污水灌溉对环境的影响

安徽农业科学,Journal of Anhui Agi. Sci. 2011 ,39( 10) :6037 - 6038 ,6040责任编辑杨莹莹 责任校对 卢瑶污水灌溉对环境的影响万立国,张丽君,王怀章(长春工程学院水利与环境工程学院,吉林长春 1012)摘要污水灌溉在缓解农业水资源短缺问题的同时， 也产生了很多负面效应。通过分析污水灌溉对地下水、农田土壤环境及人类健康的不利影响,说明污水合理灌溉的必要性，同时针对这一问题,提出今后应加强的研究方向，为污水资源化的顺利进行提供理论依据。关键词污水灌溉;环境影响;地下 水;土壤;作物中图分类号S275;X71文献标识码A文章编号 0517 -6112011)10 -06037 -02Errets of Wastewater Irigation on EnvironmentWan Li-guo et al ( School of Water Conservancy & Envionment Engineering ,Changchun Institute of Technology ,Changchun ,Jilin 130012)Abstract Wastewater imigation could alleviate the shortage of agricultural water resource ,but also produced many negative efcts. By analyzingthe adverse impacts of wastewater imigation on ground water ,farmland Beoil environment and human health ,the necessity of reasonable waster waterimigation was explained. At the same time . aiming at this problem ,the research direction in the future which should be strengthened has been putforward . which provided the theory basis for the successful progress of sewage recyeling.Key words Wastewater irigation; Environmental influence; CGround waler; Soil; Crop城市污水作为水量稳定、供给可靠的潜在水资源.其再1.2微生物污染污染地下水的微生物类污染物包括细生利用可以开源节流解决水资源短缺问题。因此,利用经菌、病毒和寄生虫等,以前两种为主。由于病毒比细菌、原生过适当处理并达到使用要求的城市污水灌溉农田是污水资动物包囊小的多.在通过多孔土壤时不易被过滤净化,而随源化和农业增产的有效途径"。合理的污水灌溉既能满足水分迁移进人土壤深层和地下水系统的可能性较大,因此，农业对水的部分需要,节约水资源,又可减轻污水对环境的地下水资源的病毒污染已引起各国科学家的高度关注。8污染。当然,其中也存在着必须充分重视的防止环境污染问间试验发现, -些肠道病毒能通过迁移穿过非饱和及饱和带题,处理不当会造成严重后果!2]。国内外都十分重视污水灌到达深层 土壤.进而影响地下水”。有研究也对细菌及病毒溉问题,在污水灌溉对环境影响方面开展了很多研究工对地下水的影响进行监测9! ,以期对该影响作出定量评价。作”。因此,笔者讨论了污水灌溉对地下水环境、农田土壤1.3 淋溶 迁移污染污水因其盐分含 量高流经土壤渗入环境及人类健康的不利影响,并指出今后污水灌溉对环境影地下水可影响区域地下水环境,直接危及饮水安全。有研究响方面需要加强的研究方向,以期为污水资源化的顺利进行探讨了 污潍对地下水的污染机理!0 ,认为灌溉污水首先在提供依据。上层土壤产生淋溶,渗透水中的盐分和重金属含量逐渐增1污水灌溉对地 下水环境的影响加并向下层淋溶,下层土壤的淋溶强度逐渐减弱,到7~8m1.1 化学污染长期的污水灌溉既造成地下水硝氮浓度增 时灌溉水的淋溶作用基本消失,则地下水埋深小于7 m的污加,又导致污灌区地下水硬度升高[4-5)。污水中高浓度的含水灌区容易造成地下水污染。灌溉污水在进人地下水的过氮有机物及铵离子发生硝化作用时产生的硝氮和亚硝氮会程中 ,有的还可形成污灌反漏斗对深层地下水产生威胁。从进入地下,随着污灌的不断进行逐层向下层渗透,造成地下灌溉污水的空间分布来看(21 ,其垂直运动速度约为1~2水的污染;城市生活污水和工业废水中高浓度的钠离子、铵m/a,而在污水灌溉干渠的含水层里灌溉污水形成了一个宽离子在迁移过程中,与土壤胶体表面的钙.镁离子发生离子1~3km的迁移扩散带,造成区内高于50%的井水硝酸离子交换反应造成地下水硬度的升高;地下水水化学类型已从浓度超标。原有的重碳酸硫酸钙(钙镁)型水演变成了重碳酸氯化钙2 污水灌溉对农田土壤环境的影响(钙镁)型水,电导率和矿化度也较高[”。这可能是由于城市2.1对土壤环境的影响污水的来源是连续的,而农作物需水是季节性的，在作物的2.1.1对土壤理化性质的影响。 污水灌溉在解决了城市污非生长期,污水很容易进入地下水,从而造成长期污灌区地水排放和农业生产用水来源的同时,也造成了不同程度的污下水化学性质的改变|0。此外.城市生活污水和一些有机化灌区土壤重金属超标和盐渍化"-12) ,是影响生态环境安全工类企业排放的工业废水中含有大量的有机物,其中可能包和制约农业可持续发展的重要因素之一。对北京、白银、沈括对环境有极大危害的“三致”类有毒有害有机物。目前关阳等地污灌区的研究表明13-15] ,污水灌溉是土壤重金属积于污水灌溉所造成的有机污染研究相对较少,初步判断浅层累的重要原因之一,尤其是毒性极强的汞、砷、铅、铬和镉等地下水已经受到土壤污染的影响,但在地下水位较深的地下重金属严重超标。污灌区土壤重金属间具有很强的相关关水井中未检到有机污染物，但随着时间的推移,污染物可能k,多I中国煤化工应,土壤对重金属的慢慢往下渗透，威胁到地下水的安全'”。吸附YHCN M H G中过高的悬浮物、有i作用的影响。此外，对污潮基金项目吉林省 教育厅基金项目(2010[4301).作者简介万立国(1982-. ).男,湖北天门人,讲师，在读博士研究生,机污染物和盐分可增加土壤容重,堵塞土壤空隙,破坏了土从事污水污泥资源化利用研究, E-mail; wanliguoking@ 163.壤原有的良好结构，使土壤板结,氨、磷在土壤中大量积累，收稿日期21101-11使土壤盐渍化加重,土壤受到污染,土质下降。但如果对污6038安徽农业科学2011年水水质和水量进行合理控制,就可避免上述土壤污染19-21。共生,镉被人体吸收后,在体内形成镉硫蛋白选择性地蓄积2.1.2污染物在土壤中的运移特性。 研究表明(2 ,污水浓在肝 、肾中,其他脏器如脾、胰、甲状腺和毛发等也有一定量度、灌溉定额及土壤容重对污水人渗过程中土壤水、氮、磷、的蓄积。由于镉损伤肾小管,病者产生糖尿、蛋白尿和氨基氯的运移特性均产生重要影响。污水浓度、灌概定额越大及酸尿。特别是使骨骼的代谢受阻,造成骨质疏松、萎缩、变形土壤容重越小时,硝酸根离子氯离子在土壤中的运移距离等一系列症状，,骨痛病就是慢性镉中毒最典型的例子。越大，可溶性正磷酸盐均主要分布在5 cm土层内;人渗污水3.2病原体及有机污染物含有病毒 、病菌、寄生虫等病原浓度越大,表层土壤中累积的可溶性正磷酸盐含量就越高，体的污水- -且污染水体,并与人体接触后,即有可能引起水下层土壤中可溶性正磷酸盐含量无明显变化。这是由于污媒型传染病、细菌性肠道炎等传染病。污水中的有机污染物水人渗过程中,土壤水分运动作为溶质运移的载体,同时溶对 人体健康也产生严重影响,如酚类化合物侵犯神经中枢,质的运移又影响着土壤水分的运动和分布。人渗污水浓度刺激脊髓,进而导致全身中毒症状;氰化物进入胃内,在胃酸越大,土壤胶体表面吸附的养分也就越多,土壤胶体的凝聚的解离下,能立即水解成氰烃酸而被吸收,此种物质进入血作用就越强,较大的水稳性团粒结构越多,从而增大了土壤液后,血液中的细胞色素氧化酶的三价铁离子与氰根结合,颗粒的粒径,改变了土壤表面的结构,增加了表层土壤的孔生成氰化高铁细胞色素氧化酶,丧失传递电子的能力,使呼隙和水分人渗的通道,从而加快了水分的人渗。同理,灌水吸链中断 ,细胞窒息死亡”。此外,有机氯在人体内主要蓄定额越大、土壤容重越小,则提供的人渗水量越大,动力弥散积于脂肪中,对人体内分泌系统、免疫功能、生殖机能等均有作用越强,从而加速了污染物的运移。目前,有关灌溉污水不良影响。重金属在土壤中的迁移转化规律研究较少,有待进-步深人4展望研究。综上所述,干旱及水资源相对缺乏决定了污水灌溉是现2.2对作物的影响 污染物通 过不合理的灌溉进人农田，实的选择。要实现经济效益又不以破坏环境为代价，就应当进而沉积在土壤中被作物吸收,富集在作物的茎、叶、果实和采取科学 、系统的政策和技术措施,趋利避害,为污水灌溉的种子内。一方面可使作物的各种器官发生明显变化,如叶子安全使用提供依据。因此,在今后应加强以下几方面的研枯菱,根系发育受阻,果实变味,腐烂，变质快,生长期发病率究:①灌溉污水重金属、氮磷和盐分在不同土壤作物和地下高,作物的品质和产量受到明显影响;另-方面通过食物链水系统中的运移转化规律、相互作用及动态特征;②污水灌及流通渠道危及人体健康,潜在危害很大。Francisco 等|2)概下作物生理响应及农产品品质特征;③污水长期利用对地研究了不同污水灌溉方法对5种作物的影响。国内研究表下水和土壤污染的预测理论;④污水灌溉安全高效利用量化明4-2) ,污水灌溉对小麦、玉米、水稻等作物的生长发育具指标体系和控制措施。有一定的抑制作用。有关污水灌溉后蔬菜重金属含量的研参考文献究表明(*] ,各种蔬菜中重金属的吸收积累量表现为根>茎[! 宋锋城市污水回收与再利用探讨([].科技资讯,2009):69 -69.>叶。对渭河流域污灌区的农作物进行26项污染物的监[2]唐常源,陈建耀,宋献方,等农业污水灌概对石家庄市近郊灌区地下水环境的影响[J]. 资源科学2006,28(1);102 - 107.测[2] ,其中浓度超过国家标准的有17项,新鲜根菜类蔬菜中[3] QADR M. WICHEINS D,RACHID.SALLY L,e al. The chlnges ofwastewater imgtion in developing countries [J]. Agricultural Water Man的亚硝酸盐超标最严重.达7.9倍。与非污灌组相比,污灌agement ,2010 ,97:561 -568.作物生长受阻,叶片色素含址降低,叶组织膜结构损伤。此[4] 姜翠玲,夏自强,刘凌，等污水灌慨土壤及地下水三氮的变化动态分外,如果用含氮污水超负荷灌溉农田.过多的氮素会引起作析[J].水科学进展1997 ,8(2):183 - 188[5]钱拒炬，齐学斌,杨素哲.含氮污水灌慨氮素运移与转化研究进展[J].物陡长、倒伏、贪青晚熟、易感染病虫害、颜色异常等现象。节水湘税,2006(1):20 -24.沈阳污灌区就曾发生大面积水稻倒伏和稻瘟病等污染事故。[6]张慧文，验英，陈发虎,等污水灌概的研究进展[J].环境污染与防治，2007 ,29(8) :622 - 627.目前,对于作物体内污染物的运移特性及作物的生理响应还7]杜斌，我娟,李佳乐太原市污水灌溉对水土环境的有机污染研究[J].人民长江,2010,41(17):58- 61缺乏必要的研究。[8] LEDIN M,RANZ K,RULCKER C,et al. Zn,Cd and Hg accumulation by3污水灌溉对人类健康的影响° minontsntsrorganienaninonrganinee soil comonentsinmulia ommicrorgninms,org anic and inorgnie soil compnents in multi-compart-3.1 重金属污染污灌区重金属污染直接或间接影响人体.ment ysem [. Sail Biology and Bichem itry,99 28(6):791 - 799.[9] AKBER A, MUKHOPADHYAY A, AL-SENAFY M,et al. Feasiblity of健康。研究表明,污灌区砷的健康危害以慢性砷中毒为主,long-term imigation 鸱a treatment method for municipel wastewater using主要表现为皮肤、头发、指(趾)甲和神经系统的异常变化，如natural soil in Kuwait[J]. Agricultural Water Management ,2008 ,95 :233 -皮肤癌和肺癌{2)。汞蒸汽可通过呼吸道侵人人体,通过细[1o] 董克虞.杨春惠.林春野北京市污水农业利用区划的研究[M].北京:胞膜迅速进人血液并可通过血脑屏障进人组织,被氧化成二中国环境科学出版社1994.价汞离子在脑组织中蓄积，引起神经系统症状;甲基汞进入[11] FOY R H,KIRK M. Aericulture and water quality:A regional study[J].Water and Envionmental Management,1995 ,9(3) :247 -256.人体后遍布全身各组织器官,主要侵害神经系统，尤其是中[12] HARUVY N,OFFER R,HADAS A.et al. Wastewater imigrion-ocononice枢神经系统。上个世纪60 ~ 70年代,我国东北松花江流域中国煤化Idfexts d ntiense [)].We沿岸化工厂、炼金厂排放的含汞污水被用于农田灌溉由此(23)H上壤重金属的积累及其变CNMH G食造成的汞污染使当地居民深受其害。铅中毒可导致头[14]卢桂兰,韩梅李发生,北京市通州污灌区t壤环境质量监测和蔬菜昏、头痛、睡眠障碍、记忆力下降、精神失常,甚至昏迷,而且重金属污染状况研究[].中国环境监测,2005 21(5):54-62.(下转第6040页)对肾脏、肝脏、胃肠道也有损害("。自然界中镉常与锌、铅6040安徽农业科学2011年活污水的排放也是重要点源污染之一。生活污水主要为粪(3)污水从排污口经过红树林到达滩涂,过程中海水具便和洗涤污水,其中的主要污染物为有机物和氮、磷等,不同有- -定的稀释作用。但该研究选择在退潮后取样,水量变化生活污水的水质指标及主要污染物相差不大'9]。该地区水不大,因此稀释作用不明显。样经过红树林群落后,各项指标均有明显下降(表2),说明(4)合理利用红树林资源不仅可降解污水中的N、P等,污水得到了明显净化。而且可为将来探究污水的一级处理促进红树林植物生长提表3三江农场附近水域水质分析结果供帮助,并为建立人工湿地净化系统提供- -定的理论依据。Table3_ Water quality analysis results around Sanjiang Farm参考文献取样位置T-NT-PCOD[1]林鹏,傅勤.中国红树林环境生态及经济利用[ M].北京:高等教育出版Sampling sitesμmol/Lumo/Lmg/L社.1995:40-41.近污染样地28.95072. 41830.048 8[2]王文卿,王理中国红树林[ M].北京:科学出版社,2007:5,45.64 -65,Semple plot cloee to pllution[3]林鹏中国东南部海岸红树林的类群及分布[J].生态学报,1981 ,1(3):中间污染样地34. 88447.6636 50.036483 -290.Sample plot with moderate[4]叶勇,谭凤仪,昌义红树林系统处理牲畜废水营养盐的研究[J].环distance from pllutio境科学学报,2000 ,21(2) :24 -228.远污染样地30.51221.22500.0344[5]陈桂珠,陈桂葵,谭凤仪，等.白骨壞模拟湿地系统对污水的净化效应Sample plot far from pllution[J].海洋环境科学,0019(4)02 -26.6]舒廷飞,罗琳,温琰茂海水养殖对近岸生态环境的影响[J].海洋环境科学20221(2):74-79.由表3可知,三江区域水污染不很严重,其污染程度比[7]符国瑷.海南东寨港红树林自然保护区的红树林[J].广西植物,1995,尾、苍头区域降低很多。原因是:①三江红树林湿地比较15(4) :340 - 346.密集,采集水样时大量虾塘尚在修建中,并未开始养殖，只有[8] DWEIVEDI s N,PAD KUMAR K C. Eology of a man gove swamp nearJuhu beach,Bombay with reference to sewage Pollution[C]/TEAS H J.极少部分虾塘开始养虾,排污量相对较少;②三江水域的红Biology and eology of mangoves. Vol8. Laneaster:Dr w Junk Pllishers,1983:163 - 179.树林以秋茄和桐花为优势种,而这2种红树林对养殖污水中[9]李海,孙瑞征,陈振选,等城市污水处理技术及工程实例[ M].北京:化氮和磷的吸收能力较强。学工业出版社,002:2 - 12[10]陈桂珠缪绅裕,黄玉山,等人工污水中的磷在模拟秋茄湿地系统中3结论与讨论的分配与便环(1].生态学:99919(2):94 -99(1)结果显示,经过红树林系统后水体中的氮、磷及[11]陈桂珠,缪绅裕,黄玉山,等人工污水中的N在模拟秋茄湿地系统中的分配循环及其净化效果[J].环境科学学报,1996,16(1):44 -50.COD均呈明显下降趋势,其平均去除率分别为83. 9%、86.1%和53.40%。[12]李志明.安明,周志峰，等黄河干流内蒙古段渔业环境水质监测[J].内蒙古农业科技2008(5) :69 -70,7.(2)该研究结果与陈桂珠等研究的进人秋茄模拟湿地系13]李宗逊,丁宏伟昆明市松华坝水库氮磷主要来源的间接证据[J].统中N的去除率78.06% ,P的去除率89.24%较接近0-1。西南农业学报200(3):430 -434.(上接第6038页) .农机化研2006(1)177-179.[15]王国利,刘长仲,卢子扬,等白银市污水灌概对农田土壤质量的影响[27]黄玉源,黄益宗,李秋霞,州市污水灌概对菜地土壤和蔬菜的影响[J].环境化学,2005 ,24(6):731 -732.[J].甘肃农业大学学报2006,41(1):79-82.[16]段飞舟,何江,高吉喜,等城市污水灌概对农田土壤环境影响的调查[28]阎春生.甘肃中部干旱地区污水灌概对农作物污染的现况调查[J].卫生职业教育2040(17):710 -80分析[].华中科技大学学报:城市科学版20(22);181 - 192.:76-80.17]周秀艳，李培军,孙洪雨辽宁典型工矿区与污灌区土壤重金属污染[29]李道林,程磊砷在土壤中的形态分布与青菜的生物学效应[J].安徽农业大学学报20022):130121 -134.状况及原因[J].土壤,2006,38(2):92 -95.18]孙正风，王金保，马京军宁夏污水灌溉对土壤和农产品质量的影响[30]曾昭华,曾雪萍地下水中汞的形成及其与人群健康的关系[J].云南环境科学, 199(3):52 -56.[J].宁夏农林科技1999(4):7 -11.[19]李家业,李光伦,王玉军,等造纸污水灌概对地下水及土壤的影响研[31]吕毅,王胃，张启先,等污水灌概致环境铅污染及人群健康效应研究[J].环境与健康,1997,14(1):10-12. .究[J].节水灌溉,2010(6):42 -44.[32]郑世英.污水灌概与人体健康[J].生物学通报，2005,40(12):23 -23.[20] WANGJ F,WANG C X,WAN Y H .Treated wastewater imigation ffeton oilgnop and mioment: Westewater receling in tbhe loess area d[33] CHEN J,YAO J,BAI YL,et al. 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