劣質(zhì)水安全利用研究綜述

彭世彰,程 勝,2,徐俊增,2,熊玉江,2

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇南京 210098)

劣質(zhì)水安全利用研究綜述

彭世彰1,程 勝1,2,徐俊增1,2,熊玉江1,2

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇南京 210098)

分析了劣質(zhì)水資源化利用在緩解用水壓力、優(yōu)化水資源配置、產(chǎn)生特有灌溉效益等方面的重要意義,簡(jiǎn)要概括了劣質(zhì)水灌溉的研究與實(shí)踐進(jìn)展,重點(diǎn)闡述了對(duì)土壤、作物、地下水的影響。今后應(yīng)著重開展農(nóng)田污染物遷移與劣質(zhì)水處理、劣質(zhì)水灌溉技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)以及劣質(zhì)水灌溉的環(huán)境影響與生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)等研究。

劣質(zhì)水；再生水；微咸水；灌溉回歸水；安全利用,灌溉效益

劣質(zhì)水是指一切可利用的非常規(guī)水資源,主要包括再生水、灌溉回歸水、微咸水等。再生水指城市污水經(jīng)過(guò)適當(dāng)再生工藝處理后具有一定功能的水,其主要污染物包括鹽分、養(yǎng)分、重金屬、有機(jī)污染物等;灌溉回歸水是指在農(nóng)田灌溉中,流經(jīng)渠系和田間的地表水流和地下滲流匯集到下游排水河道中的灌溉余水,其主要污染物包括鹽分、養(yǎng)分以及農(nóng)藥殘留物等;用于灌溉的微咸水是指礦化度為2～5 g/L的水,其主要特點(diǎn)是含有大量鹽分。可見(jiàn),通常意義上的劣質(zhì)水中含有一定量的有害成分,利用不當(dāng)會(huì)影響作物生長(zhǎng),破壞生態(tài)環(huán)境。

中國(guó)許多地區(qū)曾有過(guò)漫長(zhǎng)的污水灌溉歷史。1957年,國(guó)家建工部曾聯(lián)合農(nóng)業(yè)部、衛(wèi)生部把污水灌溉列入國(guó)家科研計(jì)劃,全國(guó)范圍內(nèi)開始興建污水灌溉工程。1972年召開的全國(guó)污水灌溉會(huì)議將“積極慎重”作為發(fā)展方針。20世紀(jì)70年代末至90年代中期,全國(guó)污水灌溉面積激增十余倍。至1998年,全國(guó)污水灌溉面積達(dá)到361.8萬(wàn)hm2,占全國(guó)灌溉總面積的7.3%[1]。但我國(guó)污水灌溉早期理論研究嚴(yán)重滯后,將廢污水直接用于農(nóng)業(yè)灌溉,對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大破壞。20世紀(jì)90年代以后,我國(guó)制定了GB5084—1992《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》和SL 368—2006《再生水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)》,但由于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和灌溉技術(shù)的適應(yīng)性問(wèn)題、再生水對(duì)作物的品質(zhì)影響以及人們對(duì)再生水的心理障礙,再生水灌溉目前還未能廣泛推廣。在寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古、陜西、河南、河北、山東、新疆、遼寧等地區(qū)都開展了微咸水利用試驗(yàn)和生產(chǎn)實(shí)踐[2],但尚處于探索階段,研究成果還未普遍推廣應(yīng)用。

近年來(lái),眾多學(xué)者對(duì)再生水、微咸水、灌溉回歸水的安全利用進(jìn)行了大量研究與實(shí)踐。在劣質(zhì)水灌溉造成的土壤污染、作物生長(zhǎng)受到影響、地下水質(zhì)量下降等方面,已經(jīng)形成了初步的理論,但許多研究分散零碎,重復(fù)性較多,且多限于定性研究,安全性評(píng)價(jià)、灌溉模式等諸多研究都有所欠缺,劣質(zhì)水利用存在的“安全”問(wèn)題仍難以得到有效解決。劣質(zhì)水資源化利用,對(duì)于解決我國(guó)農(nóng)業(yè)用水短缺的問(wèn)題具有重要意義,且只要利用合理,可將劣質(zhì)水造成的危害控制在可承受的安全范圍內(nèi)。因此,需要加強(qiáng)劣質(zhì)水安全利用的理論研究,堅(jiān)持“低風(fēng)險(xiǎn)、高產(chǎn)量、高效率”的劣質(zhì)水安全利用理念,確保劣質(zhì)水能安全高效的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉,促進(jìn)劣質(zhì)水資源化利用的大面積推廣。

1 劣質(zhì)水安全利用有利于保障水資源安全和糧食安全

1.1 合理利用劣質(zhì)水可緩解農(nóng)業(yè)用水危機(jī)

中國(guó)水資源稀缺,人均淡水資源僅為世界平均的1/4。目前中國(guó)有2/3城市供水不足,1/6城市嚴(yán)重缺水,在46個(gè)重點(diǎn)城市中,45.6%水質(zhì)較差,14個(gè)沿海開放城市中有9個(gè)嚴(yán)重缺水。且農(nóng)村還有近3億人口飲水不安全。此外,我國(guó)水資源整體缺乏,地區(qū)分布差異性極大。水資源總量的81%集中分布于長(zhǎng)江及以南地區(qū)?？偟膩?lái)說(shuō),我國(guó)北方屬于資源型缺水地區(qū),而南方地區(qū)因水體污染造成的水質(zhì)型缺水問(wèn)題相當(dāng)嚴(yán)重。水資源短缺導(dǎo)致了我國(guó)緊張的農(nóng)業(yè)用水供需矛盾,據(jù)2011年《中國(guó)水資源公報(bào)》統(tǒng)計(jì),全國(guó)總用水量6 107.2億m3,其中農(nóng)業(yè)用水3743.5億m3,占總用水量的61.3%。但農(nóng)業(yè)用水中淡水資源的用量是零增長(zhǎng),供需矛盾日益突出,嚴(yán)重影響糧食生產(chǎn),2010年我國(guó)由于缺水造成糧食減產(chǎn)1.6848億kg[3]。農(nóng)業(yè)用水短缺已成為制約中國(guó)農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素之一,將劣質(zhì)水安全合理地用于農(nóng)業(yè)灌溉是緩解我國(guó)水資源危機(jī),保障糧食產(chǎn)量的有效途徑。

1.2 劣質(zhì)水可利用量巨大,安全利用可保障水資源安全

我國(guó)人口眾多,每年產(chǎn)生的污水?dāng)?shù)量極大。據(jù)《中國(guó)水資源公報(bào)》統(tǒng)計(jì)分析,2011年全國(guó)廢污水排放總量807億t,其中廢污水排放總量大于30億t的有江蘇、浙江、安徽、福建、河南、湖北、湖南、廣東、廣西和四川10個(gè)省(自治區(qū))。污水直接排放造成了嚴(yán)重危害,對(duì)全國(guó)103個(gè)主要湖泊的2.7萬(wàn)km2水面進(jìn)行水質(zhì)評(píng)價(jià)的結(jié)果表明,全年水質(zhì)為劣Ⅴ類的水面占評(píng)價(jià)水面面積的24.7%。另一方面,中國(guó)地下微咸水資源約200億m3/a,其中可開采量為130億m3/a,絕大部分地下微咸水存在于地下10～100 m處[4],宜于開采利用。我國(guó)劣質(zhì)水可利用量巨大,棄之不用會(huì)造成不同程度的生態(tài)環(huán)境負(fù)效應(yīng)。將劣質(zhì)水安全利用于農(nóng)業(yè)灌溉不僅可以減少這種危害,還能極大地減少農(nóng)業(yè)方面的常規(guī)水用量,降低農(nóng)業(yè)用水占全國(guó)總用水的比例,保障水資源安全,促進(jìn)水資源的優(yōu)化配置。

1.3 劣質(zhì)水用于農(nóng)業(yè)灌溉特有的灌溉效益

劣質(zhì)水安全利用可以產(chǎn)生可觀的灌溉效益。再生水與灌溉回歸水中含有豐富的氮、磷、鉀等營(yíng)養(yǎng)元素,用于農(nóng)業(yè)灌溉可以減少化肥的使用,并在一定程度上提高土壤肥力,改善土壤結(jié)構(gòu)。Pereira等[5]研究再生水灌溉對(duì)柑橘生長(zhǎng)所需養(yǎng)分的影響,發(fā)現(xiàn)再生水能彌補(bǔ)柑橘所需大量元素的不足。眾多研究表明,劣質(zhì)水灌溉對(duì)作物產(chǎn)量有積極作用。據(jù)統(tǒng)計(jì),污水灌溉后旱田一般情況下可增產(chǎn)50%～150%,水稻田可增產(chǎn)30%～50%,水生蔬菜可增產(chǎn)50%～300%[6]。郭太龍等[7]在冬小麥的微咸水灌溉試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),微咸水灌溉相對(duì)于旱作增產(chǎn)效果顯著;王洪彬[8]在滄州地區(qū)利用微咸水進(jìn)行灌溉試驗(yàn)也得出了相同的結(jié)論。陳秀玲等[9]在河北省南皮實(shí)驗(yàn)區(qū)用微咸水(ρ=2～4g/L)和半咸水(ρ=4～6 g/L)灌溉的小麥玉米連作,產(chǎn)量分別為6960,8355 kg/hm2,比不灌的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)1.2～1.6倍。此外,微咸水用于灌溉可以騰出地下水庫(kù)庫(kù)容,可有效滯蓄汛期降雨和地面淡水徑流補(bǔ)給,有利于地下咸水淡化,改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

2 劣質(zhì)水處理及灌溉技術(shù)

長(zhǎng)期使用劣質(zhì)水進(jìn)行農(nóng)業(yè)灌溉存在著諸多不可避免的問(wèn)題,歸根結(jié)底是由于劣質(zhì)水中含有大量的鹽分離子、養(yǎng)分或有毒物質(zhì)(重金屬、有機(jī)污染物等),對(duì)土壤特性、作物生長(zhǎng)以及地下水等造成不同程度的負(fù)面影響,如何有效除去劣質(zhì)水中有害物質(zhì)的問(wèn)題一直備受關(guān)注。污水的處理方式主要包括物理、化學(xué)處理工藝以及建立生物氧化塘、人工濕地等。物理處理工藝是指用格柵、篩網(wǎng)等降低懸浮物含量,或采用合適孔徑的超濾或微濾膜處理污水中的細(xì)菌、病毒及一定鹽分[10];化學(xué)處理工藝是使用一定的化學(xué)試劑對(duì)污水進(jìn)行中和、沉淀、除臭、脫色;建立一定規(guī)模的生物氧化塘,利用微生物和藻類對(duì)污水進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間進(jìn)化處理;人工模擬天然濕地,利用土壤自然凈化能力及各類濕地植物、微生物的吸收和降解作用改善污水水質(zhì)。目前再生水處理技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟,開始廣泛推廣于各再生水灌區(qū)。常用的微咸水處理技術(shù)主要由蒸餾法、電解析法、反滲透法、冷凍法、超濾法等[4]。微咸水處理所耗損的能源較多,能源供給問(wèn)題是目前微咸水利用難以推廣的主要原因之一,利用太陽(yáng)能等清潔能源作為水處理能源是目前微咸水處理技術(shù)研究的主要方向之一。灌溉回歸水的處理最為常用的方式是濕地凈化處理,彭世彰等[11]提出的農(nóng)田溝塘濕地系統(tǒng)(PEDWS)能有效除去農(nóng)田排水中的TN、TP,可將之推廣應(yīng)用于各類劣質(zhì)水處理。

在灌溉技術(shù)上,地下滴灌最適宜于劣質(zhì)水灌溉,但滴灌因滴頭堵塞問(wèn)題而對(duì)水質(zhì)處理要求較高。劣質(zhì)水地面灌溉和漫灌對(duì)土壤和地下水的污染風(fēng)險(xiǎn)較大。對(duì)于再生水,噴灌會(huì)增加病菌傳播的危險(xiǎn);對(duì)于微咸水,噴灌會(huì)造成鹽分在葉片表面積累而毒害作物。此外,采用常規(guī)水與劣質(zhì)水的混灌、輪灌也可有效減小劣質(zhì)水中有害物質(zhì)的影響。

3 劣質(zhì)水安全利用的研究與實(shí)踐進(jìn)展

重金屬和鹽分在“作物-土壤-地下水”系統(tǒng)中的遷移、分布狀況已成為眾多學(xué)者研究的重點(diǎn)[12-13],但有機(jī)污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究較少。有關(guān)劣質(zhì)水安全評(píng)價(jià)的研究也涉及較少,李江云等[14]針對(duì)準(zhǔn)噶爾盆地南緣農(nóng)八師莫索灣灌區(qū)微咸水灌溉實(shí)踐進(jìn)行了安全評(píng)價(jià)研究,確立了一套用于微咸水灌溉安全性評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系,但該評(píng)價(jià)指標(biāo)體系存在許多不足,仍有大量工作需要完善。對(duì)于微咸水的適應(yīng)性研究,眾多學(xué)者以不同作物為研究對(duì)象[15-17],在鹽分對(duì)土壤和作物生長(zhǎng)的影響以及灌溉技術(shù)等方面,展開了大量的研究與實(shí)踐,得出了適宜當(dāng)?shù)靥攸c(diǎn)的微咸水灌溉鹽度。

另一方面,經(jīng)過(guò)眾多學(xué)者的不斷研究與實(shí)踐,我國(guó)在劣質(zhì)水灌溉對(duì)土壤、作物生長(zhǎng)、地下水的影響方面,已形成初步理論體系。

3.1 對(duì)土壤中鹽分和重金屬影響

劣質(zhì)水利用對(duì)土壤的影響主要是由鹽分和重金屬造成的。劣質(zhì)水?dāng)y帶的豐富鹽分在土壤中遷移轉(zhuǎn)化,會(huì)影響土壤物理和化學(xué)特性,破壞土壤結(jié)構(gòu);重金屬在土壤中富集會(huì)造成嚴(yán)重污染。

利用劣質(zhì)水灌溉時(shí),會(huì)攜帶大量鹽分離子進(jìn)入土壤,而大部分水分由土壤蒸發(fā)作用和作物蒸騰作用消耗,鹽分則在土壤中不斷積累,達(dá)到一定程度會(huì)發(fā)生土壤鹽漬化。隨著土壤含鹽量增加,土壤溶液的滲透勢(shì)逐漸增加,導(dǎo)致作物生理性干旱。在干旱少雨區(qū),鹽分積累是劣質(zhì)水灌溉的主要問(wèn)題之一[18]。但在降雨充分的地區(qū)或排水性能良好的土壤,土壤鹽分積累產(chǎn)生的影響較小。馬文軍等[19]關(guān)于微咸水灌溉對(duì)冬小麥和夏玉米產(chǎn)量影響的研究結(jié)果表明,在正常降雨年份,使用微咸水灌溉不會(huì)導(dǎo)致土壤的次生鹽漬化。徐小元等[20]對(duì)華北地區(qū)的再生水灌溉研究發(fā)現(xiàn),土壤中Na+、Mg2+、K+、Cl-離子濃度總體呈增加趨勢(shì),但在0～40 cm層位增加不明顯,40～80cm層位存在明顯增加。再生水引起耕層土壤鹽分積累的風(fēng)險(xiǎn)較低。Hulugalle等[21]研究發(fā)現(xiàn),土壤排水良好時(shí),再生水灌區(qū)的土壤鹽度沒(méi)有增加。如果灌溉水源呈堿性,還會(huì)造成土壤次生堿化,導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞,土壤黏粒分散,物理性質(zhì)變差[21]。劣質(zhì)水中的Na+在土壤中積累,會(huì)置換土壤中的鈣、鎂等離子[23],導(dǎo)致土壤孔隙的減少,引起土壤顆粒收縮、膠體顆粒的分散和膨脹[24]。再生水中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)元素和鹽分會(huì)使土壤pH值輕微上升[18],微咸水中交換性鈉量達(dá)到一定水平后,會(huì)使土壤pH值升高[24]。研究表明,灌溉水源的pH值對(duì)土壤有影響,一般呈正相關(guān)[25],但劣質(zhì)水灌溉一般不會(huì)導(dǎo)致土壤pH值發(fā)生明顯變化。

再生水中含有的重金屬離子在田間遷移過(guò)程中因土壤的吸附等作用而滯留于土壤中,發(fā)生較強(qiáng)的富集作用,對(duì)土壤造成嚴(yán)重污染。沈陽(yáng)市張士灌區(qū)利用沈陽(yáng)西部工業(yè)區(qū)排放的污水灌溉農(nóng)田已有近40年的歷史,灌溉面積2800hm2,經(jīng)監(jiān)測(cè),灌區(qū)內(nèi)細(xì)河河床鉛沉積約143.2 t,鎘沉積約22.7 t[25]。另?yè)?jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部進(jìn)行的全國(guó)污灌區(qū)調(diào)查,在約140萬(wàn)hm2的污水灌區(qū)中,遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū)面積的64.8%,其中輕度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,嚴(yán)重污染的占8.4%。我國(guó)每年因重金屬污染而減產(chǎn)糧食1 000多萬(wàn)t,被重金屬污染的糧食每年多達(dá)1200萬(wàn)t,合計(jì)經(jīng)濟(jì)損失至少200億元[27]。可見(jiàn)污水直接用于灌溉將產(chǎn)生極大危害。再生水是經(jīng)過(guò)再生工藝處理的城市污水,許多學(xué)者對(duì)劣質(zhì)水的短期研究表明,再生水不會(huì)造成重金屬污染[28-29]。但長(zhǎng)期使用再生水灌溉的重金屬污染問(wèn)題卻有待考證。重金屬含量超過(guò)土壤吸附能力后,會(huì)逐漸向下層遷移,重金屬的遷移能力從大到小排序?yàn)镃d、Cu、Pb、Cr,隨著土層不斷加深,重金屬含量逐漸變小[30]。鎘金屬離子的活性最高,故長(zhǎng)期再生水灌溉條件下土壤的鎘污染問(wèn)題不容忽視。

合理利用劣質(zhì)水要求注重土壤淋洗管理和排水管理,嚴(yán)格控制土壤中鹽分和重金屬含量。淋洗頻率和定額依灌溉及淋洗所用水水質(zhì)、土壤和氣候條件、作物的耐鹽性而定,并通過(guò)明溝排水、暗管排水、豎井排水或井渠結(jié)合等方式保證良好的排水條件。

3.2 對(duì)作物生長(zhǎng)及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

劣質(zhì)水對(duì)作物的影響主要包括污染物的直接積累和通過(guò)土壤間接影響作物生長(zhǎng),具體影響表現(xiàn)在產(chǎn)量和品質(zhì)兩方面。

如果劣質(zhì)水利用不合理,會(huì)導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低,其原因是多方面的。鹽分在土壤中積累,使土壤含鹽量超過(guò)作物耐鹽度臨界值時(shí),會(huì)影響作物正常生長(zhǎng),導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低。研究表明,土壤中重金屬污染也會(huì)影響作物的生長(zhǎng)和產(chǎn)量,周振民[31]研究了重金屬鉛對(duì)玉米成長(zhǎng)發(fā)育及產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)隨著土壤鉛污染濃度的升高,單株葉面積、株高、總干物重等形態(tài)指標(biāo)呈降低趨勢(shì),平均單株穗長(zhǎng)、穗粗、穗重、總粒數(shù)、百粒重下降,玉米產(chǎn)量呈下降趨勢(shì)。劣質(zhì)水中的鹽分還會(huì)通過(guò)影響作物對(duì)養(yǎng)分的吸收,從而影響作物產(chǎn)量。鈉離子會(huì)降低作物對(duì)鉀離子和鈣離子的吸收,導(dǎo)致作物營(yíng)養(yǎng)失調(diào)。而氯離子與硝酸鹽存在劼抗關(guān)系,劣質(zhì)水中大量的氯離子影響作物對(duì)硝酸鹽的吸收。此外,大量有機(jī)物分解時(shí)需要消耗大量的氧并釋放初熱量,從而導(dǎo)致作物根部因缺氧或漚根而死亡,造成作物減產(chǎn)[26]。

再生水中的有機(jī)污染物和重金屬也會(huì)在作物體內(nèi)積累和轉(zhuǎn)化,造成作物品質(zhì)降低。作物株體不同部位對(duì)污染物累積程度不一[32],呈現(xiàn)根、莖、葉、籽粒、果實(shí)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。微咸水灌溉對(duì)作物果實(shí)品質(zhì)的影響很明顯,主要表現(xiàn)在作物果實(shí)大小,顏色外形的變化,以及果實(shí)成分的改變。再生水中復(fù)雜的污染物,對(duì)不同的植物產(chǎn)生不同程度的傷害,植株葉綠素含量明顯減少[1]。

合理利用劣質(zhì)水需要選擇適宜劣質(zhì)水灌溉的作物,確定與之對(duì)應(yīng)的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。不同作物對(duì)鹽分敏感程度不同,選擇種植在鹽漬條件下能正常生長(zhǎng)的作物,另外作物苗期對(duì)鹽分比較敏感,盡量不用劣質(zhì)水灌溉。同時(shí),應(yīng)選擇適宜的灌水方式和灌溉制度,提高作物對(duì)水分的利用效率[33]。

3.3 對(duì)地下水污染防控的影響

近年劣質(zhì)水灌溉對(duì)地下水影響的研究偏少,現(xiàn)有研究主要包括對(duì)地下水鹽分、養(yǎng)分、重金屬等的影響。合理利用劣質(zhì)水應(yīng)防止地下水污染,需要注重劣質(zhì)水的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),嚴(yán)格控制污染物向地下水的遷移。

劣質(zhì)水中高濃度的鈉離子在遷移過(guò)程中,能將含水層中的鈣、鎂離子置換出來(lái),造成地下水硬度升高[34];氯離子還會(huì)遷移到地下水,導(dǎo)致地下水中氯離子濃度增大。此外,劣質(zhì)水灌溉對(duì)地下水中硝酸鹽濃度影響較大,尤其是長(zhǎng)期進(jìn)行劣質(zhì)水灌溉的土壤,易造成地下水中硝酸鹽的污染。土壤中的重金屬向淺層地下水遷移,造成地下水的重金屬污染[35]。研究表明,再生水中含有的有機(jī)污染物也會(huì)對(duì)地下水造成污染。杜斌等[36]對(duì)太原市污灌區(qū)進(jìn)行野外調(diào)查,在灌區(qū)附近淺層地下水中檢測(cè)到多環(huán)芳香烴類化合物,距離灌區(qū)較遠(yuǎn)或水位較深的地下水也有輕度污染。

4 劣質(zhì)水安全利用今后的研究方向

a.進(jìn)一步研究劣質(zhì)水安全利用標(biāo)準(zhǔn)。加強(qiáng)劣質(zhì)水灌溉對(duì)作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究,揭示重金屬、鹽分、有機(jī)污染物等在作物-土壤-地下水系統(tǒng)中的變化規(guī)律,建立適合區(qū)域特點(diǎn)的適宜劣質(zhì)水灌溉的作物分類目錄,使劣質(zhì)水安全利用標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格化、標(biāo)準(zhǔn)化。

b.建立劣質(zhì)水安全灌水技術(shù)模式。開展不同水源、不同土壤類型、不同作物種類的灌溉制度和灌溉方式研究,完成對(duì)噴灌、滴管等灌水技術(shù)的適應(yīng)性研究,并基于此建立最適宜作物的劣質(zhì)水灌水模式,提高對(duì)水分的利用率。

c.深入研究環(huán)境影響的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)與方法。增加劣質(zhì)水灌溉對(duì)作物生長(zhǎng)、土壤、地下水影響方面的研究深度,選擇一套全面的劣質(zhì)水灌溉安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,建立合理的綜合評(píng)價(jià)理論,定量分析劣質(zhì)水灌溉的環(huán)境效應(yīng),為劣質(zhì)水灌區(qū)的合理管理提供理論依據(jù)。

d.開發(fā)高效節(jié)能的劣質(zhì)水處理技術(shù)。研究適合中國(guó)缺水地區(qū)的微咸水淡化利用技術(shù),開發(fā)太陽(yáng)能、風(fēng)能等自然能源驅(qū)動(dòng)條件下的微咸水淡化技術(shù),深入開展農(nóng)田溝塘濕地系統(tǒng)等利用自然凈化的水質(zhì)處理技術(shù),降低處理成本,促進(jìn)劣質(zhì)水灌溉的推廣。

e.研究灌溉回歸水再利用的尺度效應(yīng)。分析回歸水再利用條件下,農(nóng)田、灌區(qū)、流域等不同空間尺度間的相互影響和內(nèi)在聯(lián)系,建立相應(yīng)的水質(zhì)水量轉(zhuǎn)化關(guān)系,對(duì)不同空間尺度和時(shí)間尺度條件下灌溉回歸水再利用的環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

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Advances in safe utilization of poor-quality water

PENG Shizhang1,CHENG Sheng1,2,XU Junzeng1,2,XIONG Yujiang1,2
(1.State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University,Nanjing 210098,China; 2.College of Water Conservancy and Hydropower Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China)

The significance of the utilization of poor-quality water to alleviate water shortages,the optimization of water resources allocation,and the production of specific irrigation benefits are analyzed in this paper.Advances in the study and practice of poor-quality water irrigation are summarized in brief.The impacts of poor-quality water irrigation on soil,crops,and groundwater are analyzed in detail.It is suggested that future research should be focused on contaminant migration and poor-quality water treatment in croplands,poor-quality water irrigation technologies and standards,and environmental impacts and ecological risks of poor-quality water irrigation.

poor-quality water;reclaimed water;brackish water;irrigation return flow;safe utilization;irrigation efficiency

S273.5

A

10046933(2014)04000106

20131101 編輯：高渭文)

10.3969/j.issn.10046933.2014.04.001

“十二五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃(2012BAD08B04);江蘇高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(2013)

彭世彰(1959—2013),男,教授,主要從事節(jié)水灌溉理論及其農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)研究。E-mail：szpeng@hhu.edu.cn

徐俊增,教授。E-mail：xjz481@hhu.edu.cn