彭世彰,程 勝,2,徐俊增,2,熊玉江,2

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇南京 210098)

劣質(zhì)水安全利用研究綜述

彭世彰1,程 勝1,2,徐俊增1,2,熊玉江1,2

(1.河海大學(xué)水文水資源與水利工程科學(xué)國家重點實驗室,江蘇南京 210098; 2.河海大學(xué)水利水電學(xué)院,江蘇南京 210098)

分析了劣質(zhì)水資源化利用在緩解用水壓力、優(yōu)化水資源配置、產(chǎn)生特有灌溉效益等方面的重要意義,簡要概括了劣質(zhì)水灌溉的研究與實踐進展,重點闡述了對土壤、作物、地下水的影響。今后應(yīng)著重開展農(nóng)田污染物遷移與劣質(zhì)水處理、劣質(zhì)水灌溉技術(shù)與標準以及劣質(zhì)水灌溉的環(huán)境影響與生態(tài)風(fēng)險等研究。

劣質(zhì)水；再生水；微咸水；灌溉回歸水；安全利用,灌溉效益

劣質(zhì)水是指一切可利用的非常規(guī)水資源,主要包括再生水、灌溉回歸水、微咸水等。再生水指城市污水經(jīng)過適當再生工藝處理后具有一定功能的水,其主要污染物包括鹽分、養(yǎng)分、重金屬、有機污染物等;灌溉回歸水是指在農(nóng)田灌溉中,流經(jīng)渠系和田間的地表水流和地下滲流匯集到下游排水河道中的灌溉余水,其主要污染物包括鹽分、養(yǎng)分以及農(nóng)藥殘留物等;用于灌溉的微咸水是指礦化度為2～5 g/L的水,其主要特點是含有大量鹽分?？梢?通常意義上的劣質(zhì)水中含有一定量的有害成分,利用不當會影響作物生長,破壞生態(tài)環(huán)境。

中國許多地區(qū)曾有過漫長的污水灌溉歷史。1957年,國家建工部曾聯(lián)合農(nóng)業(yè)部、衛(wèi)生部把污水灌溉列入國家科研計劃,全國范圍內(nèi)開始興建污水灌溉工程。1972年召開的全國污水灌溉會議將“積極慎重”作為發(fā)展方針。20世紀70年代末至90年代中期,全國污水灌溉面積激增十余倍。至1998年,全國污水灌溉面積達到361.8萬hm2,占全國灌溉總面積的7.3%[1]。但我國污水灌溉早期理論研究嚴重滯后,將廢污水直接用于農(nóng)業(yè)灌溉,對生態(tài)環(huán)境造成了極大破壞。20世紀90年代以后,我國制定了GB5084—1992《農(nóng)田灌溉水質(zhì)標準》和SL 368—2006《再生水水質(zhì)標準》,但由于水質(zhì)標準和灌溉技術(shù)的適應(yīng)性問題、再生水對作物的品質(zhì)影響以及人們對再生水的心理障礙,再生水灌溉目前還未能廣泛推廣。在寧夏、甘肅、內(nèi)蒙古、陜西、河南、河北、山東、新疆、遼寧等地區(qū)都開展了微咸水利用試驗和生產(chǎn)實踐[2],但尚處于探索階段,研究成果還未普遍推廣應(yīng)用。

近年來,眾多學(xué)者對再生水、微咸水、灌溉回歸水的安全利用進行了大量研究與實踐。在劣質(zhì)水灌溉造成的土壤污染、作物生長受到影響、地下水質(zhì)量下降等方面,已經(jīng)形成了初步的理論,但許多研究分散零碎,重復(fù)性較多,且多限于定性研究,安全性評價、灌溉模式等諸多研究都有所欠缺,劣質(zhì)水利用存在的“安全”問題仍難以得到有效解決。劣質(zhì)水資源化利用,對于解決我國農(nóng)業(yè)用水短缺的問題具有重要意義,且只要利用合理,可將劣質(zhì)水造成的危害控制在可承受的安全范圍內(nèi)。因此,需要加強劣質(zhì)水安全利用的理論研究,堅持“低風(fēng)險、高產(chǎn)量、高效率”的劣質(zhì)水安全利用理念,確保劣質(zhì)水能安全高效的應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉,促進劣質(zhì)水資源化利用的大面積推廣。

1 劣質(zhì)水安全利用有利于保障水資源安全和糧食安全

1.1 合理利用劣質(zhì)水可緩解農(nóng)業(yè)用水危機

中國水資源稀缺,人均淡水資源僅為世界平均的1/4。目前中國有2/3城市供水不足,1/6城市嚴重缺水,在46個重點城市中,45.6%水質(zhì)較差,14個沿海開放城市中有9個嚴重缺水。且農(nóng)村還有近3億人口飲水不安全。此外,我國水資源整體缺乏,地區(qū)分布差異性極大。水資源總量的81%集中分布于長江及以南地區(qū)?？偟膩碚f,我國北方屬于資源型缺水地區(qū),而南方地區(qū)因水體污染造成的水質(zhì)型缺水問題相當嚴重。水資源短缺導(dǎo)致了我國緊張的農(nóng)業(yè)用水供需矛盾,據(jù)2011年《中國水資源公報》統(tǒng)計,全國總用水量6 107.2億m3,其中農(nóng)業(yè)用水3743.5億m3,占總用水量的61.3%。但農(nóng)業(yè)用水中淡水資源的用量是零增長,供需矛盾日益突出,嚴重影響糧食生產(chǎn),2010年我國由于缺水造成糧食減產(chǎn)1.6848億kg[3]。農(nóng)業(yè)用水短缺已成為制約中國農(nóng)業(yè)發(fā)展的主要因素之一,將劣質(zhì)水安全合理地用于農(nóng)業(yè)灌溉是緩解我國水資源危機,保障糧食產(chǎn)量的有效途徑。

1.2 劣質(zhì)水可利用量巨大,安全利用可保障水資源安全

我國人口眾多,每年產(chǎn)生的污水數(shù)量極大。據(jù)《中國水資源公報》統(tǒng)計分析,2011年全國廢污水排放總量807億t,其中廢污水排放總量大于30億t的有江蘇、浙江、安徽、福建、河南、湖北、湖南、廣東、廣西和四川10個省(自治區(qū))。污水直接排放造成了嚴重危害,對全國103個主要湖泊的2.7萬km2水面進行水質(zhì)評價的結(jié)果表明,全年水質(zhì)為劣Ⅴ類的水面占評價水面面積的24.7%。另一方面,中國地下微咸水資源約200億m3/a,其中可開采量為130億m3/a,絕大部分地下微咸水存在于地下10～100 m處[4],宜于開采利用。我國劣質(zhì)水可利用量巨大,棄之不用會造成不同程度的生態(tài)環(huán)境負效應(yīng)。將劣質(zhì)水安全利用于農(nóng)業(yè)灌溉不僅可以減少這種危害,還能極大地減少農(nóng)業(yè)方面的常規(guī)水用量,降低農(nóng)業(yè)用水占全國總用水的比例,保障水資源安全,促進水資源的優(yōu)化配置。

1.3 劣質(zhì)水用于農(nóng)業(yè)灌溉特有的灌溉效益

劣質(zhì)水安全利用可以產(chǎn)生可觀的灌溉效益。再生水與灌溉回歸水中含有豐富的氮、磷、鉀等營養(yǎng)元素,用于農(nóng)業(yè)灌溉可以減少化肥的使用,并在一定程度上提高土壤肥力,改善土壤結(jié)構(gòu)。Pereira等[5]研究再生水灌溉對柑橘生長所需養(yǎng)分的影響,發(fā)現(xiàn)再生水能彌補柑橘所需大量元素的不足。眾多研究表明,劣質(zhì)水灌溉對作物產(chǎn)量有積極作用。據(jù)統(tǒng)計,污水灌溉后旱田一般情況下可增產(chǎn)50%～150%,水稻田可增產(chǎn)30%～50%,水生蔬菜可增產(chǎn)50%～300%[6]。郭太龍等[7]在冬小麥的微咸水灌溉試驗中發(fā)現(xiàn),微咸水灌溉相對于旱作增產(chǎn)效果顯著;王洪彬[8]在滄州地區(qū)利用微咸水進行灌溉試驗也得出了相同的結(jié)論。陳秀玲等[9]在河北省南皮實驗區(qū)用微咸水(ρ=2～4g/L)和半咸水(ρ=4～6 g/L)灌溉的小麥玉米連作,產(chǎn)量分別為6960,8355 kg/hm2,比不灌的雨養(yǎng)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)1.2～1.6倍。此外,微咸水用于灌溉可以騰出地下水庫庫容,可有效滯蓄汛期降雨和地面淡水徑流補給,有利于地下咸水淡化,改善農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境。

2 劣質(zhì)水處理及灌溉技術(shù)

長期使用劣質(zhì)水進行農(nóng)業(yè)灌溉存在著諸多不可避免的問題,歸根結(jié)底是由于劣質(zhì)水中含有大量的鹽分離子、養(yǎng)分或有毒物質(zhì)(重金屬、有機污染物等),對土壤特性、作物生長以及地下水等造成不同程度的負面影響,如何有效除去劣質(zhì)水中有害物質(zhì)的問題一直備受關(guān)注。污水的處理方式主要包括物理、化學(xué)處理工藝以及建立生物氧化塘、人工濕地等。物理處理工藝是指用格柵、篩網(wǎng)等降低懸浮物含量,或采用合適孔徑的超濾或微濾膜處理污水中的細菌、病毒及一定鹽分[10];化學(xué)處理工藝是使用一定的化學(xué)試劑對污水進行中和、沉淀、除臭、脫色;建立一定規(guī)模的生物氧化塘,利用微生物和藻類對污水進行長時間進化處理;人工模擬天然濕地,利用土壤自然凈化能力及各類濕地植物、微生物的吸收和降解作用改善污水水質(zhì)。目前再生水處理技術(shù)的應(yīng)用日趨成熟,開始廣泛推廣于各再生水灌區(qū)。常用的微咸水處理技術(shù)主要由蒸餾法、電解析法、反滲透法、冷凍法、超濾法等[4]。微咸水處理所耗損的能源較多,能源供給問題是目前微咸水利用難以推廣的主要原因之一,利用太陽能等清潔能源作為水處理能源是目前微咸水處理技術(shù)研究的主要方向之一。灌溉回歸水的處理最為常用的方式是濕地凈化處理,彭世彰等[11]提出的農(nóng)田溝塘濕地系統(tǒng)(PEDWS)能有效除去農(nóng)田排水中的TN、TP,可將之推廣應(yīng)用于各類劣質(zhì)水處理。

在灌溉技術(shù)上,地下滴灌最適宜于劣質(zhì)水灌溉,但滴灌因滴頭堵塞問題而對水質(zhì)處理要求較高。劣質(zhì)水地面灌溉和漫灌對土壤和地下水的污染風(fēng)險較大。對于再生水,噴灌會增加病菌傳播的危險;對于微咸水,噴灌會造成鹽分在葉片表面積累而毒害作物。此外,采用常規(guī)水與劣質(zhì)水的混灌、輪灌也可有效減小劣質(zhì)水中有害物質(zhì)的影響。

3 劣質(zhì)水安全利用的研究與實踐進展

重金屬和鹽分在“作物-土壤-地下水”系統(tǒng)中的遷移、分布狀況已成為眾多學(xué)者研究的重點[12-13],但有機污染物的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律研究較少。有關(guān)劣質(zhì)水安全評價的研究也涉及較少,李江云等[14]針對準噶爾盆地南緣農(nóng)八師莫索灣灌區(qū)微咸水灌溉實踐進行了安全評價研究,確立了一套用于微咸水灌溉安全性評價的指標體系,但該評價指標體系存在許多不足,仍有大量工作需要完善。對于微咸水的適應(yīng)性研究,眾多學(xué)者以不同作物為研究對象[15-17],在鹽分對土壤和作物生長的影響以及灌溉技術(shù)等方面,展開了大量的研究與實踐,得出了適宜當?shù)靥攸c的微咸水灌溉鹽度。

另一方面,經(jīng)過眾多學(xué)者的不斷研究與實踐,我國在劣質(zhì)水灌溉對土壤、作物生長、地下水的影響方面,已形成初步理論體系。

3.1 對土壤中鹽分和重金屬影響

劣質(zhì)水利用對土壤的影響主要是由鹽分和重金屬造成的。劣質(zhì)水攜帶的豐富鹽分在土壤中遷移轉(zhuǎn)化,會影響土壤物理和化學(xué)特性,破壞土壤結(jié)構(gòu);重金屬在土壤中富集會造成嚴重污染。

利用劣質(zhì)水灌溉時,會攜帶大量鹽分離子進入土壤,而大部分水分由土壤蒸發(fā)作用和作物蒸騰作用消耗,鹽分則在土壤中不斷積累,達到一定程度會發(fā)生土壤鹽漬化。隨著土壤含鹽量增加,土壤溶液的滲透勢逐漸增加,導(dǎo)致作物生理性干旱。在干旱少雨區(qū),鹽分積累是劣質(zhì)水灌溉的主要問題之一[18]。但在降雨充分的地區(qū)或排水性能良好的土壤,土壤鹽分積累產(chǎn)生的影響較小。馬文軍等[19]關(guān)于微咸水灌溉對冬小麥和夏玉米產(chǎn)量影響的研究結(jié)果表明,在正常降雨年份,使用微咸水灌溉不會導(dǎo)致土壤的次生鹽漬化。徐小元等[20]對華北地區(qū)的再生水灌溉研究發(fā)現(xiàn),土壤中Na+、Mg2+、K+、Cl-離子濃度總體呈增加趨勢,但在0～40 cm層位增加不明顯,40～80cm層位存在明顯增加。再生水引起耕層土壤鹽分積累的風(fēng)險較低。Hulugalle等[21]研究發(fā)現(xiàn),土壤排水良好時,再生水灌區(qū)的土壤鹽度沒有增加。如果灌溉水源呈堿性,還會造成土壤次生堿化,導(dǎo)致土壤結(jié)構(gòu)破壞,土壤黏粒分散,物理性質(zhì)變差[21]。劣質(zhì)水中的Na+在土壤中積累,會置換土壤中的鈣、鎂等離子[23],導(dǎo)致土壤孔隙的減少,引起土壤顆粒收縮、膠體顆粒的分散和膨脹[24]。再生水中含有豐富的營養(yǎng)元素和鹽分會使土壤pH值輕微上升[18],微咸水中交換性鈉量達到一定水平后,會使土壤pH值升高[24]。研究表明,灌溉水源的pH值對土壤有影響,一般呈正相關(guān)[25],但劣質(zhì)水灌溉一般不會導(dǎo)致土壤pH值發(fā)生明顯變化。

再生水中含有的重金屬離子在田間遷移過程中因土壤的吸附等作用而滯留于土壤中,發(fā)生較強的富集作用,對土壤造成嚴重污染。沈陽市張士灌區(qū)利用沈陽西部工業(yè)區(qū)排放的污水灌溉農(nóng)田已有近40年的歷史,灌溉面積2800hm2,經(jīng)監(jiān)測,灌區(qū)內(nèi)細河河床鉛沉積約143.2 t,鎘沉積約22.7 t[25]。另據(jù)我國農(nóng)業(yè)部進行的全國污灌區(qū)調(diào)查,在約140萬hm2的污水灌區(qū)中,遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū)面積的64.8%,其中輕度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,嚴重污染的占8.4%。我國每年因重金屬污染而減產(chǎn)糧食1 000多萬t,被重金屬污染的糧食每年多達1200萬t,合計經(jīng)濟損失至少200億元[27]?？梢娢鬯苯佑糜诠喔葘a(chǎn)生極大危害。再生水是經(jīng)過再生工藝處理的城市污水,許多學(xué)者對劣質(zhì)水的短期研究表明,再生水不會造成重金屬污染[28-29]。但長期使用再生水灌溉的重金屬污染問題卻有待考證。重金屬含量超過土壤吸附能力后,會逐漸向下層遷移,重金屬的遷移能力從大到小排序為Cd、Cu、Pb、Cr,隨著土層不斷加深,重金屬含量逐漸變小[30]。鎘金屬離子的活性最高,故長期再生水灌溉條件下土壤的鎘污染問題不容忽視。

合理利用劣質(zhì)水要求注重土壤淋洗管理和排水管理,嚴格控制土壤中鹽分和重金屬含量。淋洗頻率和定額依灌溉及淋洗所用水水質(zhì)、土壤和氣候條件、作物的耐鹽性而定,并通過明溝排水、暗管排水、豎井排水或井渠結(jié)合等方式保證良好的排水條件。

3.2 對作物生長及產(chǎn)量品質(zhì)的影響

劣質(zhì)水對作物的影響主要包括污染物的直接積累和通過土壤間接影響作物生長,具體影響表現(xiàn)在產(chǎn)量和品質(zhì)兩方面。

如果劣質(zhì)水利用不合理,會導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低,其原因是多方面的。鹽分在土壤中積累,使土壤含鹽量超過作物耐鹽度臨界值時,會影響作物正常生長,導(dǎo)致作物產(chǎn)量降低。研究表明,土壤中重金屬污染也會影響作物的生長和產(chǎn)量,周振民[31]研究了重金屬鉛對玉米成長發(fā)育及產(chǎn)量的影響,發(fā)現(xiàn)隨著土壤鉛污染濃度的升高,單株葉面積、株高、總干物重等形態(tài)指標呈降低趨勢,平均單株穗長、穗粗、穗重、總粒數(shù)、百粒重下降,玉米產(chǎn)量呈下降趨勢。劣質(zhì)水中的鹽分還會通過影響作物對養(yǎng)分的吸收,從而影響作物產(chǎn)量。鈉離子會降低作物對鉀離子和鈣離子的吸收,導(dǎo)致作物營養(yǎng)失調(diào)。而氯離子與硝酸鹽存在劼抗關(guān)系,劣質(zhì)水中大量的氯離子影響作物對硝酸鹽的吸收。此外,大量有機物分解時需要消耗大量的氧并釋放初熱量,從而導(dǎo)致作物根部因缺氧或漚根而死亡,造成作物減產(chǎn)[26]。

再生水中的有機污染物和重金屬也會在作物體內(nèi)積累和轉(zhuǎn)化,造成作物品質(zhì)降低。作物株體不同部位對污染物累積程度不一[32],呈現(xiàn)根、莖、葉、籽粒、果實遞減的規(guī)律。一般農(nóng)作物污染負荷由大到小依次為菠菜、小麥、圓白菜、西紅柿、黃瓜、蘿卜、葫蘆、水稻、大白菜、玉米。微咸水灌溉對作物果實品質(zhì)的影響很明顯,主要表現(xiàn)在作物果實大小,顏色外形的變化,以及果實成分的改變。再生水中復(fù)雜的污染物,對不同的植物產(chǎn)生不同程度的傷害,植株葉綠素含量明顯減少[1]。

合理利用劣質(zhì)水需要選擇適宜劣質(zhì)水灌溉的作物,確定與之對應(yīng)的水質(zhì)標準。不同作物對鹽分敏感程度不同,選擇種植在鹽漬條件下能正常生長的作物,另外作物苗期對鹽分比較敏感,盡量不用劣質(zhì)水灌溉。同時,應(yīng)選擇適宜的灌水方式和灌溉制度,提高作物對水分的利用效率[33]。

3.3 對地下水污染防控的影響

近年劣質(zhì)水灌溉對地下水影響的研究偏少,現(xiàn)有研究主要包括對地下水鹽分、養(yǎng)分、重金屬等的影響。合理利用劣質(zhì)水應(yīng)防止地下水污染,需要注重劣質(zhì)水的風(fēng)險評價,嚴格控制污染物向地下水的遷移。

劣質(zhì)水中高濃度的鈉離子在遷移過程中,能將含水層中的鈣、鎂離子置換出來,造成地下水硬度升高[34];氯離子還會遷移到地下水,導(dǎo)致地下水中氯離子濃度增大。此外,劣質(zhì)水灌溉對地下水中硝酸鹽濃度影響較大,尤其是長期進行劣質(zhì)水灌溉的土壤,易造成地下水中硝酸鹽的污染。土壤中的重金屬向淺層地下水遷移,造成地下水的重金屬污染[35]。研究表明,再生水中含有的有機污染物也會對地下水造成污染。杜斌等[36]對太原市污灌區(qū)進行野外調(diào)查,在灌區(qū)附近淺層地下水中檢測到多環(huán)芳香烴類化合物,距離灌區(qū)較遠或水位較深的地下水也有輕度污染。

4 劣質(zhì)水安全利用今后的研究方向

a.進一步研究劣質(zhì)水安全利用標準。加強劣質(zhì)水灌溉對作物產(chǎn)量和品質(zhì)的影響研究,揭示重金屬、鹽分、有機污染物等在作物-土壤-地下水系統(tǒng)中的變化規(guī)律,建立適合區(qū)域特點的適宜劣質(zhì)水灌溉的作物分類目錄,使劣質(zhì)水安全利用標準嚴格化、標準化。

b.建立劣質(zhì)水安全灌水技術(shù)模式。開展不同水源、不同土壤類型、不同作物種類的灌溉制度和灌溉方式研究,完成對噴灌、滴管等灌水技術(shù)的適應(yīng)性研究,并基于此建立最適宜作物的劣質(zhì)水灌水模式,提高對水分的利用率。

c.深入研究環(huán)境影響的風(fēng)險評價指標與方法。增加劣質(zhì)水灌溉對作物生長、土壤、地下水影響方面的研究深度,選擇一套全面的劣質(zhì)水灌溉安全性評價指標體系,建立合理的綜合評價理論,定量分析劣質(zhì)水灌溉的環(huán)境效應(yīng),為劣質(zhì)水灌區(qū)的合理管理提供理論依據(jù)。

d.開發(fā)高效節(jié)能的劣質(zhì)水處理技術(shù)。研究適合中國缺水地區(qū)的微咸水淡化利用技術(shù),開發(fā)太陽能、風(fēng)能等自然能源驅(qū)動條件下的微咸水淡化技術(shù),深入開展農(nóng)田溝塘濕地系統(tǒng)等利用自然凈化的水質(zhì)處理技術(shù),降低處理成本,促進劣質(zhì)水灌溉的推廣。

e.研究灌溉回歸水再利用的尺度效應(yīng)。分析回歸水再利用條件下,農(nóng)田、灌區(qū)、流域等不同空間尺度間的相互影響和內(nèi)在聯(lián)系,建立相應(yīng)的水質(zhì)水量轉(zhuǎn)化關(guān)系,對不同空間尺度和時間尺度條件下灌溉回歸水再利用的環(huán)境效應(yīng)進行綜合評價。

參考文獻：

[1]王永強,李詩殷,蔡信德.中國農(nóng)田污水灌溉研究進展[J].天津農(nóng)業(yè)科學(xué),2010(4)：77-80.(WANG Yongqiang,LI Shiyin,CAI Xinde.Advance of research on sewage irrigation in farmland in China[J].Tianjin Agricultural Sciences,2010(4)：77-80.(in Chinese))

[2]劉靜,高占義.中國利用微咸水灌溉研究與實踐進展[J].水利水電技術(shù),2012(1)：101-104.(LIU Jing, GAO Zhanyi.Advances in study and practice of brackish water irrigation in China[J].Water Resources and HydropowerEngineering,2012(1)：101-104.(in Chinese))

[3]彭世彰,艾麗坤.提高灌溉水利用系數(shù),保障國家糧食安全與水安全[J].水資源保護,2012(3)：79-82. (PENG Shizhang,AI Likun.Improving irrigation water use coefficient and ensuring national food and water safety [J].Water Resources Protection,2012(3)：79-82.(in Chinese))

[4]吳敏,黃茁,李青云,等.微咸水淡化技術(shù)研究進展[J].水資源與水工程學(xué)報,2012(2)：59-63,66.(WU Min, HUANG Zhuo,LI Qingyun,et al.Research progress for brackishwaterdesalination[J].JournalofWater Resources and Water Engineering,2012(2)：59-63,66. (in Chinese))

[5]PEREIRA B F F,HE Z L,STOFFELLA P J,et al. Reclaimed wastewater：effects on citrus nutrition[J]. Agricultural Water Management,2011,98(12)：1828-1833.

[6]劉增進,張建偉.污水灌溉在我國發(fā)展的必要性分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué),2008(20)：8738-8739.(LIU Zengjin,ZHANGJianwei.Necesstityanalysisofthe development of sewage irrigation in China[J].Journal of Anhui Agri Sci,2008(20)：8738-8739.(in Chinese))

[7]郭太龍.微咸水灌溉冬小麥試驗研究[D].沈陽：沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué),2005.

[8]王洪彬.滄州地區(qū)利用地下微咸水灌溉分析[J].河北水利水電技術(shù),1998(4)：4-5.(WANG Hongbin. Analysis of using underground brackish water in Cangzhou[J].HebeiWaterResourcesandHydropower Engineering,1998(4)：4-5.(in Chinese))

[9]陳秀玲,劉琚,郭永晨,等.咸水、堿性淡水與混合水灌溉及地下咸水淡化的研究[C]//方生,陳秀玲.農(nóng)業(yè)節(jié)水灌溉與咸水淡化利用.北京：中國農(nóng)業(yè)技術(shù)出版社, 2008：160-222.

[10]單婕,邵孝侯.劣質(zhì)水農(nóng)業(yè)高效安全利用技術(shù)的研究現(xiàn)狀及其展望[J].水資源保護,2006,22(1)：19-22. (SHAN Jie,SHAO Xiaohou.Status and prospects of highefficient and safe utilization of porr quarlity water for agriculture[J].Water Resources and Protection,2006,22 (1)：19-22.(in Chinese))

[11]彭世彰,熊玉江,羅玉峰,等.稻田與溝塘濕地協(xié)同原位削減排水中氮磷的效果[J].水利學(xué)報,2013,44(6)：657-663.(PENGShizhang,XIONGYujiang,LUO Yufeng,etal.Theeffectofpaddyeco-ditchand wetlandsystem onnitrogenandphosphoruspollutants reductionindrainage[J].JournalofHydraulic Engineering,2013,44(6)：657-663.(in Chinese))

[12]ELIFANTZ H,KAUTSKY L,MOR-YOSEF M,et al. Microbial activity and organic matter dynamics during 4 years of irrigation with treated wastewater[J].Microbial Ecology,2011,62(4)：973-981.

[13]鄭順安,李儀,普錦成,等.污水灌溉條件下Cu在農(nóng)田土壤中的運移及其模擬研究[J].浙江大學(xué)學(xué)報：農(nóng)業(yè)與生命科學(xué)版,2011,37(3)：343-354.(ZHENG Shunan,LI Yi,PU Jincheng,et al.Evaluating transport of Cu in agricultural soils under sewage irrigation[J]. Journal of Zhejiang University：Agric&Life Sci,2011,37 (3)：343-354.(in Chinese))

[14]李江云,賀娟,王健.微咸水灌溉安全性綜合評價指標體系[J].中國農(nóng)村水利水電,2010(8)：8-12.(LI Jiang yun,HE Juan,WANG Jian.Safety evaluatino index system of brackish water irrigation[J].China Rural Water and Hydropower,2010(8)：8-12.(in Chinese))

[15]焦艷平,張艷紅,潘增輝,等.不同礦化度微咸水灌溉對大白菜生長和土壤鹽分累積的影響[J].節(jié)水灌溉, 2012(12)：4-8.(JIAO Yanping,ZHANG Yanhong,PAN Zenghui,et al.Effcet of saline water irrigation on Chinese Cabbage growth and soil salt accumulation[J].Journal of Water-Saving Irrigation,2012(12)：4-8.(in Chinese))

[16]王詩景,黃冠華,楊建國,等.微咸水灌溉對土壤水鹽動態(tài)與春小麥產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2010(5)：27-33.(WANGShijing,HUANGGuanhua,YANG Jianguo,et al.Effect of irrigation with saline water on water-salt dynamic and spring wheatyield[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2010, 26(5)：27-33.(in Chinese))

[17]張亞哲,高業(yè)新,王建中,等.微咸水灌溉條件下的土壤水鹽動態(tài)變化研究[J].中國農(nóng)村水利水電,2013(1)：49-54.(ZHAMG Yazhe,GAO Yexin,WANG Jianzhong,et al.Research on dynamic change of soil water-salt under Brackish water irrigation[J].China Rural Water and Hydropower,2013(1)：49-54.(in Chinese))

[18]QIAN Y,MECHAM B.Long-term effects of recycled wastewater irrigation on soil chemical properties on golf course fairways[J].Agronomy Journal,2005,97(3)：717-721.

[19]馬文軍,程琴娟,李良濤,等.微咸水灌溉下土壤水鹽動態(tài)及對作物產(chǎn)量的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2010(1)：73-80.(MA Wenjun,CHENG Qinjuan,LI Liangtao,et al. Effect of slight saline water irrigation on soil salinity andyield of crop[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2010,26(1)：73-80.(in Chinese))

[20]徐小元,孫維紅,吳文勇,等.再生水灌溉對典型土壤鹽分和離子濃度的影響[J].農(nóng)業(yè)工程學(xué)報,2010,26 (5)：34-39.(XUXiaoyuan,SUNWeihong,WU Wenyong,et al.Effect of irrigation with reclaimed water on soil salt and ion content in Beijing[J].Transactions of the Chinese Society of Agricultural Engineering,2010,26(5)：34-39.(in Chinese))

[21]HULUGALLE N,WEAVER T,HICKS A,et al.Irrigating cotton with treated sewage[J].Cotton Grower,2003,24 (3)：41-42.

[22]薛峰,楊勁松.劣質(zhì)水的灌溉利用[J].土壤,1997,29 (5)：240-245.(XUE Feng,YANG Jingsong.Irrigation usage of poor quality water[J].Soils,1997,29(5)：240-245.(in Chinese))

[23]陳衛(wèi)平,張煒鈴,潘能,等.再生水灌溉利用的生態(tài)風(fēng)險研究進展[J].環(huán)境科學(xué),2012,33(12)：4070-4080. (CHEN Weiping,ZHANG Weiling,PAN Neng,et al. Ecological risksof reclaimedwaterirrigation：a review[J]. Environmental Science,2012,33(12)：4070-4080.(in Chinese))

[24]吳忠東,王全九,蘇瑩.微咸水進行農(nóng)田灌溉的研究[J].人民黃河,2005,27(5)：52-54.(WU Zhongdong, WANG Quanjiu,SUYing.Studyofirrigationusing brackish water[J].Yellow River,2005,27(5)：52-54. (in Chinese))

[25]郭鳳震.廢污水灌溉對土壤和地下水水質(zhì)的影響及控制措施[C]//中國水利技術(shù)信息中心.首屆全國地下水開發(fā)利用與污染防治技術(shù)交流研討會,南京：2009.

[26]蔡秀萍,周寧.我國農(nóng)田污水灌溉現(xiàn)狀綜述[J].水利天地,2009(11)：11-12.(CAI Xiuping,ZHOU Ning. Advance in sewage irrigation[J].Shuili Tiandi,2009 (11)：11-12.(in Chinese))

[27]EPA.Guidelines for Water Reuse[G].Washington,DC：US Agency for International Development.2004：241-284.

[28]李中陽,樊向陽,齊學(xué)斌,等.再生水灌溉下重金屬在植物-土壤-地下水系統(tǒng)遷移的研究進展[J].中國農(nóng)村水利水電,2012(7)：5-8.(LI Zhongyang,FAN Xiangyang, QI Xuebin,et al.The impact of renewable wastewater on the distributionofheavymetalsinplantssoilland undergroundwater[J].ChinaRuralWaterand Hydropower,2012(7)：5-8.(in Chinese))

[29]魏益華,徐應(yīng)明,周其文,等.再生水灌溉對土壤鹽分和重金屬累積分布影響的研究[J].灌溉排水學(xué)報,2008, 27(3)：5-8.(WEI Yihua,XU Yingming,ZHOU Qiwen,et al.Effects of irrigation with reclaimed water on soil salinize-alkalization and heavy metal distribution[J]. Journal of Irrigation and Drainage,2008,27(3)：5-8.(in Chinese))

[30]周振民.污水灌溉重金屬在農(nóng)田土壤中的運移分布規(guī)律研究[J].灌溉排水學(xué)報,2010,29(6)：76-78. (ZHOU Zhenmin.Distribution of heavy metal pollution in farml and soil under waste water irrigaiton[J].Journal of Irrigation and Drainage,2010,29(6)：76-78.(in Chinese))

[31]周振民.污水灌溉區(qū)土壤重金屬污染對玉米生長影響研究[J].中國農(nóng)村水利水電,2010(4)：62-66.(ZHOU Zhenmin.Influence of soil heavy metal pollution on corn caused by wastewater irrigation[J].China Rural Water and Hydropower,2010(4)：62-66.(in Chinese))

[32]孟惠萍,謝萍娟.污水灌溉對農(nóng)田土壤環(huán)境的影響分析[J].環(huán)境科學(xué),2012(25)：199-200.(MENG Huiping, XIE Pingjun.Analysis of the effect of sewage irrigation on soil environment[J].Environmental Science,2012(25)：199-200.(in Chinese))

[33]彭世彰,劉笑吟,楊士紅,等.灌區(qū)水綜合管理的研究動態(tài)與發(fā)展方向[J].水利水電科技進展,2013,33(6)：1 -9.(PENG Shizhang,LIU Xiaoyin,YANG Shihong,et al.Advances in research and development on integrated water management of irrigation district[J].Advances in Science and Technology of Water Resources,2013,33 (6)：1-9.(in Chinese))

[34]張淑麗.淺析污水灌溉環(huán)境污染的研究進展[J].科技情報開發(fā)與經(jīng)濟,2009,19(27)：128-129.(ZHANG Shuli.Research on the application of body language in the classroom teaching of university[J].Sci-Tech Information Development&Economy,2009,19(27)：128-129.(in Chinese))

[35]XU J,WU L,CHANG A C,et al.Impact of long-term reclaimed wastewater irrigation on agricultural soils：a preliminaryassessment[J].JournalofHazardous Materials,2010,183(1)：780-786.(in Chinese))

[36]杜斌,龔娟,李佳樂.太原市污水灌溉對水土環(huán)境的有機污染研究[J].人民長江,2010,41(17)：58-61.(DU Bin,GONG Juan,LI Jiale.Study on organic pollution of soil and water environment by sewage irrigation in Taiyuan City[J].Yangtze River,2010,41(17)：58-61.(in Chinese))

Advances in safe utilization of poor-quality water

PENG Shizhang1,CHENG Sheng1,2,XU Junzeng1,2,XIONG Yujiang1,2
(1.State Key Laboratory of Hydrology-Water Resources and Hydraulic Engineering, Hohai University,Nanjing 210098,China; 2.College of Water Conservancy and Hydropower Engineering,Hohai University,Nanjing 210098,China)

The significance of the utilization of poor-quality water to alleviate water shortages,the optimization of water resources allocation,and the production of specific irrigation benefits are analyzed in this paper.Advances in the study and practice of poor-quality water irrigation are summarized in brief.The impacts of poor-quality water irrigation on soil,crops,and groundwater are analyzed in detail.It is suggested that future research should be focused on contaminant migration and poor-quality water treatment in croplands,poor-quality water irrigation technologies and standards,and environmental impacts and ecological risks of poor-quality water irrigation.

poor-quality water;reclaimed water;brackish water;irrigation return flow;safe utilization;irrigation efficiency

S273.5

A

10046933(2014)04000106

20131101 編輯：高渭文)

10.3969/j.issn.10046933.2014.04.001

“十二五”國家科技支撐計劃(2012BAD08B04);江蘇高校優(yōu)秀科技創(chuàng)新團隊項目(2013)

彭世彰(1959—2013),男,教授,主要從事節(jié)水灌溉理論及其農(nóng)田生態(tài)效應(yīng)研究。E-mail：szpeng@hhu.edu.cn

徐俊增,教授。E-mail：xjz481@hhu.edu.cn