污水灌溉對農(nóng)田土壤環(huán)境的影響分析

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摘要：目的：確定如何科學(xué)合理的進(jìn)行污水灌溉，防止污染農(nóng)田土壤環(huán)境。方法：本文針對污水中污染物的特點，以小麥和蠶豆為試驗材料，運用化學(xué)指標(biāo)與生態(tài)毒理指標(biāo)結(jié)合的方法。結(jié)果：進(jìn)行土壤污染生態(tài)研究。結(jié)論：污水對作物生長具有一定的毒害作用，其處理后通過稀釋，毒害作用可以明顯減輕。 

關(guān)鍵詞：污水灌溉 農(nóng)田土壤環(huán)境 分析  城市污水中含有大量的有機物，以蛋白質(zhì)、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮、磷、鉀等為多，且含有鈣、鎂、銅、鋅、鋁等多種微量元素，其作為一種重要的資源用于農(nóng)業(yè)灌溉在我國乃至世界都有著悠久的歷史，在目前全球水資源日趨緊張的情況下，許多地區(qū)已將污水作為重要的灌溉水源。在污水灌溉中，水肥資源得到充分利用，但將導(dǎo)致土壤中污染物的積累、向地下水的運移或通過作物向食物鏈傳輸，土壤—植物系統(tǒng)的污染將給人類健康帶來潛在風(fēng)險。本文針對污水中污染物的特點，以小麥和蠶豆為試驗材料，運用化學(xué)指標(biāo)與生態(tài)毒理指標(biāo)結(jié)合的方法進(jìn)行土壤污染生態(tài)研究，確定如何科學(xué)合理的進(jìn)行污水灌溉，防止污染農(nóng)田土壤環(huán)境，使之成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新水源。  1 污灌發(fā)展情況簡介  我國從20世紀(jì)50年代就開始引用污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉，1998年全國灌溉面積已達(dá)0.53億hm2，成為世界第一灌溉大國。以灌溉為主的農(nóng)業(yè)用水量占全國總用水量的70%以上，在約占全國耕地面積50%的灌溉面積上生產(chǎn)著全國糧食總產(chǎn)量的80%、棉花總產(chǎn)量的90%和蔬菜總產(chǎn)量的95%。近些年來，隨著水資源的短缺和污水排放量增加，污灌面積也迅速增加，據(jù)有關(guān)部門預(yù)測，2010年灌溉面積將增加到0.57億hm2。隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展和人民生活水平的提高，灌溉用水不斷被工業(yè)和城市生活用水所擠占，農(nóng)業(yè)缺水日趨嚴(yán)重，特別是北方地區(qū)，由于水資源開發(fā)幾乎達(dá)到了臨界狀態(tài)，農(nóng)業(yè)灌溉用水的不足只能依靠污水解決。  2 污灌對農(nóng)田土壤環(huán)境的危害  污水灌溉發(fā)展至今，對環(huán)境危害逐漸顯現(xiàn)并日趨嚴(yán)重。一般來說多數(shù)地區(qū)以有機污染為主，毒理污染次之，個別如化工、冶金、造紙等企業(yè)密集區(qū)則以毒理污染為主。有機污染物主要有bod、cod、氨、氮；毒理污染物有酚類、氰化物、砷、汞、鉻、鉛、鎘、銅、鋅、硫化物、氟化物等。  一般土壤都具有一定的自凈能力的。如:土壤中若含有一定量的蒙脫石、伊利石、水化云母，其在堿性環(huán)境中對汞、鋁、鋅具有高度的吸收能力，石灰性土壤和富含有機質(zhì)土壤可與鉛、鋅、砷、鉻絡(luò)合，降低這些金屬離子的可滲性和遷移性；有機物對土壤的污染一般在一定時期內(nèi)都可被降解，但土壤的自凈力是有限的，長期超負(fù)荷的污灌勢必造成污染物尤其是重金屬在土壤中的積累，當(dāng)有機物積累大于降解時，將對土壤造成污染，土壤污染后進(jìn)一步對地下水和農(nóng)作物產(chǎn)生污染。  農(nóng)作物對污染物具有選擇性吸收能力，不同種類農(nóng)作物遭受污染的難易程度不同，且其污染程度受污水類型、污灌史長短、土壤成份等眾多因素影響。調(diào)查研究表明，作物株體不同部位對污染物累積程度不一，呈現(xiàn)根、莖、葉、籽粒果實遞減的規(guī)律。一般農(nóng)作物污染負(fù)荷由大到小依次為菠菜、小麥、圓白菜、西紅柿、黃瓜、蘿卜、葫蘆、水稻、大白菜、玉米?？偟膩砜矗卟吮燃Z食作物易受污染，蔬菜中菠菜易受污染，糧食中小麥易受污染，其中小麥的砷、鎘、氟污染較重。  3 污灌對小麥幼苗生長的影響  以下分別列出了二級污水廠處理后的不同污水對小麥萌根數(shù)、根長的影響，它們的生長趨勢基本一致。  由上圖中可以看出：48小時內(nèi)，與對照相比，污水表現(xiàn)出對小麥生長的抑制作用，72小時后，與對照相比，污水稀釋水表現(xiàn)出對小麥生長的促進(jìn)作用，而曝氣池中水、污水仍然表現(xiàn)出對小麥生長的抑制作用。分析其原因，可能是由于植物在生長初期對營養(yǎng)元素的需求不高，所以自來水中培養(yǎng)的小麥長勢最好，而到生長后期對營養(yǎng)元素的需求增加，所以含有氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)的出水稀釋水表現(xiàn)出對作物生長的促進(jìn)作用。而曝氣池中水和污水由于含有大量抑制作物生長的物質(zhì)，所以總體上表現(xiàn)出對作物生長的抑制作用。  4 污灌對小麥葉片色素含量的影響  污灌對小麥葉片色素含量的影響見下表：  ■  圖3 不同處理小麥色素含量上升比例  葉綠素作為植物光合作用的色素，其含量高低決定其光合作用的水平。葉綠素含量降低，導(dǎo)致光合作用減弱，進(jìn)而使植物長勢減弱，植株生長量減少。由上表知，處理組小麥與對照組小麥色素含量有明顯差異，且污水稀釋水與對照相比，色素含量上升比例最高，曝氣池中水培養(yǎng)小麥的葉綠素a 、b含量及類葫蘿卜素含量均顯著低于污水和污水稀釋水，外觀上則顯示為作物葉片失綠發(fā)黃，趨于老化。曝氣池中水培養(yǎng)小麥葉綠素a比出水稀釋水下降11.9%，葉綠素b下降12.4%，類葫蘿卜素含量下降10.6%，表現(xiàn)出三者對污灌的敏感程度依次為葉綠素b>葉綠素a>類葫蘿卜素。  5 污水對蠶豆根尖微核的影響  表2 不同水樣培養(yǎng)的蠶豆的根尖微核率  ■  注:以上數(shù)據(jù)是經(jīng)過計算得出的  由表2可以看出，曝氣池中的水培養(yǎng)的蠶豆根尖微核率最高，為中度污染。污水為輕污染，污水稀釋水與對照組（自來水）最為接近，基本無污染，說明污水稀釋水對作物沒有遺傳毒害。  6 重金屬與生物指標(biāo)的相關(guān)性分析  從表3中可以看出，葉綠素的含量與重金屬的濃度呈負(fù)相關(guān)，而微核檢出率與重金屬的濃度呈正相關(guān)，通過計算其相關(guān)系數(shù)可以看到r2值都大于0.92，說明重金屬含量與葉綠素含量和微核率有明顯的相關(guān)性。  7 結(jié)論  從以上處理后的不同污水對蠶豆和小麥生長的影響可以看出，處理后的污水稀釋一倍后其對小麥生長狀況最好，說明它有利于植物的生長發(fā)育，且沒有遺傳毒害，污水次之。自來水對植物雖然沒有遺傳毒害，但自來水中缺乏植物生長所必需的營養(yǎng)物質(zhì)，因而植物的生長狀況不是很好。曝氣池中水處理的植物生長狀況最不理想，而且對植物具有遺傳毒害作用。  綜上所述，污水對作物生長具有一定的毒害作用，其處理后通過稀釋，毒害作用可以明顯減輕。為此應(yīng)盡可能的發(fā)揮其優(yōu)勢，減少或避免其危害，針對性地采取一些措施:一是禁止引用嚴(yán)重超標(biāo)的污染水進(jìn)行污灌；二是可將污水稀疏后灌溉，從而有效減少污染物的積累；三是根據(jù)污水類型和農(nóng)作物對元素選擇性吸收的特點，科學(xué)合理安排農(nóng)作物種植種類，將污染降到最低限度；四是在地下巖層防護(hù)性能薄弱區(qū)域和地下水源開采區(qū)附近慎用污水灌溉。所以，科學(xué)合理的進(jìn)行污灌對增加土壤肥力、提高農(nóng)作物產(chǎn)量、替代或節(jié)約地下水資源具有十分重要的作用，將會使污水成為農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的新水源。  參考文獻(xiàn):  [1]高拯民.土壤-植物系統(tǒng)污染生態(tài)學(xué)[m].北京：科學(xué)出版社1986.1～6.  [2]朱蔭湄，周啟星.我國土壤污染與農(nóng)業(yè)環(huán)境保護(hù)的現(xiàn)狀，理論與發(fā)展前景[j].土壤通報1999，30(3):132～135.  [3]孫寶華，關(guān)于污水灌溉問題的探討，環(huán)境科學(xué)動態(tài)2005年第二期.  作者簡介：孟惠萍，女，（1968-），陜西岐山人，寶雞市環(huán)境影響評價所。  謝萍娟，女，（1977-），陜西岐山人，寶雞市環(huán)境影響評價所。