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污水灌溉是将污水与农业用水结合起来的一种污水处理方式,同时又是一种开源节流的灌溉方式。
它是指利用经过处理的城市生活污水或某些工业废水进行灌溉,合理的污水灌溉既能满足农业对水的需求,又可以减轻对环境的污染。
我国水资源总量丰富,但人均占有量相对不足,且时空分布不均。
工业的发展离不开水,而农业的发展更需要水,工业、农业争水越来越成为社会发展的制约因素,特别是在我国北方干旱和半干旱地区,工业与农业争水的现象越来越严重,另一方面工业排放大量的污水,既污染环境,又浪费大量水源。
这也是我国许多地方特别是北方地区,这就是污水灌溉势在必行的原因。
2污水灌溉的发展
近几年来,污水灌溉不断发展,灌溉面积不断扩大,现在污水已经成为城镇近郊灌溉用水的重要水源,尤其是北方干旱缺水地区,水资源缺乏已经成为制约经济发展和影响人们生活的重要因素,将废污水开辟为第二水源、使废污水资源化,势在必行。
根据统计,污水灌溉旱田一般情况下可增产50%~150%,水稻可增产30%~50%,水生蔬菜可增产50%~300%。
废污水中一般含有大量的有机物,以蛋白质、碳水化合物、脂肪、尿素、氨氮、氮、磷、钾等为多,废污水中还含有钙、镁、锰、铜、锌、钼等多种微量元素。
在全球水资源日趋紧张的情况下,污水灌溉有特殊的意义,许多国家都把废污水作为重要的灌溉水源。
例如,以色列80%以上的农业用水是经处理过的废污水;
我国北方工业城市大同市根据1993年调查资料统计,年引污水量达1091万m3,污水灌溉面积约3333多hm2,占实际灌溉面积的1/3。
利用污水灌溉可节约肥料、增加产量,同时还可以节省劳力、改良土壤。
但是,随着工业特别是化工、冶金工业的迅速发展,工业废水所占的比重越来越大,加上缺乏严格的预处理,以致于污水中含有不少重金属和难降解的有机物质对土壤、农作物和地下水造成严重的污染。
来自有关部门的统计表明,每年我国消费者因食物残留农药和化学添加剂中毒的人数超过10万人。
利用未经处理的污水灌溉,特别是利用含有有害物质的污水灌溉,会导致农田污染,降低农产品质量及产量。
同时,有些重金属及有害物质通过农产品进入人类食物链,以及超量的氮污染地下水或汇入地表水,致使饮用水硝酸盐超标,从而影响人类的健康。
比如在水中生长的蔬菜本身也有净化水质的功能,如果污水中含有对人体有害的化学物质及重金属的话,就很容易被蔬菜吸收,而重金属很难经过清洗处理掉,从而通过食用蔬菜进入人体。
利用经过处理的城市生活污水及工农业废水灌溉农田以及草场,为农作物提供生长发育所需要的水分和养分。
进行污水灌溉可以减少排入江、河、湖、海的污水量,从而减轻天然水体的污染负荷。
因而,污灌区的利用,一方面要合理选择灌溉对象,食用根、茎、叶的农作物和中药材、绿色食品不宜污灌,高粱、玉米等高秆植物,棉花、林木等非食用植物可适量污灌;
另外要合理选择灌溉时间,优先顺序为播种前、非苗期,苗期,小麦、水稻等灌浆时应杜绝污灌;
有条件的地方,应实行清污混灌或轮灌;
喀斯特地区和沙地不宜污灌;
医药、生物制品、石油炼制等行业所排污水不宜灌溉。
3污水灌溉存在的问题及相应的处理措施
利用不加任何处理的污水灌溉在一些地区已造成危害,如重金属污染、有机毒物污染、地下水污染,空气质量影响等。
有毒有害的污染物质不仅种类多,成分复杂,而且含量高,灌溉不当,会造成严重后果。
污水中的各种污染物随各地情况而异,有些污染物(如N、P)在水中含有一定的浓度,对农作物的生长有利,但含量过高就会造成危害,有些(如人工合成的化合物,某些重金属等)就不是作物生长所需的物质,超过一定含量就会影响作物生长发育,使作物减产,造成经济损失。
用重金属污染的污水灌溉的农作物,易将超量重金属带入人体。
华北地区向来水荒严重,使用污水灌溉是不可违抗的宿命,因工业废水和生活污水富含氮、磷等营养物,自然成为补给农业用水的不二选择。
但长期下来,农作物铅、汞等重金属超标问题渐渐浮现。
3.1汞
污水中汞的来源是氯碱工业、塑料工业、电池工业和电子工业所排放的废污水。
研究表明,汞一般会直接或间接转化为甲基汞或二甲基汞。
二甲基汞可溶于水,在生物体内积累,并通过食物链不断积累。
日本著名的水俣病的发生就是与食用含甲基汞的鱼等食物有关。
对于已被汞污染的农田,可考虑使用石灰肥料,将土壤pH值提高到6.5以上,使汞形成难溶的化合物。
但施用石灰会引起铜、锌等的缺乏,这可以通过喷施含此类微量元素的肥料加以解决。
另外,施用磷肥也是降低土壤中汞的化合物毒害的一种有效方法。
另外,据有关研究资料,土壤中汞含量对水稻糙米的残留量影响较大,而对小麦等旱作物影响较小,因此,对于已被汞污染的农田也可以改水田为旱田,种植小麦。
3.2镉
污水中镉的来源是有色金属冶炼、电镀、玻璃、陶瓷、油漆、制药、化纤等工业排放的污水。
著名的公害病—骨疼病就是由于镉污染引起的。
镉不是植物生长的必需元素,土壤中镉的含量过多,会影响作物正常生长。
镉被作物吸收后,可降低作物叶的叶绿素含量,使叶片发黄、褪绿。
不同的作物受镉的影响是不同的,土壤中镉的含量为4~13ppm时,对菠菜、莴苣和大豆等产生危害,而番茄却能忍受170ppm的镉。
土壤酸性越强,镉的活性也越强,作物也就越容易受到污染。
对于已被镉严重污染的农田,可采用排土法、客土法。
对于污染不严重的农田考虑使用石灰肥料、磷酸肥料,可使土壤中的镉转化为难溶态。
3.3铅
污水中铅的来源是有色金属冶炼、电镀、油漆涂料等工业排放的污水。
铅进入人体后,可使人患内源性铅中毒。
对于已被铅严重污染的农田,可采用排土法、客土法。
对于被铅污染不十分严重的农田,可考虑使用石灰肥料,磷肥等可使铅呈难溶态,从而达到治理的目的。
3.4铬
污水中铬的来源是有色金属冶炼、电镀、制革、颜料等工业排放的污水。
铬进入人体后,易在肺部积累,可致癌,还可引起皮肤溃疡、鼻穿孔等病状。
酸性土壤中铬的活性较强。
对于已被铬严重污染的农田,可改旱田为水田,增施有机肥料,提高有机质含量。
对于已被铬严重污染的农田,也可采用排土法、客土法进行治理。
3.5砷
砷的主要来源是磷、砷矿的开采和冶炼、皮革、涂料、化肥、造纸、橡胶、纺织等行业所排放的废水。
根据有关资料,微量的砷能刺激作物生长,但其浓度较高时,就会对作物的生长起抑制作用。
防治措施:
在砷污染严重的小面积农田,采用排土法、客土法或上下层翻耕等措施。
对于水稻田,可进行垄作栽培,或浅灌勤排。
施用一定的堆肥可在旱作条件下降低砷的有效态含量,而在水田施用堆肥,则会降低氧化还原电位,增加砷的溶解度,从而加大其毒性。
严重污染的水田,可改为旱田,一般旱作物的耐砷能力比水稻强。
在不严重的污染区,可根据对砷的毒害作用的抗性来选择种植作物,如马铃薯、西红柿、胡萝卜等的抗砷性就比较强,而葱、黄瓜等的抗性就很弱,甚至没有抗性。
3.6非金属有毒污染物
3.6.1氰化物
氰化物在工业中应用广泛,但由于它有剧毒,其污染问题已引起了人们的重视。
污水中的氰化物主要来源于冶金、化工、电镀、选矿等工业废水。
用含过量氰化物的污水灌溉会造成农业减产,牲畜死亡。
氰易被作物吸收和残留,在作物不同生育期用含氰污水灌溉时,在其不同的部位残留量不同。
在分蘖期灌溉时,氰多集中在叶部,在籽粒中积累量很少;
在灌浆期灌溉时,氰易转移到生长最旺盛的部分及籽粒。
因此,在农业生产中,采用含氰污水灌溉时,应在作物生长前期进行。
3.6.2氮
氮是农作物正常生长所必须的,在土壤氮含量不足的情况下,用含氮的污水灌溉会提高农作物的产量。
但若氮的含量过高,会导致作物徒长、倒伏、贪青、晚熟,易患病虫害,使作物的产量降低;
灌溉稻田,会使其根系发育不黑根烂秧,易感染病虫害。
用含氮的污水灌溉旱田作物和蔬菜时,作物根系吸收NO3-N会在钼参与的作用下转化为氨基酸和蛋白质,但若有效钼的含量不足时,则可造成NO3-N作物体内大量积累,而NO3-N是亚硝酸的来源,它的含量过多会引起高铁血红蛋白症,在一定的条件下还会转化成亚硝胺,引起人体或动物的恶性肿瘤。
故用含氮污水灌溉时应注意土壤中钼的含量,以免给人类造成危害。
3.6.3有机氯化物
有机氯化物主要来源于石油、化工、农药制造等行业排放的废污水。
有机氯化物的挥发性小,残留期长,难以被生物降解,易在生物、食物链中积累有机氯化物对人类的危害较大,许多有机氯化物有制癌性,应严格限制排放。
3.6.4酚类
按性质分,主要有挥发性的和非挥发性的两类。
污水中酚的主要来源是石油、化工、有机合成、造纸及防腐剂制造等行业排出的废水。
低浓度下,酚类一般不会对作物造成危害,据研究,当水中的酚浓度在15mg/L以下时,对农作物的产量无影响,且有一定的促进作用。
但酚的含量过高,则会在作物内积累,作物的质量就会变差。
水体热污染指人类活动中产生的一种过剩能量排入水体,使水体温度上升。
水体热污染主要来源于工业冷却水(其中以动力工业为主)、石油、冶金、电力、化工等行业,水体温度升高会造成水体中溶解性气体发生变化,使污水中化学反应和生化反应的速率提高,许多有毒物质溶解性增强,同时,灌溉时的水温过高,会对作物生长造成危害。
因此,灌溉水要有适宜的温度,麦类根系生长的适宜温度为15~20℃,最低为2℃。
水稻的适宜温度为20℃以上。
对于热污染的水体灌溉时,一方面,我们可以延长输水路径,另一方面,也可用温度低的水混合灌溉。
3.6.5酸、碱、盐
含酸废污水主要来自采矿、机械加工、化工、医药等部门排放的废水、废液,含碱废污水主要来自造纸、机械、石油等工业部门排放的废
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