污水灌溉是指對城市生活污水和工業廢水進行無害化處理後,直接或間接地用於農田灌溉、園林灌溉和地下水庫回灌。我國是全球水資源最緊缺的國家之一,每年有360多億噸城市污水排入河流,造成巨大的水資源浪費和環境污染。用污水灌溉農田,作物在利用水資源的同時,還能吸收利用污水中含的有機物、氮、磷、鉀等物質,將產生巨大的經濟、社會效益。近年來,隨著我國的農業種植面積不斷擴大,農業用水量也一直在增加,特別是在一些缺水地區,污水資源化的問題顯得越來越迫切,也越來越為政府、專家和學者所關注。
1 國內外污水灌溉現狀
在污水灌溉方面,西方國家起步較早,技術也較為成熟,代表國家有美國、日本、澳大利亞和以色列。以色列的污水資源化利用率高,工業和生活污水的收集率達91%,57%的污水經過凈化處理後仍用於農業灌溉和園林草地灌溉,每年約有3億立方米。為了改進農村生活環境和水源水質,日本從1997年開始實行農村污水處理計劃,到目前為止,已建成約2000個污水處理廠,而且多數採用日本農村污水處理協會研製的JARUS小型污水處理系統,處理過的廢污水各項指標都達到污水處理水質標準。處理後的污水水質穩定,多數是引入農田進行灌溉水稻或果園。
我國從20世紀50年代就開始引用污水進行農田灌溉,60年代初,全國污灌面積有4.2萬公頃。近些年來,隨著水資源的短缺和污水排放量的增加,污灌面積也迅速增加,至目前為止,污灌面積300萬公頃,90%分布在北方地區,污水已成為許多城郊農田不可缺少的灌溉水源。我國污灌技術的研究重點還在於污灌對作物與土壤的影響方面。
2 我國農田污水灌溉的效益
我國污水灌溉的效益主要綜合體現在節水、節肥、增收、環保四個方面。
根據我國1976—1982年污水灌區環境質量普查總結(全國污水灌區農業環境質量普查協作組,1984),被普查的37個不同類型污水灌區,占有污水排放總量747256萬噸/年,灌溉用量143517萬噸/年,污水總灌用率19.2%,灌溉總面積37.99萬公頃。污水中速效氮、磷肥相當於1.66億斤硫氨和6000萬斤磷酸鈣,估計每年污水肥效增產糧食6億公斤。
以西安市灃惠灌區為例,以前是引灃河水的清水灌區,1953年開始引污水灌溉,以後新建了污水庫、渠,逐步發展成為以城市污水為主的大型灌區,共灌土地1.51萬公頃,年消耗污水量達4200萬噸。
同樣,瀋撫污水灌區是以石油化工廢水為主的污水灌區,灌溉開始最早,1957年新建李石寨乾渠,1960年後又修建瀋撫乾渠,共灌溉1萬公頃農田,以稻田為主,在東北地區實現了水稻穩產高產,在灌水量大的上游地帶,不施肥可保證水稻6噸/公頃的高產。其他多數灌區的情況也與此相似,污水灌溉是許多城郊鄉村農業發展、不斷走向富裕道路和保證供給城市的基礎生產條件之一。
3 污水灌溉產生的影響
3.1 農田土壤污染
污水中鐵、錳、鈣和有機與無機膠結物質會影響土壤理化性質,鈣質土壤多年灌溉污水而不注意深耕時,耕層以下會逐漸澱積鐵、錳、鈣等物質,逐漸硬結起來。而三氯乙醛通常由農藥廠污水中排出,在冬季或早春季灌溉後不引起麥苗立即死亡,但當返青時逐漸枯死或麥苗只分櫱減產,不拔節,嚴重減產。
重金屬的危害更為嚴重與持久。目前我國受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積近0.2億公頃,約占耕地總面積的1/5,其中工業“三廢”污染耕地0.1億公頃,污水灌溉的農田面積已達330多萬公頃。
3.2 對地下水的影響
無節制的污水灌溉再加上大量使用化肥,將使地下水中的含鹽量逐漸增加,特別會使地下水中得NO3—含量增加,使污灌區的地下水污染問題越來越嚴重。目前北京市一些地區地下水的總硬度、礦化度、混濁度和氨氮含量等有不同程度的增加,有65%的井被檢出氨氮和亞硝酸鹽,說明這些井的水質已受到了污染或正在污染,全市地下水質污染有加重趨勢。
3.3 對農業的影響
污水對農業的影響主要表現在有害物質被作物吸收後會形成減產和品質下降。酸、鹼可引起農作物急性死苗,氮肥廠排出的含高濃度的氮和氰化物的污水和製藥廠排出的磺胺類物質,也將引起急性死苗。污水灌溉對農產品品質影響已收集到一些投訴意見,如反映石油廢水灌溉的稻米色澤變暗,米質粘性變差,米易碎,米飯有礦物油味等。
3.4 對環境的影響
城市污水含糞尿等生活污物,即使經過沉澱、發酵等初級處理,水質污染程度仍然很高,成分複雜,而且有污水特有的惡臭,容易滋生蚊蠅,污染大氣,如管理和使用不當還會污染水源和土壤。污水灌溉已成為我國農村水環境惡化的主要原因之一。
3.5 對健康的影響
污水灌溉對人們身體健康的影響有多種途徑:一是污水灌溉導致地下水受到污染,通過生活飲用水而使人體產生急性和慢性中毒反應;二是污水灌溉造成土壤和作物污染,使得污染物在農產品中積累並通過食物鏈進入人體內積累,從而導致多種慢性疾病;三是污水灌溉帶入農田的污染物大於農田的自凈能力時,則其中的硫化氫等有害氣體、病菌、寄生蟲卵等會對該地區環境衛生造成污染,對人體健康產生危害。
4 農田污水灌溉存在的問題
4.1 對污水灌溉的認識不全面
對污水灌溉引起的土壤重金屬污染和有機化學污染的認識還不全面,對污水不加區分地進行灌溉使用,往往會對土壤造成不可修復的破壞。據1994年中國環境報報道:由於不適當的污水灌溉已使66萬公頃耕地受到重金屬和有機化學物質污染。1997年8月遼寧省昌圖縣2666.7萬公頃水稻全部受水污染死亡,涉及到1.7萬人的生活。
4.2 污水灌溉的管理不到位
目前污水灌溉存在的首要問題是灌溉水質超標,這既與污水超標排放有關,也與污水處理不到位有關,造成的結果是排往農田的污物總量超過了土壤的自凈能力,導致有毒有害物質在土壤中積累,土壤、作物及地下水的嚴重污染。由於污灌水質無人監督,灌溉部門沒有按標準檢驗把關,在某些排污地區,污水灌溉已成為當地農村水環境惡化的原因之一,直接威脅著污灌區的飲水及糧食安全。
污水灌溉問題牽涉水利、農業與城建、環保等部門,城市污水排放屬於城建、環保部門管理,而污水灌溉利用屬於水利部門,多頭無序管理的構架往往不但不能形成合力反而會造成形成部門間管理上的漏洞。
5 針對目前農田污灌應採取的措施
5.1 做好污水灌溉理論與技術的科學研究工作
污水灌溉不同於常規清水灌溉。污水灌溉條件下常規的作物灌溉制度與灌溉技術已不適應,應該組織相關科研院所和高等院校的有關科研力量,對此進行深人、系統的研究與開發工作,包括污水中的有毒、有害元素成分在土壤——水——植物系統的運移、合理的灌溉制度、不同污水類型之典型成分分析及其污水灌溉水質標準、轉化與積累規律,還應研究不同污水類型灌溉對作物生長、土壤理化性質和微生物活動的影響,污水灌溉農田水土環境評價指標體系及其監測技術手段。此外,還應充分研究如何利用生物資源的遺傳變異性,根據不同作物的耐污特點和降解污水中污染物的能力,進行作物資源的優化配置,以達到利用污水的目的。
5.2 做好污水灌溉管理工作
建立健全污水灌溉管理體系,儘快在跨部門間成立有關污水管理的協調機構。在污水灌溉區建立水土環境監測體系和水環境信息網,完善污水灌溉水質標準及其實施方案的落實;實現對污水灌溉區的規範化管理,從組織管理上保證污水灌溉農業的可持續發展。
參考文獻
[1]古智生.以色列水資源的開發與利用[J].節水灌溉,1999.6.
[2]曾令芳,吳小亮.國外污水灌溉新技術[J].節水灌溉,2002.3.
[3]胡焱.污水灌溉對土壤環境的污染及對策[J].山西水利科技,2005.
[4]張慧文,馬劍英,等.污水灌溉的進展研究[J].環境污染與防治.2007.8.
[5]劉小楠,尚鶴,等.我國污水灌溉現狀及典型區域分析[J].中國農村水利水電,2009.6.
[6]袁偉,郭宗樓,袁華.污水灌溉的研究現狀及利用前景分析[J].中國農村水利水電,2005.6.
1 國內外污水灌溉現狀
在污水灌溉方面,西方國家起步較早,技術也較為成熟,代表國家有美國、日本、澳大利亞和以色列。以色列的污水資源化利用率高,工業和生活污水的收集率達91%,57%的污水經過凈化處理後仍用於農業灌溉和園林草地灌溉,每年約有3億立方米。為了改進農村生活環境和水源水質,日本從1997年開始實行農村污水處理計劃,到目前為止,已建成約2000個污水處理廠,而且多數採用日本農村污水處理協會研製的JARUS小型污水處理系統,處理過的廢污水各項指標都達到污水處理水質標準。處理後的污水水質穩定,多數是引入農田進行灌溉水稻或果園。
我國從20世紀50年代就開始引用污水進行農田灌溉,60年代初,全國污灌面積有4.2萬公頃。近些年來,隨著水資源的短缺和污水排放量的增加,污灌面積也迅速增加,至目前為止,污灌面積300萬公頃,90%分布在北方地區,污水已成為許多城郊農田不可缺少的灌溉水源。我國污灌技術的研究重點還在於污灌對作物與土壤的影響方面。
2 我國農田污水灌溉的效益
我國污水灌溉的效益主要綜合體現在節水、節肥、增收、環保四個方面。
根據我國1976—1982年污水灌區環境質量普查總結(全國污水灌區農業環境質量普查協作組,1984),被普查的37個不同類型污水灌區,占有污水排放總量747256萬噸/年,灌溉用量143517萬噸/年,污水總灌用率19.2%,灌溉總面積37.99萬公頃。污水中速效氮、磷肥相當於1.66億斤硫氨和6000萬斤磷酸鈣,估計每年污水肥效增產糧食6億公斤。
以西安市灃惠灌區為例,以前是引灃河水的清水灌區,1953年開始引污水灌溉,以後新建了污水庫、渠,逐步發展成為以城市污水為主的大型灌區,共灌土地1.51萬公頃,年消耗污水量達4200萬噸。
同樣,瀋撫污水灌區是以石油化工廢水為主的污水灌區,灌溉開始最早,1957年新建李石寨乾渠,1960年後又修建瀋撫乾渠,共灌溉1萬公頃農田,以稻田為主,在東北地區實現了水稻穩產高產,在灌水量大的上游地帶,不施肥可保證水稻6噸/公頃的高產。其他多數灌區的情況也與此相似,污水灌溉是許多城郊鄉村農業發展、不斷走向富裕道路和保證供給城市的基礎生產條件之一。
3 污水灌溉產生的影響
3.1 農田土壤污染
污水中鐵、錳、鈣和有機與無機膠結物質會影響土壤理化性質,鈣質土壤多年灌溉污水而不注意深耕時,耕層以下會逐漸澱積鐵、錳、鈣等物質,逐漸硬結起來。而三氯乙醛通常由農藥廠污水中排出,在冬季或早春季灌溉後不引起麥苗立即死亡,但當返青時逐漸枯死或麥苗只分櫱減產,不拔節,嚴重減產。
重金屬的危害更為嚴重與持久。目前我國受鎘、砷、鉻、鉛等重金屬污染的耕地面積近0.2億公頃,約占耕地總面積的1/5,其中工業“三廢”污染耕地0.1億公頃,污水灌溉的農田面積已達330多萬公頃。
3.2 對地下水的影響
無節制的污水灌溉再加上大量使用化肥,將使地下水中的含鹽量逐漸增加,特別會使地下水中得NO3—含量增加,使污灌區的地下水污染問題越來越嚴重。目前北京市一些地區地下水的總硬度、礦化度、混濁度和氨氮含量等有不同程度的增加,有65%的井被檢出氨氮和亞硝酸鹽,說明這些井的水質已受到了污染或正在污染,全市地下水質污染有加重趨勢。
3.3 對農業的影響
污水對農業的影響主要表現在有害物質被作物吸收後會形成減產和品質下降。酸、鹼可引起農作物急性死苗,氮肥廠排出的含高濃度的氮和氰化物的污水和製藥廠排出的磺胺類物質,也將引起急性死苗。污水灌溉對農產品品質影響已收集到一些投訴意見,如反映石油廢水灌溉的稻米色澤變暗,米質粘性變差,米易碎,米飯有礦物油味等。
3.4 對環境的影響
城市污水含糞尿等生活污物,即使經過沉澱、發酵等初級處理,水質污染程度仍然很高,成分複雜,而且有污水特有的惡臭,容易滋生蚊蠅,污染大氣,如管理和使用不當還會污染水源和土壤。污水灌溉已成為我國農村水環境惡化的主要原因之一。
3.5 對健康的影響
污水灌溉對人們身體健康的影響有多種途徑:一是污水灌溉導致地下水受到污染,通過生活飲用水而使人體產生急性和慢性中毒反應;二是污水灌溉造成土壤和作物污染,使得污染物在農產品中積累並通過食物鏈進入人體內積累,從而導致多種慢性疾病;三是污水灌溉帶入農田的污染物大於農田的自凈能力時,則其中的硫化氫等有害氣體、病菌、寄生蟲卵等會對該地區環境衛生造成污染,對人體健康產生危害。
4 農田污水灌溉存在的問題
4.1 對污水灌溉的認識不全面
對污水灌溉引起的土壤重金屬污染和有機化學污染的認識還不全面,對污水不加區分地進行灌溉使用,往往會對土壤造成不可修復的破壞。據1994年中國環境報報道:由於不適當的污水灌溉已使66萬公頃耕地受到重金屬和有機化學物質污染。1997年8月遼寧省昌圖縣2666.7萬公頃水稻全部受水污染死亡,涉及到1.7萬人的生活。
4.2 污水灌溉的管理不到位
目前污水灌溉存在的首要問題是灌溉水質超標,這既與污水超標排放有關,也與污水處理不到位有關,造成的結果是排往農田的污物總量超過了土壤的自凈能力,導致有毒有害物質在土壤中積累,土壤、作物及地下水的嚴重污染。由於污灌水質無人監督,灌溉部門沒有按標準檢驗把關,在某些排污地區,污水灌溉已成為當地農村水環境惡化的原因之一,直接威脅著污灌區的飲水及糧食安全。
污水灌溉問題牽涉水利、農業與城建、環保等部門,城市污水排放屬於城建、環保部門管理,而污水灌溉利用屬於水利部門,多頭無序管理的構架往往不但不能形成合力反而會造成形成部門間管理上的漏洞。
5 針對目前農田污灌應採取的措施
5.1 做好污水灌溉理論與技術的科學研究工作
污水灌溉不同於常規清水灌溉。污水灌溉條件下常規的作物灌溉制度與灌溉技術已不適應,應該組織相關科研院所和高等院校的有關科研力量,對此進行深人、系統的研究與開發工作,包括污水中的有毒、有害元素成分在土壤——水——植物系統的運移、合理的灌溉制度、不同污水類型之典型成分分析及其污水灌溉水質標準、轉化與積累規律,還應研究不同污水類型灌溉對作物生長、土壤理化性質和微生物活動的影響,污水灌溉農田水土環境評價指標體系及其監測技術手段。此外,還應充分研究如何利用生物資源的遺傳變異性,根據不同作物的耐污特點和降解污水中污染物的能力,進行作物資源的優化配置,以達到利用污水的目的。
5.2 做好污水灌溉管理工作
建立健全污水灌溉管理體系,儘快在跨部門間成立有關污水管理的協調機構。在污水灌溉區建立水土環境監測體系和水環境信息網,完善污水灌溉水質標準及其實施方案的落實;實現對污水灌溉區的規範化管理,從組織管理上保證污水灌溉農業的可持續發展。
參考文獻
[1]古智生.以色列水資源的開發與利用[J].節水灌溉,1999.6.
[2]曾令芳,吳小亮.國外污水灌溉新技術[J].節水灌溉,2002.3.
[3]胡焱.污水灌溉對土壤環境的污染及對策[J].山西水利科技,2005.
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[5]劉小楠,尚鶴,等.我國污水灌溉現狀及典型區域分析[J].中國農村水利水電,2009.6.
[6]袁偉,郭宗樓,袁華.污水灌溉的研究現狀及利用前景分析[J].中國農村水利水電,2005.6.
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