中国是一个水资源相对缺乏的国家,水资源短缺和污染问题尤为突出。一方面,工业发展离不开水,而农业更需要水,工农业争水问题越来越成为社会发展的制约因素,特别是在我国北方的干旱和半干旱地区;另一方面工业、城市又排放大量的污水,既污染环境,又浪费大量水源。
因此,对污水的再生利用是开源节流、减轻水体污染程度、改善生态环境、解决缺水问题的有效途径之一。这也是我国许多地方特别是北方地区,污水灌溉势在必行的原因[1 ] 。
但是,由于污水处理能力低及环保意识淡漠,且污水成分复杂,会带来一系列的水土环境、生态安全等问题。本文从具体国情出发,综述了污灌区环境状况,污染物类型、迁移规律以及污灌对土壤- 作物系统的影响等问题,并针对典型污灌区的现状进行了具体分析,提出了一些急需解决的问题及建议。
旨在为科学合理地进行农田污水灌溉、缓解水资源供需矛盾及修复污灌区环境污染提供基础资料及参考建议。1 研究进展我国的污水灌溉历史可分为自发阶段、初步发展阶段、迅速发展阶段、稳定发展阶段。
从地域分布上,污灌农田主要集中在北方水资源严重短缺的海、辽、黄、淮4 大流域,约占全国污水灌溉面积的85 %[2 ] 。相关研究主要集中在以下几个方面。
1. 1 污水灌溉对环境的影响及其机理研究污水灌溉对环境的影响主要表现在污染物在土壤中的残留、累积和对地下水的污染方面。许多研究表明,污灌区土壤中的重金属和有机污染物含量明显高于背景值甚至超过国家标准[3 - 9 ] ,形成了不同程度的土壤污染,且随着灌溉时间的增长呈逐渐加重的趋势[10 ,11 ] 。
吴国振[12 ] 通过对白银市污水灌溉区农田土壤进行调查测定,表明污水灌溉区农田Cu、Pb、Zn、Cd、As 已严重超标,使土壤受到重金属的严重污染。王莉[13 ]对沈阳市郊某污灌区土壤中重金属镉的污染状况进行了调查,结果表明经过10 年左右的停灌和灌渠改造等措施,该区污灌稻田土壤表层Cd 含量仍然较高,污染程度仍处在停耕前水平的水平。
研究表明污水灌溉是造成土壤污染的主要原因,土壤中的污染物与灌溉水中污染物基本一致[4 ,14 - 16 ] 。张乃明等[16 ]认为污灌水中重金属Hg、Cd、Pb 含量的高低与相对应的灌区土壤中重金属的累积量的多少基本一致,对土壤Cd 累积影响最大的是污水灌溉。
灌溉污水中的污染物一部分被土壤吸附,而另一部分则经过土壤向下移动,最终进入地下含水层,对浅层地下水水质造成一定的影响。宋晓焱等[17 ] 研究表明浅层地下水中氯离子、总硬度及TDS 污染与污水灌溉有关。
高洪阁[18 ]将污灌区和非污灌区的地下水质进行了对比,发现污灌区地下水中NO-3 和其他离子含量均有所升高,非污灌区地下水水质明显好于污灌区。刘春[19 ]通过土柱淋滤试验,分析了污灌与地下水氯离子浓度升高的关系,发现污灌是地下水无机氯污染的重要原因。
田家怡等人[20 ] 对山东小清河污灌水、污灌区地下水中有机污染物进行测定,从污灌区地下水检出的有机化合物的种类、浓度、来源、类别、沿程分布等方面综合研究,发现小清河污灌已造成了沿岸地下水的有机污染,污染程度与污灌强度有关。污水灌溉中污染物对环境的影响还表现在对生物群落的影响上[21 - 23 ,77 ] 。
韩力峰[22 ]发现赤峰市郊区污灌区土壤,蔬菜,地下水中细菌总数、大肠菌群、肠道致病菌的检出高于清灌区。李慧等[23 ] 认为含油污水灌溉刺激了土壤中好氧异养细菌(A HB) 和真菌的生长。
张晶等[77 ]发现污灌会改变土壤中固氮细菌的种群数量和多样性,且这一现象在土壤表层尤为明显。1. 2 污染物迁移转化规律研究污染物的迁移、转化规律研究,是污水灌溉的基础,也是污水灌溉研究的重点。
国内学者对此进行了大量的研究,尤其是重金属在土壤中的吸附、迁移转化规律等方面[39 - 49 ] 。由于重金属元素各具有不同的特性,其迁移转化的特点以及造成的危害也不尽相同。
张乃明等[40 ]研究了太原污灌区土壤重金属和盐分含量的空间变异特征,发现耕层土壤中Pb 和盐分服从正态分布,Cl -服从对数正态分布;并拟合得到Hg、Pb、盐分的半方差函数模型为指数型,Cd 和Cl - 为球型,p H 为高斯型。陆建忠[41 ] 调查了浦东新区原污灌区现存的农田土壤中若干重金属污染物的