污水灌溉對農田土壤環境的影響分析

摘要：目的：確定如何科學合理的進行污水灌溉，防止污染農田土壤環境。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，運用化學指標與生態毒理指標結合的方法。結果：進行土壤污染生態研究。結論：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。

關鍵詞：污水灌溉 農田土壤環境 分析

城市污水中含有大量的有機物，以蛋白質、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業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—植物系統的污染將給人類健康帶來潛在風險。本文針對污水中污染物的特點，以小麥和蠶豆為試驗材料，運用化學指標與生態毒理指標結合的方法進行土壤污染生態研究，確定如何科學合理的進行污水灌溉，防止污染農田土壤環境，使之成為農業可持續發展的新水源。

1 污灌發展情況簡介

我國從20世紀50年代就開始引用污水進行農田灌溉，1998年全國灌溉面積已達0.53億hm2，成為世界第一灌溉大國。以灌溉為主的農業用水量占全國總用水量的70%以上，在約占全國耕地面積50%的灌溉面積上生產著全國糧食總產量的80%、棉花總產量的90%和蔬菜總產量的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，據有關部門預測，2010年灌溉面積將增加到0.57億hm2。隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的提高，灌溉用水不斷被工業和城市生活用水所擠占，農業缺水日趨嚴重，特別是北方地區，由于水資源開發幾乎達到了臨界狀態，農業灌溉用水的不足只能依靠污水解決。

2 污灌對農田土壤環境的危害

污水灌溉發展至今，對環境危害逐漸顯現并日趨嚴重。一般來說多數地區以有機污染為主，毒理污染次之，個別如化工、冶金、造紙等企業密集區則以毒理污染為主。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土壤可與鉛、鋅、砷、鉻絡合，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都可被降解，但土壤的自凈力是有限的，長期超負荷的污灌勢必造成污染物尤其是重金屬在土壤中的積累，當有機物積累大于降解時，將對土壤造成污染，土壤污染后進一步對地下水和農作物產生污染。

農作物對污染物具有選擇性吸收能力，不同種類農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，呈現根、莖、葉、籽粒果實遞減的規律。一般農作物污染負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。總的來看，蔬菜比糧食作物易受污染，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、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，與對照相比，污水表現出對小麥生長的抑制作用，72小時后，與對照相比，污水稀釋水表現出對小麥生長的促進作用，而曝氣池中水、污水仍然表現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元素的需求不高，所以自來水中培養的小麥長勢最好，而到生長后期對營養元素的需求增加，所以含有氮磷等營養物質的出水稀釋水表現出對作物生長的促進作用。而曝氣池中水和污水由于含有大量抑制作物生長的物質，所以總體上表現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：

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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，導致光合作用減弱，進而使植物長勢減弱，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黃，趨于老化。曝氣池中水培養小麥葉綠素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 不同水樣培養的蠶豆的根尖微核率

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注:以上數據是經過計算得出的

由表2可以看出，曝氣池中的水培養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 重金屬與生物指標的相關性分析

從表3中可以看出，葉綠素的含量與重金屬的濃度呈負相關，而微核檢出率與重金屬的濃度呈正相關，通過計算其相關系數可以看到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性。

7 結論

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物質，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。為此應盡可能的發揮其優勢，減少或避免其危害，針對性地采取一些措施:一是禁止引用嚴重超標的污染水進行污灌；二是可將污水稀疏后灌溉，從而有效減少污染物的積累；三是根據污水類型和農作物對元素選擇性吸收的特點，科學合理安排農作物種植種類，將污染降到最低限度；四是在地下巖層防護性能薄弱區域和地下水源開采區附近慎用污水灌溉。所以，科學合理的進行污灌對增加土壤肥力、提高農作物產量、替代或節約地下水資源具有十分重要的作用，將會使污水成為農業可持續發展的新水源。

參考文獻:

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[2]朱蔭湄，周啟星.我國土壤污染與農業環境保護的現狀，理論與發展前景[J].土壤通報1999，30(3):132～135.

[3]孫寶華，關于污水灌溉問題的探討，環境科學動態2005年第二期.

作者簡介：孟惠萍，女，（1968-），陜西岐山人，寶雞市環境影響評價所。

謝萍娟，女，（1977-），陜西岐山人，寶雞市環境影響評價所。