再生水資源在缺水地區農業灌溉中的應用
——以天津市為例

都清坤，葛梅

（1.天津華博檢測技術有限公司，天津300300；2.天津濱海合佳威立雅環境服務有限公司，天津300350）

雖然我國水資源豐富，但是人均水資源占有率卻相對較低，且個別地區還表現出不同程度的缺水狀況。基于現有水資源局限情況，如何高效、安全、合理地分配水資源，是實現水資源可持續發展利用的重要基礎。農業灌溉用水一直以來都是水資源消耗重要領域。因此，實現農業灌溉用水可持續發展是實現水資源可持續利用重要基礎。近年來再生水農業灌溉應用逐步興起，并伴隨著再生水處理技術水平進一步提升，再生水在農業灌溉領域應用廣度與深度必定將進一步強化。再生水在農業灌溉領域成功應用，不僅有效實現水資源合理利用，同時也使土壤中氮磷等養分含量也得以改善，對于農作物生長具有一定促進作用。同時，針對再生水對農作物重金屬含量影響，文中將進行具體試驗論證，并就再生水在農業灌溉中的更好應用提出相應建議。

1 天津市再生水利用現狀

為切實響應國家關于再生水資源利用的相關指導意見，天津市一方面積極強化再生水綜合利用課題研究，先后由天津市農業環境監測站、天津大學等承擔了相應的課題研究，積極推進相關項目研究，并取得了一系列的研究成果。另一方面，天津市積極推行成果轉化及應用，先后在北辰區、河西區、武清區等建立再生水利用示范基地，成功將再生水應用到城市綠化、園林建設、公廁用水、供熱用水、環衛用水及綠地灌溉等諸多領域。針對再生水農業灌溉領域的應用，天津市武清區依托區域內污水處理廠，實現了污水處理再利用的目標，再生水通過存儲塘實現對武清區近150 hm2農田灌溉。同時，武清區環保部門采購安裝先進環保監測設備，并配以嚴格監測管理制度，經過長達2年數據檢測與監測，農田土壤及農產品各項檢測指標達標率100%，充分說明再生水用于農業灌溉的可行性。

2 再生水灌溉農作物重金屬檢測

2.1 試驗用水

此次試驗選取的再生水為天津市某污水處理廠二沉池出水，借助連續微過濾技術+臭氧消毒工藝對再生水進行二次深度處理；清水選用當地井水。通過檢測，再生水與清水均符合國家及天津市相關的農業灌溉用水標準。

2.2 供試作物

選取黃瓜、西紅柿、蘿卜、圓白菜、小麥及玉米作為試驗農作物。上述試驗農作物種子全部選用京津冀地區相關的研究所，且具備上市銷售5年時間。

2.3 方法

（1）針對試驗農作物的生長環境，分為大棚種植和農田種植兩種方式。黃瓜、圓白菜、西紅柿、蘿卜采用大棚種植的方式，玉米和小麥采用農田種植的方式。其中，大棚采用塑料薄膜覆蓋以避免雨水影響。同時，大棚內分為2 個灌溉區域，試驗區與對比區，二者之間的距離保持在2 m 以上，以避免水源相互影響。玉米與小麥種植農田同樣分為2 個灌溉區域，試驗區與對比區，二者之間距離保持在2 m 以上。上述相應的種植區域均采用相同的灌溉標準，即確保灌溉時長與水量一致。等這些農作物成熟的時候，分別選其食用部分作為樣本進行試驗檢測。

（2）選擇農作物樣本時，應從不同灌溉區域同一部分中抽取蔬菜；同一灌溉區域作物，應同時從多株農作物上取樣，然后將所采集的同一灌溉區域所有樣品均勻混合成一個樣品，放入聚乙烯樣品袋中，送往實驗室檢查。樣品用蒸餾水和自來水反復沖洗，洗滌后瀝干水分等待測定檢驗。需要注意取樣時應采集成熟的農作物。

（3）把玉米和小麥碾碎，首先通過20 目篩篩選，然后用聚乙烯樣品袋包裝密封存儲。如果是植物樣品，應使用食品加工機將其加工成單一的植物懸浮液，并儲存在聚乙烯袋中以待檢測。如果使用干泡沫法消化作物樣品，應采取以下步驟：取1～5 g 樣品，小火加熱使其碳化直至無煙產生，隨后轉至到500 ℃馬弗爐中使其灰化；冷卻8 h，將灰分溶于硝酸中，準備25 mL清潔的容量瓶，吸入一滴樣品消化液，用少量蒸餾水沖洗玻璃杯數次，將洗滌液放入容量瓶中，用攪拌棒充分攪拌，使其攪拌均勻，待檢。

2.4 檢測結果

在對上述農作物樣本進行重金屬含量檢測時，可以參考國家標準規定的檢測方法，具體檢測結果如表1所示。

表1 井水和再生水灌溉的樣本作物中重金屬含量mg·kg-1

由結果可以看出，采用再生水和清水的農作物中所含的重金屬量都是符合國家相關檢測標準的。與清水灌溉檢測結果不同，使用再生水灌溉農作物，其重金屬的含量一定程度上呈現增高的趨勢，但是其含量也都在國家相關標準規定的安全指標范圍之內，且統計學無差異。因此推斷，使用再生水對農作物進行灌溉，對農作物的重金屬含量并沒有什么影響，具備使用再生水對農作物進行灌溉的條件。

3 天津市再生水灌溉存在的問題及對策

3.1 天津市再生水問題分析概述

3.1.1 水資源的開發利用是最突出問題

天津是水資源匱乏型城市，水資源嚴重短缺。根據政府多年數據統計，天津市近幾年平均地表水資源量約為10.65 億m3，淺層地下水資源量590 億m3。經過反復驗證計算，水資源總量僅為15.69 億m3，人均水資源不足160 m3，即使計算外調及入境水資源，人均水資源也不足370 m3，相對而言，我國人均水資源占有量約為2 100 m3，而世界公認的缺水警戒線為每人1 000 m3。

目前，天津市主要供水資源來源于引灤入津和引黃濟津兩大水利民心工程。城市供水的獨特性和脆弱性是顯而易見的。灤河供水難以滿足城市工業和生活用水需求，農村供水主要由地下水、內河和當地地表水組成，農業缺水嚴重。基本生態用水難以管理。即使南水北調工程實施后，農業生態缺水的局面也難以改變。近幾年供水供需平衡后，全市用水量缺口高達13 億m3，其中城鎮缺口為4 億m3，農業生態缺口9 億m3。天津市水資源分布不均，導致天津市水資源短缺問題愈發凸顯。作為經濟相對發達的南部區域，水資源人均占有量明顯低于北部區域。當地地表水每年僅占全市的35%，可利用地下水占全市的21%，已成為全市最稀缺的區域。南部區域包括濱海新區、靜海縣、寧河縣等9 個區組成，農業灌溉面積270 萬m3。根據需水量預測，南部農業灌溉需求約10 億m3。生態需水量不低于2.09 億m3，但目前農業需水量僅為3.45 億m3，缺水量為668 m3，生態供水量僅為2 億m3，占比需水量不足10%。其中，農業生態水資源緊缺近9 億m3，南部已成為天津市農業生態水資源最緊缺的地區，如表2所示，天津市供水將“橫縱并舉”，水資源量和水安全水平將大大提高，中心城區缺水問題將得到解決，新區和濱海城原則上將得到解決。但由于河流水資源的限制，農業生態供水難以實現。現有供水系統不變，可用水量沒有增加，現狀水位基本不變，缺水問題將繼續存在。

表2 天津市南部地區各區縣農業、生態水資源情況調查表

3.1.2 滯后的再生水回用配套工程

長期以來，人們對廢水資源的性質和再利用的潛力、廢水處理與再利用之間不平衡以及水資源再利用配套項目落后發展等問題認識不清，缺乏協同效應，影響了再生水的大規模利用。天津地區新建了紀莊子、東郊、咸陽路三座污水處理廠，日處理能力139 萬t，經處理的再生水水質基本滿足農業灌溉用水的標準和要求。但是，由于缺乏對再處理用水項目的支持，河道的形成和二次污染治理的措施仍然滯后。因此，生態效應導致天津市難以實現再生水再利用的被動局面和生態真空。同時，居民樓存在入住率較低、水管空置等不正常現象，導致用水量低的尷尬局面，市區已建成的回采水管不到三分之一，難以恢復供水能力。

3.1.3 鼓勵和促進的扶持政策未能落實

天津的再生水資源尚未納入單一的水資源管理框架。國家沒有強制管理制度，農業和生態用水的戰略地位沒有確立，缺乏可信的投資保障和有效的落實措施，直接影響該地區免費用水的積極性。農業再生水和生態再生水的主要利用方式尚未開放。根據國家產業政策，對于使用再生水企業，可以考慮給予財政補貼及稅收優惠等政策安排。

3.2 發展對策

雖然短期再生水灌溉下，作物中重金屬的含量符合國家相關標準的要求，但長期使用再生水灌溉農田，土壤和農作物中重金屬殘留超標的風險，還需要進一步檢驗。同時，為進一步規范再生水在農業灌溉中的應用，應該重點從以下幾個方面進行完善。

3.2.1 加大再生水農業灌溉配套設施投入

伴隨著目前農田種植范圍的逐漸增加，再生水農業灌溉的輸送距離逐漸加大，甚至已經超出現有再生水灌溉設備的輻射范圍。為此，一方面應該積極優化現有再生水灌溉設備，增設中轉設備，對再生水進行儲存及遠距離輸送。另一方面，積極提升再生水灌溉設備的節水率，例如增設噴灌、滴灌等灌溉節水設備，實現再生水的高效利用。此外，針對再生水農業灌溉規范知識與使用標準，應該強化知識宣傳與技術指導，提升農民農業生產知識和生產技能。

3.2.2 提升農業環保人員技術水平和素質建設

再生水用于農業灌溉的重要基礎便是再生水水質達標。為此，國家應該借助相應的獎勵措施及扶持政策，組織各級農業部門積極開展專業人才培訓，建立完善的人才培養機制，不遺余力地提升農業管理人員對再生水檢測與監測綜合能力。例如，定期組織相關人員進行專業知識培訓，邀請廠家進行專業設備培訓與指導，強化相關技術與管理經驗的交流與融合，以此提升相關管理人員的綜合技能，進而實現對再生水水質的監測與管理效力，充分保障再生水水質符合農業灌溉的標準與要求。

3.2.3 完善農業再生水灌溉的運行機制

再生水在農業灌溉中的高效應用，需要多個政府部門的協同配合。為此，各地應該結合自身的具體情況，因地制宜地制定符合自身發展現狀的再生水運行管理機制。具體而言，農業部門作為再生水農業灌溉應用的主要管理部門，應該承擔更多的職責，例如再生水水源供給方面、再生水水價制定及補貼方面，只有在保障再生水供水能力充足的基礎之上，保障再生水水價明顯低于河水、地下水的前提之下，農民選擇再生水的積極性方可有效提升。水利部門應配合農業部門做好農田再生水灌溉設施的建設、更新以及完善工作。環保部門應該將工作重點放在再生水水質檢測與監測方面，充分保障再生水水質符合國家及地方相關標準。

3.2.4 發揮政府職能作用

為了進一步促進再生水的研究和應用，相關部門應在解決非技術性因素方面發揮重要作用，特別是制定適當的扶持政策。

（1）鼓勵廣大投資者積極參與我國水資源開發，這樣可以緩解國家資金不足的問題，支持水電工程建設。政府應在稅收、貸款等方面給予適當的優惠或補貼，為這些項目提供適當的信貸或其他形式的贈款，以便更好地吸引各種參與資金。

（2）從政府的角度，宣傳和推廣再生水的使用，以及介紹再生水的使用對消費者的好處以及對環境的保護作用。這里的消費者指的是再生水的潛在用戶，如能源、化工、礦業等耗水量高的企業。更重要的是，政府應該采取積極的態度，在配套公共工程中使用再生水用于灌溉，如景觀用水、綠化用水、消防用水等。

（3）提高自來水使用成本或限制自來水使用。政府可以提高自來水價格，來提升消費者對再生水使用的積極性；也可以限制自來水的使用，例如為自來水的使用設定配額或上限，這樣多種舉措并行，就一定能夠有效地促進再生水的應用。

4 結語

隨著可再生水灌溉技術和方案不斷改進和完善，可再生水在灌溉領域得以迅速發展。此外，政府在污水處理設施方面的投入也在不斷加大，再輔以相應的政策扶持，可再生水資源的應用領域也在不斷擴大，這將是解決水資源短缺和促進農業可持續發展的一個重要因素。同時，堅信政府會加大科技方面投資，引導再生水資源的安全使用，完善其技術支撐體系建設，為天津市水資源再利用的發展奠定堅實的基礎。