污水灌溉與土壤質量第1頁/共47頁引言污水灌溉的發展現狀國內外主要研究進展研究展望污水灌溉“堵”與“疏”的思考主要內容第2頁/共47頁一、引言人口、資源和環境，當今世界面臨的三大問題。灌溉在我國農業生產中占有著特殊重要的地位在約占全國耕地面積45%的灌溉面積上，生產了占總產量約70%以上糧食、80%以上棉花和90%以上蔬菜。第3頁/共47頁經濟發展遠距離調水？發展節水農業？劣質水利用？人口增長灌溉效率用水比例灌溉是用水大戶，隨著工業化、城市化和農業現代化的發展，水資源“農轉非”現象越來越嚴重。缺水、水污染和農業用水生產率偏低等問題相互交織，在短時間內不可能得到根本解決。水資源危機已成為農業持續發展的重要制約因素。水源污染第4頁/共47頁江水變黑污水橫流河水固化河水變臭水體污染嚴重每年污水排放量：約650億t，80％直接排入江河和地下水。全國受到不同程度污染的水域：2/3第5頁/共47頁第6頁/共47頁污水經過無害化處理后作為灌溉的替代性水源，對緩解我國農業水資源的危機具有重要意義。2002年全國廢污水排放總量631億m3，處理率20%左右。預計到2050年，污水排放量將達1370億m3，處理率為95%，按照回用率50%計算，則可替代的水資源量為650億m3，基本上與黃河的年徑流量相當。

污水灌溉:指對城市生活污水和工業廢水進行無害化處理后，直接或間接地用于農田灌溉、園林灌溉和地下水回灌。第7頁/共47頁污水灌溉是解決水污染與灌溉水資源短缺的有效途徑水量較穩定，保證率高；投資和運行費較低，增水增肥；需水量大，規模效益；減輕排放后對水體的污染。利用不當會帶來一系列的水土環境、生態安全問題。第8頁/共47頁項目蔬菜大米水產品樣本12城市53經銷商244組樣品，葉菜、瓜果根莖16城市159經銷商，262組樣品11城市113經銷商241組樣品，鮮凍海水、淡水魚監測內容農藥殘留和汞、鉛等重金屬元素磷化物、黃曲霉素B1、汞、砷、鉛、鎘砷、汞、銅、鎘、六六六、滴滴涕、揮發性鹽基氮合格率91.4%98.9%94.2%主要問題汞、鎘、鉛含量超標鎘含量超標揮發性鹽基氮、砷、鎘、鉛、汞超標蔬菜、大米、水產品重金屬超標監測結果摘自2005年4月18日人民日報監測單位：工商總局第9頁/共47頁全國糧食重金屬超標率：10％；沈陽、江西鎘米；浙江重金屬污染區；京、津、滬、廣州、南寧、昆明城市蔬菜中農藥超標率>50％。第10頁/共47頁在建設“資源節約型、環境友好型社會”的今天，污水灌溉面臨著“灌與停”的選擇。

能否應用污水進行灌溉？怎樣進行合理的污水灌溉？第11頁/共47頁二、污水灌溉的發展現狀第12頁/共47頁國內發展狀況1958年：開始規模化的引污灌溉研究與應用20世紀50年代末至60年代初：起步20世紀60年代后期到70年代初中期：穩定發展20世紀70年代后期：快速發展

第13頁/共47頁截止2004年，全國的污水灌溉面積已達361.84萬hm2，占灌溉總面積的7.3%，其中90%左右分布在水資源嚴重短缺的黃、淮、海、遼四大流域。第14頁/共47頁美國加利福尼亞污水利用比例美國佛羅里達污水利用比例

從世界范圍來看：污水灌溉是水資源匱乏的國家開辟第二水源的重要途徑之一污水灌溉是發達國家治理污染的一個重要方向污水灌溉也是發達國家污水資源的主要利用形式，占污水資源化的60%以上。第15頁/共47頁目前很多國家的城市都有污水回用工程利用污水進行地下滴灌示意圖第16頁/共47頁成功案例美國：90%的州開展了污水回用于農業工作，60%的再生水用于農業灌溉。利用生活污水進行地下滴灌（SDI），已成為近年來美國SDI研發重點。以色列：91%的工業和生活污水由下水道收集，每年大約有３億ｍ3處理過的污水用于農業灌溉，全國有28500hm2的棉花用處理后的污水進行灌溉，城市園林80%以上是采用處理后的污水結合現代灌溉技術進行灌溉。日本：日本的污水回用以有較多的“中水道”供生活雜用而著稱，約占污水回用總量的40％。目前2000個污水處理廠，處理后的污水用于灌溉水稻或果園。第17頁/共47頁目前世界上比較著名的污水灌溉大型工程美國密執安市污灌工程，日回用水量15.9×104m3；以色列達恩地區污灌工程，日回用水量27.4×104m3；波蘭費羅茨瓦夫市污灌工程，日回用水量17.0×104m3；墨酉哥聯邦區花園灌溉工程，日回用水量15.5×104m3；沙特阿拉伯利亞德市石油提煉灌溉工程，日回用水量12.0×104m3。第18頁/共47頁三、污水灌溉主要研究進展第19頁/共47頁我國污水灌溉的研究與應用現狀第20頁/共47頁污水灌溉對環境影響污水灌溉對作物的影響及其機理研究污染物在土壤的遷移、轉化規律氮磷有機物重金屬

污水灌溉技術研究灌水技術研究

灌溉制度研究主要研究內容第21頁/共47頁主要包括污染物在土壤中的殘留、累積和對地下水的污染研究方法田間調查+小區試驗

研究結論表層土壤次生鹽漬化。——李戀卿等處理后的污水外排時，污染地表水。——尉元明等污灌易造成地下水中NO3-污染。——劉凌等對生物群落的影響細菌、放線菌及真菌等各微生物類群的數量無明顯差異。——袁耀武等稻區水棲無脊椎動物的生物多樣性降低。——江云珠等含油污水灌溉刺激土壤中好氧異養細菌(AHB)和真菌的生長。——李慧等污水灌溉對環境影響第22頁/共47頁主要包括污染物在作物體的積累，污灌對作物品質、生態指標以及作物體內葉綠素含量、酶活性的影響等研究結論

支持:污水灌溉對冬小麥莖葉的生長發育有一定的促進作用，產量提高。——馮紹元等生活污水灌溉可促進茄子根的生長，單株果數、果徑、產量增加。——齊廣平污灌對作物吸收重金屬的能力不產生顯著影響，作物吸收土壤中Cd、Cu、Zn較容易，對Pb、Cr的吸收能力相對較弱。——黃俊友等污水灌溉氮的利用效率高于清水灌溉氮的利用效率。——查貴鋒等灌水量、灌溉水質、施肥量對冬小麥株高的影響很小。

——黃冠華等污水灌溉對作物的影響及其機理研究第23頁/共47頁污水灌溉對作物的影響及其機理研究反對:污水灌溉影響夏玉米株高和葉面積指數，產量和干物質量明顯減少。——齊志明等二級處理污水灌溉冬小麥，促進近地表處的根系生長，降低冬小麥的平均根系吸水速率。——孟雷，左強污灌脅迫加速小麥幼苗綠葉和根系的衰亡，并使根系活力明顯下降。——張永清等污水培養的小麥幼苗植株矮小，可溶性蛋白含量、葉片色素含量下降，MDA水平上升，SOD、POD和CAT活性下降。——劉登義等不同作物對污水脅迫的反應并不一致，葉片色素含量對污水脅迫的反應尤為明顯。——王友保等污灌作物葉片色素含量降低、膜結構損傷、電導率增大，SOD，POD，CAT活性表現不同程度降低，MDA含量顯著上升。——王友保等第24頁/共47頁

污灌對農作物品質的影響技持:污灌后糧食內蛋白質增加，在田間管理不當或水質較差的情況下可能引起糧食內蛋白質下降。灌溉水質對蔬菜含N量有明顯影響，Fe、Zn、Mn的含量則主要取決于蔬菜品種。——周紀侃等生活污水對大白菜和菠菜的生長、品質以及養分吸收沒有明顯的負面影響。——夏偉立等反對:污灌降低麥稻蛋白質含量，隨著污灌年限的增加，麥稻品質逐年下降。處理后的生活污水灌溉檸檬果實著色較差。——謝深喜等污灌導致重金屬Pb、As和Cd在小麥植物體中殘留。——馮紹元等第25頁/共47頁N的遷移轉化對污水中的氮的遷移轉化研究是污水灌溉研究的重點之一。最初的研究多是集中在污水灌溉提高土壤肥力，改善土壤結構方面。有資料表明，城市混合污水平均含銨氮8.1～19.6mg／L、五氧化二磷3.0～4.0mg／L，工業廢水平均含銨氮14.lmg／L、五氧化二磷4.0mg／L。污灌作物產量通常比清水灌溉增加10％～20％。近年來，研究的方向又轉向硝態氮淋溶對地下水的影響。污染物在土壤中遷移轉化規律第26頁/共47頁污染物在土壤中遷移轉化規律研究結論污灌對下層土壤及地下水中NH4+濃度影響較小，但對NO3-濃度影響較大。——劉凌等污水灌溉促進了土壤中硝態氮的淋溶。——萬正成等污灌10d之內，由于淋溶和硝化作用產生的NO2-、NO3-會造成淺層地下水污染。——姜翠玲等污灌草坪草根系層(0~30cm土層)土壤中的全氮、速效氮和銨態氮的含量低于清溉，但根系層及其以下土層硝態氮明顯高于清水灌溉，草坪草植株中全氮的含量高。——黃冠華等污水滲灌土壤硝態氮的含量顯著高于污水滴灌。——黃冠華等第27頁/共47頁污染物在土壤中遷移轉化規律P的遷移轉化針對污水灌溉磷素在土壤中的運移研究較少。研究結論可溶態磷進入土壤后，在隨水分作溶質遷移的同時，不斷轉化為吸附態磷，吸附態磷與可溶態磷一起發生化學沉淀反應生成沉淀態磷。——王亞男等污灌后土壤水中的全P含量明顯小于清灌含量，最大值均出現在0.60-0.90m處，且隨污灌次數增多土壤水中全P含量越來越小。——萬正成等第28頁/共47頁污染物在土壤中遷移轉化規律

重金屬的遷移、轉化目前研究比較深入的有Hg、Cd、Pb、As、Cr、Cu、Zn、Ni等。研究結論技持:城市廢水污灌區與清灌區重金屬無明顯差異。——王德厚生活污水短時間用于農業灌溉是安全的。——申屠超，等反對:長期污水灌溉對作物、蔬菜均會造成不同程度的污染。——鄭鶴齡污灌區耕層土壤重金屬鉛、鎘累積量隨著污灌時間的推移而呈增加趨勢。——張乃明，等

長期利用污水灌溉，土壤中汞會下移，從而對淺層地下水造成污染。——張乃明等......第29頁/共47頁地下水污染有機污染物的遷移農藥、洗滌劑等第30頁/共47頁污水灌溉技術研究灌水技術研究發達國家較多采用滴灌或地下滴灌技術地下滴灌回用污水，可減少對健康危害的風險、惡臭、徑流等。——Gushiken（美國）美國堪薩斯州己將地下滴灌作為利用污水進行大田作物灌溉的一種主要灌水技術。與地面灌溉相比，地下灌溉可減少硝酸鹽淋失率達70%以上。——Kaluli等（加拿大）FILTER(FiltrationandIrrigatedcroppingforLandTreatmentandEffluentReuse)系統是一種具有灌溉與除污功能的新型污水灌溉技術。——澳大利亞FILTER系統+增大土壤的排水量+高強度的作物種植，可以處理高負荷的污水。——楊金忠，等由于經濟、技術等條件限制，國內目前多采用地面灌水技術，提倡清、污混灌。

第31頁/共47頁污水灌溉技術研究灌溉制度研究冬小麥的播前水、冬灌水、返青水、撥節水均可用污水進行灌溉。玉米和谷子的播前水、撥節至抽穗期也可以用污水灌溉。——胡焱北京污灌區小麥每年污灌2-4次，污灌水量11.7m3hm-2，占總灌水量的35%比較適宜。——周艷麗等第32頁/共47頁四、研究展望第33頁/共47頁我國污水資源量豐富，據專家預測到2030、2050年經過處理可用于灌溉的再生水資源量將達767億m3和1300億m3。雖然污水灌溉面積在我國灌溉農田中目前所占的相對比例不大，但污水的總量在增加，污水灌溉在水資源配置中的地位也愈顯重要。污水的資源潛力第34頁/共47頁對于污水灌溉適宜性研究缺乏系統性，研究方法與手段需要改進；對污水的資源化利用以及污水灌溉對土壤及植物的影響討論較多，并沒有揭示污水中各成分與植物生長的關系；污染物在土壤中遷移、轉化的研究，側重于土柱淋洗試驗，多是對單一污染物的分散、零碎、重復的研究，缺乏生態系統觀念；污灌對地下水影響的野外可控試驗研究較少；對主要常規水質指標灌溉適應性的研究較多，缺乏污水灌溉環境監測評價指標體系；對于區域污水水質的時空變化規律以及污水對土壤生態毒性效應的研究較少；還未發現污水灌溉對農產品品質與產量的系統研究報道；污水灌溉的相關技術也不成熟。第35頁/共47頁污水灌溉技術研究與應用宏觀政策層面污染源控制流域規劃經濟補償機制污染鏈快速診斷與監測系統污水灌溉水質標準污水灌溉技術研究污水灌溉技術規范有害物質在植物體中的轉移土壤環境容量健全管理體制第36頁/共47頁健全污染防治的決策及補償機制健全管理體制農業、水利和環保等各部門，邊緣性工作，放任自流的狀態。建立一套完整的污水灌溉管理體系。做好污染源控制嚴格執行國家頒布的《農田灌溉水質標準》從源頭上嚴格控制污水水質達標排放做好流域污水灌溉規劃對污灌水源、水質、污灌面積、灌溉作物及污水灌溉方式等進行一次全國性的調查，弄清全國污水灌溉的實際狀況。以流域為研究對象，做好灌區水量調配規劃、排灌工程規劃及遠期規劃，從總體上保證污灌區水土環境平衡。完善經濟補償機制水價過低，污水回用沒有價格優勢。國家對污水資源化并沒有任何經濟上、政策上的優惠措施。充分利用經濟杠桿，發揮市場導向作用，嚴格執行誰污染誰治理，施行上游排污企業對下游灌區一定的經濟補償政策。第37頁/共47頁深入開展污水灌溉理論與技術的科研工作，從技術研究與利用層面提供保證污水灌溉水質標準考慮作物種類、土壤類型(包括土壤質地和耕作方式)、土壤水分狀況(如地下水深度)、氣候條件(主要指降水)、灌溉水量、灌溉方式等因素相關的補充標準第38頁/共47頁

污水灌溉的環境容量研究污水灌溉對環境的影響是長期積累的過程，為了實現土壤的可持續發展，不僅要強調達標排放，還應考慮水體、土壤的承載能力。定期監測各排污點的廢水總量、污染物種類及濃度，測試污灌區土壤的背景值，對照監測結果，計算農田的環境容量，然后再制定污染物目標總量，確定主要污染物的種類和消減指標，并分配到各排污點中去實行，以減少污染物的排放總量。第39頁/共47頁

污染物在土壤及植物體中轉移研究

設置長期定位觀測試驗，研究不同污水類型灌溉對作物生長、土壤理化性質和微生物活動的影響；研究有害物質在植物產品（人們所利用的根、莖、葉、果實）中的轉移、分配規律，選育（轉基因培育）耐污植物品種，償試利用生物修復技術解決污水灌溉所引發的環境問題。第40頁/共47頁

污水灌溉技術規范污染物在土壤中的遷移、轉化、積累機理非常復雜，作物不同生育階段對重金屬的反映的敏感性也不同，給污水灌溉規范的制定帶來難度。開展不同污水類型、不同土壤條件下，主要農作物的污灌方式、次數、最佳灌溉時間及灌溉定額研究，建立包括污灌區的選址、灌溉系統的布置、灌溉制度、灌水技術、作物種植比、灌區管理、灌區環境評價及預測等一系列內容的污水灌溉技術體系。各污灌區應根據本灌區的土壤特點和污水水質特點，找到制約污水利用的關鍵性污染物，據此選定合適的灌水技術。第41頁/共47頁

污染鏈快速診斷與監測系統不同污水水質的處理方法及工藝與污水灌溉相適應的污水處理技術污水灌溉環境檢測、監測系統包括城鎮排放監測、排污小流域水質斷面監測、河道污水監測及污灌區土壤、作物及地下水監測。污染預警預報與決策支持系統檢測土壤、植株、水質的儀器設備研制主要研制污水水質，污灌后土壤、植株中污染物含量的快速測定儀器與設備。第42頁/共47頁五、污水灌溉“堵”