污水灌溉对黄河滩区土壤环境影响初探
一、概况
黄河西起巴颜喀拉山,东临渤海,南至秦岭，北抵阴山,流域面积75.2万km2，流经青海、四川、甘肃、宁夏、内蒙古、山西、陕西、河南、山东等9省、自治区，干流全长约5400km，是中国的第二大河，是华夏文明的发源地，黄河哺育了中华灿烂的古代文明，为中华儿女的生存提供了坚实的物质基础。但是，随着沿黄地区工业化程度的提高，黄河流域污染已形成点源与面源污染共存、生活污染和工业排放叠加、各种新旧污染与二次污染相互复合的形势，严重危害了黄河的健康发展。同时，由于污水中富含大量的N、P、K、Cu、Zn等元素，完全可以作为一种再生的水资源加以利用。并且污水还具有量大、集中、水量较稳定的特点，能够用于农业、工业和市政用水。因此，城市污水的再生利用是节约及合理利用水资源的有效途径。
二、国内外污水灌溉现状
1.国外污水灌溉情况
以色列是严重缺水国家，为缓和水资源短缺对经济发展的制约，采取了一系列措施推进城市污水再生利用。目前，91％的工业和生活污水由下水道收集，其污水回用率已达到70%以上，其中约2/3应用于农田灌溉和园林灌溉。城市污水处理后，广泛应用于工业生产、农田灌溉、牧草灌溉、市政绿化、生活杂用、回灌地下水及补充地表水源等方面。由于拥有污水处理、回用经验和先进的灌溉方法，以色列已成为污水回用于农业灌溉的领先者。
2.中国污水灌溉现状
我国自1957年开始污水灌溉试验工作，北京、天津、西安、抚顺、石家庄等城市先后开辟了大型污水灌区。随着废污水排放量日益多，以及农业用水日渐紧张，许多大、中城市近郊和工矿区附近的农田越来越多地利用污水灌溉。据统计，1963年全国污水灌溉面积仅有4.2万hm2，，1978年为33.3万hm2，到1980年猛到133.3万hm2，到20世纪90年代初已经达到300万hm2。据全国第二次污水灌区环境质量状况普查统计，1998年我国利用污水灌溉的农田面积为361.84万hm2,占我国总灌溉面积的7.33％，约占地表水灌溉面积的10％，该面积比20世纪80年代初第一次污水灌溉普查时加了1.6倍。污水灌溉面积中，直接引用工业城市下水道污水的面积为51.2万hm2。
我国于1979年、1985年和1992年先后3次颁布了《农田灌溉水质标准》，在1992年的标准中补了有关有机物指标，但迄今为止，还没有专门适用于污水灌溉回用的有关标准或指南。也缺少对不同污水类型、不同土壤条件下主要农作物的污灌方式、次数、最佳灌溉时间及灌溉定额的研究，并取得了显著的成果。
三、污水灌溉对黄河滩区土壤环境的影响
黄河滩区的土壤属于沙质土壤，该种土壤在形成过程中的生物作用非常微弱，而薄层的风化壳受干热气候的影响，成为土壤形成过程的主导作用。地表多沙质化，砾石化和有龟裂结皮，极易对通过土壤的各种污染物进行有效的机械吸收和阻留，土壤胶体的理化吸附、土壤溶液的溶解稀释、土壤中微生物的分解及利用，发生物理和生物化学作用，大部分有毒物质会分解、毒性降低或转化为无毒物质，有机物为作物生长发育所利用。但是土壤的净化和缓冲能力是有一定限度的，长期引用未经任何处理的不符合标准的污水灌溉农田，土壤中的有机污染物及重金属含量超过了土壤吸持和作物吸收能力，必然造成土壤污染，出现土壤板结、肥力下降、土壤的结构和功能失调，使土壤生态系统平衡受到破坏，引起土壤环境恶化，土壤生物群落结构衰退，多样性下降，产生环境生态问题。其主要污染形式有以下几点：
１．有机污染
酚和氰是都是有害的有机化合物，有机污染物的挥发性小，残留期长，难以被生物降解，易通过食物链在生物体内积累。目前某些污水灌区由于污水中含有有机污染物，已经造成了土壤有机污染。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。
２．重金属污染
由于污灌所用的水来源于城市污水、工业污水或混合污水，其中含有大量的重金属、有毒非金属等。长期使用水质不符合标准的污水灌溉，特别是使用未经处理的污水灌溉将对灌区土壤产生严重污染。当土地中有害物质成分过大时，土地将不能再继续使用，需要进行治理。
３．酸、碱、盐污染
经常引用含酸、碱、盐的废污水灌溉会改变土壤的pH值，引起土壤次生盐渍化、碱化等土壤退化问题，导致土壤结构破坏。污水中Na+过高还会引起土壤颗粒分散，物理性质恶化。污水中的可溶性盐分随水进入农田土壤，愈靠近污水输水干渠，土壤全盐含量愈高。土壤酸度加往往会加速土壤养分的淋失，特别是Cu、Zn等植物必需元素的淋失，而对于受重金属污染的土壤，酸度加会引起重金属活性提高，从而加对植物的毒害。
四、确保污水灌溉在黄河滩区可持续利用的策略
污水灌溉所带来的诸多弊端已引起人们高度重视，必须采取科学对策，着手控制污染，改善水质，以保障污水灌溉的可持续发展。
１．进行预处理，加强水质监测
污水灌溉水质控制是实现污灌区污染防治的先决条件，必须对污水进行预处理，使污水达到农田灌溉水质标准。为避免输水过程中对沿线土壤和地下水的污染，应采用管道输水，并在管道起点处进行消毒。还可利用低洼地修建各种氧化塘和人工湿地处理污水，使水质达标。
２．建立污水灌溉制度，加强科学管理
污灌区的布局要进行合理的规划，根据污灌水质、土壤类型、作物品种和气候条件的不同，制定污水灌溉的管理办法。根据土壤水分动态、土壤污染降解能力、作物耗水需肥量、污染物在作物中的残留规律以及防渗要求，建立污水灌溉制度。污水灌溉对作物中有害元素残留的影响一般是后期，按照作物生育特性和需水、需肥临界期确定污水灌溉时期。一般作物在幼苗期与花穗期均不能进行污灌。
３．因地制宜调整污灌区农业种植结
根据污水的性质调整种植结构，氮、磷等养分含量较高、其他污染物含量很少的污水，用于蔬菜和粮食作物灌溉；重金属含量较高的污灌区种植不可食用的且耐重金属的植物，如草皮、花卉与观赏性或绿化用的苗木；高污染地区不作农业用地。另外，污灌区作物种类少，轮作单一。因此，作物、土壤病害发生较多，土壤退化现象较为突出。调整的原则是：可根据土壤类型实行水旱轮作，从而调节和改善土壤的理化状况，提高土壤对污染物的载力。在水旱轮作中可种植牧草、绿树等抗逆性强的作物，以提高生物产量，加收益，并可改善土壤环境，提高土壤肥力。
４．改变污水灌溉方式
传统的淹灌、漫灌、沟灌，灌水分布不均，很容易造成灌水过量，致使局部地区土壤受到污染。喷灌、微灌、滴灌等灌水技术不仅节水节能，而且由于输配水管道的防渗作用，对防止土壤污染作用明显。
５．整治和改造受污地区
对已经受污染的耕地，可通过施加改良剂，如石灰、铁盐等，通过沉淀或吸附来降低重金属的有效性；也可通过改变耕作制度，如深翻、水改旱等，减轻重金属的危害。在污灌区建立必要的农田灌溉设施，实行清污轮灌，提出不同污水类型、不同土壤条件下主要农作物的污灌方式及次数、最佳灌溉时间及灌溉定额，实现科学适度的污水灌溉。
