我国是一个水资源十分短缺的国家,仅农业每年缺水量就达300亿m3。为弥补农业水源的严重不足,利用污水进行灌溉的现象在我国极为普遍。1976—1980年普查结果显示全国污水灌溉面积为140万hm2,占全国耕地面积的1.4%。到80年代末,我国污灌面积已达133.3多万hm2,而1996—1999年开展的第二次普查结果显示,全国污水灌溉面积已达360万hm2,占全国总灌溉面积的7.3%,到1999年已经发展到440万hm2。污水灌溉引起的农产品产地土壤重金属污染已经成为我国污灌区最严重的问题,80年代初期由于污灌不当造成943万亩农田受到不同程度的污染,而1990年前后全国因污灌而造成重金属农田污染的面积接近上亿亩。
我国的污水灌溉与世界发达国家相比有其明显的特殊性,一是污灌水质低劣,美国、日本、以色列等国家的污灌水基本以处理达标后的再生水为主,水中有害物质含量低,而我国由于污水处理设施数量少、技术水平低、经费投入不足、运行率低、管理不到位等问题,污灌水质污染物超标严重,长期采用此类污水灌溉,势必会对农田质量产生危害。据不完全调查,目前因污灌污染耕地达216.7万hm2,约占污灌总面积的54.94%。二是由于污水以汇合排放为主,导致污灌水中成分复杂,从而使污灌区土壤也常出现复合污染,如天津武清、北京、辽宁张士、山西太原、甘肃张掖等污灌区。三是污灌点数量也进一步增加,近年来随着城市化进程的加快及污染产业向中、小城市转移,矿山开采加速,导致工、矿废污水排放量日益增多且呈现点多面广的趋势,由此也引起了污灌面积的进一步扩大。
我国的污水灌溉始于1957年,自1972年以后得到快速发展,农田污染面积迅速扩大,两次全国污水灌溉调查结果表明,1979年我国污灌面积仅有30余万hm2,到了20世纪80年代则超过了130万hm2,90年代则达到了360万hm2,其统计结果如图6-1所示。
图6-1 我国不同年份污水灌溉面积统计结果(www.xing528.com)
除污灌面积扩大外,污灌的区域也在不断增加。我国现有已报道的污灌区有131个,较第二次全国污灌调查结果增加了近1倍多,这些污灌区有的是1999年以后新增加的,但也有的是污灌调查时因各种原因未统计进入数据库,如广东的韶关污灌区和佛山污灌区、吉林的松花江污灌区、湖南的湘江污灌区等。我国较大型的污灌区主要分布在黄河、淮河、海河及辽河流域,这与第二次污灌调查结果一致,可见农业生产缺水是导致污灌的最核心问题。污灌区域的增加同时意味着污灌面积的扩大,在新增的71个污灌区中,有28个污灌区有确切的统计数据,其面积之和为28.16万hm2,其余43个无污灌面积统计结果,如果按每个污灌区0.05万hm2计算,则全部新增污灌面积为30.3万hm2,与第二次污灌调查的数据相加,则我国污灌面积占灌溉面积的总数为6.65%,与第二次污灌调查结果相比,污灌面积较总灌溉面积比例有所减少,这与我国灌溉面积大幅增加有关。但这一数据仅为估算结果,实际数据还有待做详细调查。
大量未经处理或处理后未达标的工业污水、城市生活废水等的污水灌溉导致灌区重金属严重污染。研究表明:2000—2010年我国污灌水中Hg、Pb、Cr、As、Cu、Zn、Cd、Ni等重金属含量的90%分位值均超过农田水质灌溉标准,其中Hg、As、Cd超标最为严重,分别超标92倍、30~60倍、40倍。我国东部的辽宁、河北、山东及天津等地区农田土壤重金属含量升高甚至超标,均与不合理的污水灌溉直接相关。如天津的污灌区以重金属Cd、Hg、As污染为主;北京污灌区以Zn、Cd、Hg、Pb污染为主。沈阳的张士灌区从20世纪60年代初期开始引用沈阳西部工厂排放的污水进行灌溉,据估算,每年随污水排入灌区土壤内的Cd含量达到1.6t,在应用含Cd污水进行20多年污灌后形成2.5×103hm2的Cd土壤污染区,灌区内土壤Cd含量普遍超标,其中330hm2土壤Cd含量达5~7mg/kg,灌区内Cd、Hg、Pb、Ni等重金属的积累处于极高水平,使得整个灌区被迫停止农产品生产而改做工业用地。山西的污水灌区以Hg、Cd、As污染为主。广州市郊污灌区土壤中Cd、Pb、Hg等的浓度为清灌区的1.8~4.5倍,重金属积累已有明显异常。河北邢台污灌区中心区域的菜地土壤Cd平均含量已经超过国家标准数倍(苏振旺等,1996)。甘肃白银地区污水灌区农田Cr、Pb、As、Cd等有害物质已严重超标,且有逐年加重的趋势。据统计,用于灌溉的污水每年会向农田土壤排放重金属As、Cd、Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn的总量分别为219t、30t、51t、1 486t、1.3t、237t、183t和4 432t。
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