南 海

（侯馬市水務局，山西侯馬043000）

根據(jù)2011年《中國水資源公報》[1]，2011年全國總用水量為6107.2億m3，農業(yè)用水3 743.5億m3，占總用水量的61.3%，與2010年相比，農業(yè)用水增加54.5億m3；生活用水789.9億m3，占總用水量的12.9%，比2010年增加24.1億m3。2008年全國城鎮(zhèn)生活污水排放量達330.0億m3。我國作為農業(yè)大國，2011年生活、工業(yè)、農業(yè)和生態(tài)環(huán)境四大類總用水量中，農業(yè)用水占我國用水量的1/2以上，水資源的缺乏導致作物灌溉缺水，從而導致作物歉收。隨著經濟發(fā)展和城市進程的加快，生活用水量逐年增加，生活污水排放量也十分驚人。

城鎮(zhèn)再生水一般是指城市污水經過處理，達到一定標準，即達到處理水質和用水水質[2-4]。再生水一般用于綠地灌溉、道路噴灑、景觀用水、農田灌溉及工業(yè)冷卻用水等。這種再生水經過處理后已經消除了大部分有害物質，水中含有較高的氮磷元素，是農作物生長所需的營養(yǎng)物質[5-6]。且城鎮(zhèn)污水可以就近取得，水量穩(wěn)定，易于收集。如果將這部分水用于農業(yè)灌溉中，可以緩解農業(yè)灌溉缺水的情況。

單純生活污水經過處理后作為再生水用于農業(yè)用水是可行的[7-11]，但是并非污水處理廠的二級出水都源于生活污水。因此，再生水作為農業(yè)灌溉用水的安全性有待研究。本研究重點探討使用經過處理的再生水灌溉作物，水體中重金屬物質本身在灌溉后對土壤和作物造成的安全隱患，從而影響作物的食品安全性。

1 材料和方法

1.1 試驗地概況

試驗選擇鳳翔縣水土保持工作站大田作為城鎮(zhèn)再生水農業(yè)灌溉基地。鳳翔縣位于陜西省寶雞市東北角，距寶雞市區(qū)44 km。該區(qū)地處陜西省關中平原西部，海拔595～1 678m，屬大陸性暖溫帶季風氣候區(qū)，年平均氣溫11.5℃，年均降水量609mm，無霜期207 d，光照充足，土壤肥沃。

再生水主要來源于鳳翔縣污水處理廠，其由生活污水和少量工業(yè)廢水組成。

1.2 試驗設計

供試作物為冬小麥，品種為小偃22。示范基地面積為1 334m2，其中，667m2澆灌用水為再生水，另外的667m2澆灌用水為自來水。試驗從2011年9月開始到2013年6月結束，為期2 a。小麥灌溉期為每年10月中旬底墑水，11月下旬越冬水，第2年3月中下旬澆返青水，4月下旬拔節(jié)水，5月中旬灌漿水。

1.3 監(jiān)測指標

2012年10月至2013年5月先后20次在儲存塘采樣進行再生水水質監(jiān)測。再生水檢測的毒理學指標為Cr（VI），總Cd，As，Hg，Pb，Mn，F(xiàn)e，Ni，Cu，Zn。

再生水灌溉地土壤采樣時間為2011年9月、2012年10月、2013年6月。土壤監(jiān)測點位采取隨機布點的方法，土壤取樣深度為0～20 cm，采取S型布點法布設 10個點。監(jiān)測項目為 pH，Cr，As，Cd，Pb，Cu，Zn，Ni。

農作物采取隨機布點的方法，布設10個點位，與土壤監(jiān)測點位相同，且按食用習慣取可食部分，各取樣1～2 kg。監(jiān)測項目為小麥作物中Cu，Zn，Ni，Cd，As，Pb，Cr含量。采樣時間為 2012年 5月和2013年5月。

2 結果與分析

2.1 再生水水質監(jiān)測結果

本試驗共檢測了2012年10月至2013年5月先后 20次的儲存塘再生水樣品的 Cr，Cu，Zn，As，Cd，Pb和Hg這7種重金屬含量，以監(jiān)測再生水水質的穩(wěn)定性。農業(yè)灌溉用水標準采用GB 5084—2005。

試驗結果（表1）表明，再生水中7種重金屬的含量全部低于我國農業(yè)灌溉標準，其中，Cd含量接近于我國農業(yè)灌溉標準值的上限，在灌溉時應特別注意。

表1 再生水重金屬含量 mg/kg

生活污水經過處理后，灌溉用再生水的重金屬含量低于農業(yè)灌溉用水標準，符合農業(yè)旱作。因此，從灌溉角度上水源安全性較高。然而，在長期灌溉過程中，重金屬積累是否會影響農作物生長發(fā)育和新陳代謝，還需要根據(jù)土壤和農作物本身重金屬含量進行判斷。

2.2 灌溉區(qū)土壤重金屬監(jiān)測結果

將再生水灌溉區(qū)和清水灌溉對照區(qū)土壤重金屬含量[12-13]進行整理，并與標準值進行對比。其中，灌溉示范區(qū)內土壤標準采用國家土壤環(huán)境質量標準（GB 15618—1995）的二級標準（適用于一般農田及菜地土壤）及國家農業(yè)行業(yè)標準NY/T 391—2000。

由圖1可知，7種重金屬含量均低于灌溉標準。可以認為，用再生水進行灌溉對土壤中這7種重金屬含量影響不明顯，且符合灌溉標準，暫時不會污染土壤，不會影響作物的生長以及新陳代謝過程。再生水灌溉區(qū)土壤中 Cu，Zn，Ni，Cr，Cd這 5種重金屬含量高于清水灌溉區(qū)土壤中含量。再生水灌溉區(qū)土壤中As，Pb含量和清水灌溉區(qū)土壤含量無差別，說明對于灌溉來講，再生水和清水灌溉對土壤As，Pb含量影響不大。

需要指出的是，土壤中Ni含量為灌溉標準的1/2以上；土壤中Cu，Zn，Cd含量為灌溉標準的1/3；土壤中As和Cr含量為灌溉標準的1/5。由于監(jiān)測時間較短，對土壤中重金屬含量增長規(guī)律尚未完全清楚，無法確定使用城鎮(zhèn)再生水長期灌溉農田是否會影響人的食品安全。

2.3 作物重金屬監(jiān)測結果

土壤中的重金屬會影響植物的生長發(fā)育和生理生化過程，并通過食物鏈轉移，最終影響人類食品和生命安全，監(jiān)測重金屬物質轉移和累積有著重要的安全意義。在再生水灌溉區(qū)小麥籽粒的樣品監(jiān)測中，統(tǒng)計2次采樣即2013年5月和2012年5月樣品中的 Cu，Zn，Ni，Cd，As，Pb，Cr重金屬含量。

由表2可知，在小麥樣品監(jiān)測中，各重金屬含量均無超標現(xiàn)象，樣品的重金屬含量均符合相應的食品衛(wèi)生標準。對再生水灌溉區(qū)和清水灌溉區(qū)內小麥重金屬含量的統(tǒng)計結果表明，再生水灌溉區(qū)內小麥重金屬含量略高于清水灌溉區(qū)內的小麥重金屬含量，但都在小麥重金屬標準值范圍內，可以認為，再生水灌溉方式屬于安全灌溉方式。

表2 灌溉區(qū)小麥樣品重金屬含量 mg/kg

對于小麥種植過程中，土壤中的重金屬未表現(xiàn)出明顯的殘留規(guī)律，這主要是試驗期較短、灌溉水量較少、再生水水質較好等原因所致，重金屬超出小麥自身所需量較少，所以，再生水灌溉殘留在土壤中的重金屬含量較少。說明短期灌溉不會使土壤中重金屬發(fā)生嚴重的積累。

再生水灌溉區(qū)小麥作物中 Cu，Zn，Ni，Cd，As，Pb，Cr這7種重金屬含量均低于相應的食品衛(wèi)生標準與國家食品衛(wèi)生標準。比較不同灌溉區(qū)小麥重金屬含量結果可以發(fā)現(xiàn)，除Ni元素含量相當外，再生水灌溉區(qū)小麥作物中的重金屬含量普遍比清水灌溉區(qū)小麥作物中的重金屬含量高，其中，Cu，Zn，Cd，As含量區(qū)別明顯。值得注意的是，再生水灌溉區(qū)小麥作物中檢測到Cu，Zn，Cd含量的平均值已達到衛(wèi)生標準的50%。雖然再生水灌溉區(qū)內農作物均達到衛(wèi)生品質，但如果該地區(qū)經過再生水多年灌溉后，土壤和作物中重金屬含量是否超標的問題仍需要進一步研究。

3 結論與討論

短期使用再生水對作物進行灌溉，不會破壞土壤的安全指數(shù)。再生水灌溉與清水灌溉對土壤中7種重金屬含量影響不明顯，且符合灌溉標準，暫時不會污染土壤，不會影響作物的生長以及新陳代謝過程。小麥種植期間，使用再生水進行灌溉，土壤中重金屬含量較少，主要原因為試驗期較短、灌溉水量較少、再生水水質較好，短期灌溉不會使土壤中重金屬發(fā)生嚴重的積累。

再生水灌溉后作物重金屬含量沒有超過國家規(guī)定的食品安全標準[15]，可以放心食用。小麥籽粒的樣品監(jiān)測中，Cu，Zn，Ni，Cd，As，Pb，Cr這 7種重金屬均低于相應的食品衛(wèi)生標準與國家食品衛(wèi)生標準。再生水灌溉區(qū)小麥作物中的重金屬含量普遍比清水灌溉區(qū)小麥的重金屬含量高，其中，Cu，Zn，Cd，As區(qū)別明顯。但Cu，Zn，Cd平均值已達到衛(wèi)生標準的50%。因此，灌溉區(qū)內農作物如果繼續(xù)使用再生水灌溉，作物重金屬含量是否超標的問題仍需要進一步關注。

本研究只考慮了短期灌區(qū)小麥食品安全，未對土壤中的重金屬殘留規(guī)律進行長期監(jiān)測，建議延長試驗周期，以確定再生水長期灌溉條件下是否會使作物體內重金屬含量超標。試驗只驗證了小麥種子中重金屬含量的安全性，并未考慮農耕灌溉過程中其他途徑導致的人與重金屬元素的接觸情況。如果全面考慮，將有可能超過食用衛(wèi)生標準，因此，有待進一步全面研究再生水灌溉作物中重金屬含量對人體的健康風險。

［1］中華人民共和國水利部.中國水資源公報[M].北京：中國水利水電出版社，2011.

［2］成振華，賈蘭英，劉淑萍.天津市城市再生水農業(yè)利用現(xiàn)狀及存在的問題[J].天津農林科技，2007（2）：26-28.

［3］國家環(huán)境保護總局環(huán)境工程評估中心.技術導則與標準技術導則[M].北京：中國環(huán)境科學出版社，2008.

［4］黃冠華.再生水農業(yè)灌溉安全的有關問題研究 [J].中國農業(yè)科技導報，2007，9（1）：26-35.

［5］楊鳳棟，龐景蘭.城市污水再生利用問題與對策[J].河北水利水電技術，2002（Z1）：31-32.

［6］葉雯，劉美南.我國城市污水再生利用的現(xiàn)狀與對策[J].中國給水排水，2002，18（12）：31-33.

［7］仇付國.城市污水再生利用健康風險評價的理論與方法研究[D].西安：西安建筑科技大學，2004.

［8］周彤.污水回用是解決城市缺水的有效途徑 [J].給水排水，2001，27（11）：1-6.

［9］Shuval，LampertH Y.Developmentofa risk assessmentapproach for evaluatingwastewater reusestandards foragriculture[J].Water Scienceand Technology，1997，35（11/12）：15-20.

［10］張楠，季民，張俊貞.城市污水回用健康風險評價[J].城市環(huán)境與城市生態(tài)，2003，12，16（6）：262-263.

［11］ Bonomo L，Nurrzzo C.Advanced wastewater treatment and reuse：related problems and perspectives in Italy[J].Water Science and Technology，1999，40（4/5）：21-28.

［12］黃國鋒，吳啟堂.綠色食品產地土壤環(huán)境質量現(xiàn)狀評價標準的修正[J].農業(yè)環(huán)境保護，2000，19（2）：123-125.

［13］田應兵，程水源，周建利.城郊菜地土壤重金屬含量及其影響因素[J].湖北農業(yè)科學，2005（2）：66-70.

［14］傅逸根，胡欣，俞蘇霞.食品中Ni限量衛(wèi)生標準的研究[J].浙江省醫(yī)學科學院學報，1999，10（1）：9-11.

［15］段飛舟，何江，高吉喜，等.城市污水灌溉對農田土壤環(huán)境影響的調查分析[J].華中科技大學學報，2005（22）：181-183.