男，河南开封人，硕士，主要从事土壤污染与作物生态学的研究工作。通讯作者简介：蔡信德（1965-），男，广东广州人，研究员，博士，主要从事土壤污染治理技术研究工作。78天津农业科学第16 卷2 中国污水灌溉的发展概况源短缺的严峻局面。3.1.2消除污染，改善环境，降低污水处理成本未经处理的污水直

7、接排放,其过量的氮、磷等成分中国的污水农业灌溉正式起步较晚,大致可会导致水体发生富营养化。各类农作物、土壤中以划分为3 个阶段4。即：1957 年以前是自发使用的微生物以及土壤本身对污水都有一定程度的污水灌溉时期，从 20 世纪 40 年代起，在北京附近净化能力。二级处理过的污水灌溉农田,农田对开始利用工业和生活废水进行农田灌溉；1957这些污水也进行了物理、化学以及生物净化,降低1972 年为初步发展时期，1957 年当时的建工部联了污水直接排放或污水处理程度不够而引起水合农业部、卫生部把污水灌溉列人国家科研计划,体严重污染的可能性,改善了生态环境。污水灌从此开始兴建污水农业灌溉工程,污水灌

8、溉得到 溉可以降低污水处理厂的投资7，经过氧化塘、氧了初步发展；1972 年至今为污水灌溉迅速发展时 化沟等二级处理后的污水进人农田后,农田会对期，目前，中国污水灌溉农田面积为 330 余万 这些污水进行更深层次的物理化学以及生物净hm2，占全国总灌溉农田面积的7.3 %，主要分布在 化,这一过程相当于更高级别的污水净化处理,减中国北方水资源严重短缺的海、辽、黄、淮四大流 少了污水处理的级数和复杂程度,从而降低污水域 ,约占全国污水灌溉面积的 85%。从污水农业 处理成本。利用特点考虑，中国污水灌溉可划分为2 类：一是 3.1.3 提高土壤肥力，增加粮食产量 污水中含有北方水肥并重污灌区,沿大

9、兴安岭西侧、内蒙古高 作物生长所需要的氮、磷、钾等营养元素,其合理原东部和南部边缘、黄土高原西部边缘直至祁连 使用可减少肥料施用量,提高土壤肥力,改善土壤山东缘，在这条线以东以南,秦岭、淮河以北的地结构,削减农田投资,增加农民收入。陈竹君等8区, 污灌面积达 76.2 万 hm2，占全国污灌面积的用城市污水灌溉棉花, 发现污水灌溉量为 350，86.6%，是全国污灌面积最集中的地区；二是南方440，515 mm/hm2 时棉花的产量与相应数量的淡水重肥污灌区，秦岭、淮河以南,青藏高原以东地区，再分别加氮肥150，180，230 kg/hm2 的效果相当。污灌面积为 9.27 万 hm2，青藏高

10、原以北的广大地3.2 污水灌溉带来的问题区, 污灌面积为 2.59 万 hm2，占全国污灌面积的直接采用未经处理的污水灌溉农田，灌溉水2.94%。中国污水灌溉面积还在不断扩大，污水质严重超标。用劣于农灌水质标准的污水进行正成为一些地区灌溉用水的宝贵资源3。由此可灌溉的土地面积为 310.7 万 hm29，占污灌面积的以看出，污水灌溉在中国农业发展中的地位不容大部分。未经处理的污水可能含有大量重金属忽视。污染物、致病微生物和难以降解的有毒化合物，3 污水灌溉的利弊分析灌入农田会引起一系列生态环境卫生等问题。同时，污水农业灌溉理论技术研究相对滞后，监污水具有水源、肥源、污染源 3 种属性，这 3督

11、管理体制不健全，导致灌溉不合理，水资源浪费严重。种属性决定了污水灌溉具有正负两方面的生态3.2.1 污水灌溉对土壤的影响 许多调查表明,常效应5。年不合理特别是使用未经处理的污水灌溉,将对3.1污水灌溉的益处灌区土壤产生严重污染10。由于污灌所用的水来3.1.1缓解水资源危机 随着社会经济的快速发源于城市污水、工业污水或混合污水,其中含有大展 ,各类需水量在飞速增加。农业灌溉水资源日 量的有机污染物、无机污染物以及重金属、有毒益短缺，严重制约了中国农业的快速与健康发 非金属等。长期使用水质不符合标准的污水灌展。据统计，中国农业每年缺水达 300 亿 m3。20世纪 90 年代，因缺水造成的粮食

12、减产达 250 亿 400 亿 kg。同时，工业和城市生活排放的污水量也相当巨大，加强污水的资源化利用6，利用污水灌溉农田可以在一定程度上缓解目前灌溉水资溉,土壤中的有机污染物、重金属以及固体悬浮物含量超过了土壤吸持和作物吸收能力，必然造成土壤污染，使 pH 值、盐分等发生变化，出现土壤板结、肥力下降、土壤结构和功能失调，土壤生态平衡受到破坏，引起土壤环境的恶化，土壤生物第4 期王永强等：中国农田污水灌溉研究进展79群落结构衰退，多样性下降，产生环境生态问题11。如在甘肃的白银市污水灌溉区已使土壤受到重金属离子严重污染。再如江西的赣州和大余、广东的韶关和曲江、湖南的株洲、陕西的西安等 19个地

13、区都有个别地块产生“ 镉米”, 总面积在1.07万 hm2 以上12。长期污灌导致土壤发生次生盐渍化 ,土壤中生物酶的活性受到抑制,土壤环境质量下降,还可能导致土壤板结13。3.2.2 污水灌溉对地下水的影响 污水灌溉使用不当或者使用未经处理的污水灌溉，将造成灌区地下水污染。目前中国污灌区地下水污染的原因多是因为使用了未经处理的污水灌溉农田,水质不符合农田灌溉水质标准。另外,不合理的利用污水灌溉农田也是造成环境污染的原因,不适合污灌的地区不能进行污灌,如在土地渗透性强、地下水位高、含水层露头处以及集中的饮用水源处不适合污水灌溉。刘凌等14 在徐州用奎河水进行含 N 污水灌溉试验研究,发现污水灌

14、溉对地下水中 NO3- 浓度影响较大,尤其是长期进行污灌的土壤,易造成地下水中 NO3- 的污染。而 NO3- 反硝化产生的NO3-是致癌物质。石家庄市浅层地下水由于污水灌溉影响污染程度逐年加深15。地下水一旦受到污染将很难恢复,其后果将是非常严重的。 3.2.3 污水灌溉对农作物的影响 未经处理的污水中含有复杂的污染物，对不同的植物产生不同程度的伤害，植株叶绿素含量明显减少16，活性氧清除系统各酶活性出现不同程度的降低,膜质过氧化,细胞膜透性增加,蛋白含量降低17。污水中含有大量的重金属元素,在土壤中累积对植物造成伤害,一方面表现为影响植物养分的吸收和利用,另一方面打乱植物体内的代谢平衡18

15、。用于农作物灌溉,作物中重金属积累,农产品品质变坏并产生一定的遗传毒理学效应等症状19。用未经处理的污水浇灌的粮食、蔬菜、水果味道一般较差, 维生素含量明显降低。谢宗平等20 发现用含 N 污水灌溉的蔬菜(如菠菜、甜菜等)内 NH4+- N 大量积累, 比世界卫生组织(WHO) 标准高好几倍。污染物通过食物链的迁移，累积在农产品中。杨荣江21 调查发现,污水灌溉后蔬菜重金属含量明显呈叶菜类 茄果类 根茎类的趋势。黄玉源等22却发现各种蔬菜中重金属的吸收积累量表现为根 茎 叶。灌区新鲜蔬菜中根菜类蔬菜的亚硝酸盐超标最严重,达 7.90 倍23。人们长期食用含有较多有害物质的农产品，容易引发很多疾

16、病。4 对中国污水灌溉的建议4.1加强环保宣传力度，健全管理和监督体制目前迫切需要建立健全污水灌溉管理体制，成立专门的污水灌溉管理部门，对污水灌溉进行科学的指导和管理。应加大环保宣传力度，提高灌区农民的环保意识。成立专门的监督管理部门 ,对污水资源的规划、排放、处理和灌溉全过程实行统一监管。4.2 健全污水灌溉的标准体系，控制水质加强水质监测是实现灌区污染防治的先决条件，在污水灌溉实践中必须按照农田灌溉水质标准和污水排放标准,严格监督和控制进入田间的污水水质。尽快整理出台针对污水农业灌溉的标准、规范以及技术指南等,为污水灌溉提供必要的指导和保障。4.3 加强污水灌溉技术的研究目前中国污水灌溉理

17、论和技术研究十分薄弱, 且主要是研究污水灌溉对作物与土壤的影响24 ，严重滞后于污水灌溉的发展和需要。今后应加强污水处理技术、土壤净化能力、污染物在土壤中的迁移转化规律、污水灌溉制度、滴灌技术、污水灌溉与地下水关系等内容的系统研究，为中国污水农业灌溉的进一步发展提供充分的理论和技术支持。4.4 因地制宜，科学合理，安全高效地利用污水灌溉考虑污水种类和土壤、地质条件，合理选择灌溉对象，制定合理的灌溉措施。医药、生物制品、化学试剂、农药、石油炼制、焦化和有机化工等行业排放的污水不可用作灌溉1。喀斯特地区或活动含水层低的沙地不宜污水灌溉, 因为污水容易渗漏, 污染地下水。食用根、茎、叶的作物不宜污灌

18、。高粱、玉米等高秆植物与低秆植物相比不易受污染25。食用果实的作物在生殖生长阶段不宜污灌。不同作物采用不同的污水灌溉制度：食用根、茎、叶的蔬菜和土豆等作物应杜绝污灌，小麦、玉米、谷子、棉花等作物可适量的引污灌溉26 。5 结 语污水灌溉是解决目前中国农业灌溉水资源短80天津农业科学第16 卷缺切实可行的途径，也是实施中国水资源可持续发展的一个重要措施。污水灌溉利弊共存，因此如何去弊取利，实现水源利用的最大资源化将是今后研究的重点。参考文献:1 夏立江.土壤污染及其防治 M .武汉：华中理工大学出版社,2001.2 Chen P H, Chen L K, Wang J T. Investigat

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