生活回用水對農田灌溉的影響范文

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1城市回用水灌溉對農田污染的現狀

1.1城市回用水灌溉農田對農田土壤的影響

目前，對城市回用水灌溉農田對農田土壤的影響研究尚未統一。有學者認為回用水長期灌溉可能導致土壤結構的鹽堿化和有害重金屬離子的累積等問題。楊軍等［6］研究表明，北京市回用水中重金屬濃度遠遠低于農田灌溉水質標準，其水樣中重金屬濃度與地下水中重金屬濃度之間的差異無顯著性。通過回用水灌溉途徑帶入農田的重金屬與地下水灌溉相當，且低于大氣沉降和有機肥施用等途徑帶入的重金屬量。即回用水灌溉導致土壤重金屬污染的風險較小，不會導致農作物重金屬含量超標。但也有研究表明，回用水灌溉會給農田土壤帶來重金屬污染風險。Smith等［7］對再生水灌溉4和17a的兩個地區的研究表明，在50～100a之間，土壤中重金屬水平即有可能達到現今的環境閾值，且重金屬的長期積累對植物的不利影響不能被忽略。鄧金鋒等［8］對長期灌溉的情況下鎘元素在土壤中積累規律進行模擬和預測表明，隨農作物收獲離開土壤的重金屬相對于灌溉水帶入的量來說非常小，但如果按當前實測數據污水處理廠二級出水鎘含量計算，土壤中鎘含量將在灌溉40a后超過國家標準。因此長期灌溉對土壤重金屬的累積狀況仍需進行跟蹤觀測，以便對土壤重金屬的累積情況進行即時的預警。此外，Mahjoub等［9］研究顯示，類雌激素和類二噁英等有機物可以通過回用水灌溉遷移污染土壤和地下水，使之具有雌激素類和二噁英類受體效應。Lin等［10］研究顯示布洛芬、萘普生、雙氯芬酸、磺胺甲噁唑和甲氧芐啶5種非甾體抗炎藥在土壤中有吸附作用，而且可以通過土壤溶淋作用進入地下水。

1.2城市回用水灌溉農田對人體健康的影響

污水灌溉開始較早，對污水灌溉造成的農田土壤、作物及人群健康影響的研究也較為深入。目前一致認為污水灌溉可引起生物污染、有機物增多和重金屬的蓄積，導致人群一般發病率、腫瘤發病率和死亡率均上升。Amahmid等［11］發現未經處理的廢水灌溉會導致蔬菜嚴重污染，平均每千克胡荽中有254個賈第蟲孢子、217個蛔蟲卵。高紅霞等［12］研究發現污水灌溉區白菜有機提取物對小鼠肝、腎組織可產生氧化損傷作用，污水灌溉區蔬菜有機提取物還可對肝細胞造成損傷。城市回用水是深度處理的污水處理廠二級出水，其中仍存在一些病原微生物和有毒有害的化學物質，用其灌溉農田可能損害作物，降低產量，或可能通過食物鏈積累對人體健康產生不利影響。在亞利桑那再生水灌溉地區患甲肝的人口比率比其他地區高7倍。挪威超市抽查的樣本顯示，在芽類蔬菜中有8%的樣本檢測到隱孢子蟲，2%的樣本檢測到賈第鞭毛蟲。有文獻報道，當再生水中糞大腸菌值≥104CFU/100ml時，腹瀉患病率會顯著增加。再生水灌溉還可能污染地下水和土壤，對人類健康造成危害。Carlander等［13］發現污水灌溉地區的地下水中存在大量糞便污染指示菌，污水灌溉農田的過程中還可能產生微生物氣溶膠，通過吸入微生物氣溶膠可能引起接觸人群呼吸道疾病的傳播和流行。

近期研究顯示，采用城市回用水灌溉農田與采用新鮮水源水灌溉農田相比，在有機物貧乏的土壤中水中的卡馬西平可以通過作物進入人體，具有一定的生物蓄積性［14］。Barker-Reid等［15］研究顯示，盡管澳大利亞的河流存在污染，但其河水中的抗生素抗性基因很少，而作為農業灌溉用途的城市回用水中甲氧西林和氨苯磺胺的抗性基因檢出率分別為9%和45%，必須對用于灌溉的城市回用水中抗生素抗性基因進行監測。Pignato等［16］研究發現，在回用水中大腸桿菌具有質粒介導的多重耐藥抗性基因(24.17%)，主要為氨芐青霉素(22.71%)、四環素(19.41%)、磺胺甲噁唑(16.84%)、鏈霉素(14.28%)，這種多重耐藥抗性基因可以通過食入污染食品進而轉移到腸道大腸菌群中，使其產生耐藥性。

2城市回用水灌溉農田安全性評價的內容及方法

2.1城市回用水安全性評價的方法

目前，對城市回用水安全性評價方法主要采用分析化學的方法對回用水中化學成分進行定量分析，通過生物實驗對回用水的生物毒性進行測試分析，通過對受納水體的原位生物進行監測，分析回用水對生態系統的影響。化學定量分析法既可以通過理化分析對測定回用水中毒物含量進行評價，也可以利用現有研究模型污染物的遷移轉化進行預測分析。雖然一些化學分析費用不高，但它不能對回用水中所存在大量未知污染物、無法進行測定的污染物進行測定，而且不能確定各種有毒物質之間混合作用的毒性機制，也未對生物可利用性及交互作用進行分析和考慮。對回用水的生物毒性檢測可測定污水對生物的總毒性，是水樣中各種毒物對生物產生的綜合毒性。但這種方法不能評估單一毒物的生物學特征，也不能分析有毒物質種類和物理化學條件改變對生物毒性的影響。原位生物監測分析可確定水中各種污染物對受納水體的影響，確定回用水在種群水平上的生態影響并預測其可能在群落水平上的生態影響。但該方法不能確定污水排放的濃度和生物毒性，也不能確定毒物種類等。我國目前對于回用水安全管理目前主要依賴于化學定量分析法。

2.2城市回用水灌溉農田安全性評價的方法

目前，國內外主要通過對回用水水質進行分析，來對回用水灌溉安全進行評價。回用水用于農田灌溉時水質指標主要包括物理指標、化學指標和微生物指標。根據風險評價理論選取特定的污染物作為指標，通過模型計算對安全風險進行評價是目前回用水安全評價相關研究的常用的方法。常用的污染物指標有重金屬，有機污染物等。Rhee等［17］對回用水灌溉和污水灌溉的水稻中重金屬和大腸桿菌進行檢測并分析其健康風險，結果顯示回用水灌溉的水稻中重金屬和大腸桿菌低于污水灌溉的水稻，且致癌和非致癌風險均較低。Weber等［18］采用風險評價的方法對回用水中氯仿、1，1，2－三氯乙烷和芘3種有機物在灌溉農作物中對人體健康風險進行分析，結果顯示，人類暴露于回用水灌溉的農作物對于以上3種有機物的健康風險在可接受范圍內。Papado-poulos等［19］在希臘塞薩洛尼基采用河水灌溉并施氮磷肥、城市回用水灌溉施氮肥和城市回用水灌溉不施肥3種處理方式研究水稻的栽培和食用安全，發現后2種處理方式雖然費用增加，但只要預防措施得當，對人群的食用風險很低。

此外，通過流行病學調查的方法對城市回用水灌溉農田后全體人群和職業接觸人群的健康和疾病狀況進行對比分析，來確定城市回用水灌溉農田對人體的影響。我國主要開展了對污水灌溉流行病學研究，對城市回用水灌溉農田的流行病學研究尚未見報道。王福琳等［20］抽樣調查了污水灌溉區一個自然村內長住5a以上居民1845人，其血液、唾液與尿液免疫球蛋白均低于非污灌對照區居民，污灌區居民患病率、標化發病率、癌標化發病率、標化死亡率、標化癌癥死亡率高于對照區居民。

3存在的問題及研究前景

目前，世界各國對于水體中微生物相關安全評價體系較為健全，各國的風險評價指南中涉及的也較多。對于化學污染物的風險評價僅局限在運用化學需氧量(COD)、生化需氧量(BOD)pH值和總懸浮固體(TSS)等單一的參數。風險評價指南中對一些特定污染物如重金屬、石油類以及一些農藥的可接受濃度有所規定，但對內分泌干擾物(EDCs)、藥用活性化合物(PhACs)等新型污染物的濃度未進行規定。

目前，我國的回用水安全性評價主要依賴化學定量分析法，通過對回用水中污染物進行定量檢測來評價其安全性。由于化學分析法有其一定的局限性所以今后將毒性測試法、原位生物法與化學定量法結合使用是非常有必要的。這樣不僅可以對回用水安全性進行系統的全面的評價也可以對回用水的農田利用提供不同層面的充分的理論支持。

城市回用水來源為污水處理廠二級出水，其中有毒有害成分復雜，各成分間可能存在交互關系，單一的檢查方法不能對全部的污染物進行測定。應采用化學定量分析法、風險分析法與毒理學方法相結合的方法，對城市回用水灌溉農田作物的食用安全性進行研究，以確保人群食用的安全性。

作者：郭強     單位：天津市塘沽區疾病預防控制中心