非常規(guī)水資源灌溉土壤復(fù)合污染環(huán)境安全預(yù)測預(yù)警技術(shù).pdf

1、隨著我國經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展和水資源供求狀況的變化,水資源短缺成為經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展中嚴(yán)重的制約因素。由于經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展導(dǎo)致諸多生態(tài)環(huán)境問題,如水資源開發(fā)利用率過高,地下水嚴(yán)重超采等?，F(xiàn)如今,地表河流干涸,地下水位逐年下降,大部分河流和地表水源地受到污染,地下水污染嚴(yán)重,城鄉(xiāng)以及各行業(yè)間爭水矛盾日益加劇,因此除了利用常規(guī)水資源外,開發(fā)利用非常規(guī)水資源也是一個解決水資源危機(jī)的重要途徑。
　　非常規(guī)水資源包括污水處理回用水、海水淡化、微咸水、城市

2、雨洪水利用等。具體的講,污水處理回用是指污水經(jīng)適當(dāng)處理后,達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),滿足使用要求的水;海水和雨水是指可以利用的海洋中和空中的水資源;微咸水一般指礦化度為2~5g/L的含鹽水。這些非常規(guī)水資源的突出優(yōu)點(diǎn)是可以就地取材,水資源量豐富。作為一個農(nóng)業(yè)大國,在農(nóng)業(yè)灌溉中合理的開發(fā)利用處理回用污水灌溉,可以提高灌溉保證率,彌補(bǔ)常規(guī)水資源的不足,灌溉水中豐富的礦物質(zhì)元素既可以提高土壤肥力又可以改善土壤結(jié)構(gòu)。但是長期不合理的非常規(guī)水資源利用會

3、對土壤環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。
　　土壤是人類生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ),土壤質(zhì)量的優(yōu)劣不僅影響農(nóng)作物產(chǎn)品的質(zhì)量安全,而且影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。然而,隨著水資源日益短缺和水污染不斷加劇的發(fā)展趨勢,污水處理回用于農(nóng)田逐漸成為農(nóng)業(yè)灌溉的主力。但是,長期不合理的非常規(guī)水資源灌溉導(dǎo)致非常規(guī)水資源灌溉土壤的生態(tài)環(huán)境污染問題日益嚴(yán)重,嚴(yán)重制約我國農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
　　因此,本文依托河南省教育廳自然科學(xué)研究計劃項(xiàng)目“污水灌溉區(qū)土壤復(fù)合污染生態(tài)環(huán)境安全預(yù)

4、測預(yù)警技術(shù)”(2011A210023),以開封縣惠濟(jì)河非常規(guī)水資源灌溉土壤為研究對象,調(diào)查分析了農(nóng)灌水質(zhì)和土壤中重金屬含量,評價了非常規(guī)水資源灌溉土壤環(huán)境污染現(xiàn)狀和潛在生態(tài)環(huán)境風(fēng)險,預(yù)測了土壤重金屬含量變化趨勢,對土壤重金屬超標(biāo)年限進(jìn)行預(yù)測預(yù)警。所取得的研究結(jié)果如下:
　　(1)非常規(guī)水資源水質(zhì)評價:惠濟(jì)河河水中 CODcr、總氮嚴(yán)重超標(biāo),處于嚴(yán)重超警戒水平,重金屬元素中除了Cd處于輕度污染水平,其他均未超標(biāo)?；轁?jì)河接納的是工業(yè)和

5、生活污水,生活污水中含有豐富的 N、P、K等礦物元素和有機(jī)質(zhì)以及多種微量元素,科學(xué)合理地利用污水進(jìn)行灌溉農(nóng)田,既可以提高土壤肥力又可以改善土壤結(jié)構(gòu)。
　　(2)非常規(guī)水資源灌溉土壤環(huán)境質(zhì)量綜合評價:在長期污灌條件下,惠濟(jì)河非常規(guī)水資源灌溉土壤水平方向上重金屬污染指數(shù)大體上由強(qiáng)至弱依次為 Cd>Cu>Pb>Cr,垂直方向上重金屬污染指數(shù)由強(qiáng)至弱依次為Cd>Cu>Cr>Pb,其中Cd和Cu污染尤其嚴(yán)重,而Cu元素作為灌區(qū)農(nóng)作物所需營養(yǎng)

6、元素,在一定程度上提高農(nóng)作物產(chǎn)量;垂直方向上重金屬污染指數(shù)由強(qiáng)至弱依次為 Cd>Cu>Cr>Pb,灌區(qū)耕作層的表層土壤污染最為嚴(yán)重,隨著土層深度增加,污染隨之減輕。非常規(guī)水資源灌溉土壤的各種重金屬污染的潛在環(huán)境風(fēng)險由強(qiáng)至弱排序?yàn)?Cd>Pb>Cu>Cr,其中 Cd元素為主導(dǎo)影響因素,導(dǎo)致非常規(guī)水資源灌溉總體上具有較強(qiáng)環(huán)境風(fēng)險,對農(nóng)業(yè)安全生產(chǎn)以及人體健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。
　　(3)非常規(guī)水資源灌溉土壤復(fù)合污染生態(tài)環(huán)境安全預(yù)測預(yù)警:根據(jù)

7、情景預(yù)測方法,在樂觀情景下和無突變情景下對惠濟(jì)河非常規(guī)水資源灌溉土壤中重金屬含量的變化趨勢進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果表明,在樂觀情景下各重金屬含量會隨著年限的增加逐漸較少,直到達(dá)到國家一級背景值;而在無突變情景下,重金屬會在土壤中逐年累積,降低土壤自身的凈化能力,造成不可逆轉(zhuǎn)的土壤污染。分別采用勻速累積模式和加速累積模式對惠濟(jì)河非常規(guī)水資源灌溉耕作層土壤重金屬的污染趨勢進(jìn)行預(yù)測預(yù)警。結(jié)果表明:在相對樂觀的情形下,除了Cd元素污染嚴(yán)重,非常規(guī)水資源灌