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

1、隨著我國經濟的迅速發(fā)展和水資源供求狀況的變化,水資源短缺成為經濟可持續(xù)發(fā)展中嚴重的制約因素。由于經濟迅速發(fā)展導致諸多生態(tài)環(huán)境問題,如水資源開發(fā)利用率過高,地下水嚴重超采等?，F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適當處理后,達到一定的水質標準,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)點是可以就地取材,水資源量豐富。作為一個農業(yè)大國,在農業(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,彌補常規(guī)水資源的不足,灌溉水中豐富的礦物質元素既可以提高土壤肥力又可以改善土壤結構。但是長期不合理的非常規(guī)水資源利用會

3、對土壤環(huán)境產生負面影響。
　　土壤是人類生存和發(fā)展的物質基礎,土壤質量的優(yōu)劣不僅影響農作物產品的質量安全,而且影響農作物的產量。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,污水處理回用于農田逐漸成為農業(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)境污染問題日益嚴重,嚴重制約我國農業(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研究計劃項目“污水灌溉區(qū)土壤復合污染生態(tài)環(huán)境安全預

4、測預警技術”(2011A210023),以開封縣惠濟河非常規(guī)水資源灌溉土壤為研究對象,調查分析了農灌水質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)境污染現狀和潛在生態(tài)環(huán)境風險,預測了土壤重金屬含量變化趨勢,對土壤重金屬超標年限進行預測預警。所取得的研究結果如下:
　　(1)非常規(guī)水資源水質評價:惠濟河河水中 CODcr、總氮嚴重超標,處于嚴重超警戒水平,重金屬元素中除了Cd處于輕度污染水平,其他均未超標?；轁咏蛹{的是工業(yè)和

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

6、元素,在一定程度上提高農作物產量;垂直方向上重金屬污染指數由強至弱依次為 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)境風險由強至弱排序為 Cd>Pb>Cu>Cr,其中 Cd元素為主導影響因素,導致非常規(guī)水資源灌溉總體上具有較強環(huán)境風險,對農業(yè)安全生產以及人體健康構成嚴重威脅。
　　(3)非常規(guī)水資源灌溉土壤復合污染生態(tài)環(huán)境安全預測預警:根據

7、情景預測方法,在樂觀情景下和無突變情景下對惠濟河非常規(guī)水資源灌溉土壤中重金屬含量的變化趨勢進行預測。結果表明,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河非常規(guī)水資源灌溉耕作層土壤重金屬的污染趨勢進行預測預警。結果表明:在相對樂觀的情形下,除了Cd元素污染嚴重,非常規(guī)水資源灌