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泥客庄主旧文(一):污水灌溉与污泥土地利用之比较——土壤污染物控制与安全标准的数量化解读

北极星水处理网  来源:泥客庄主的博客    2015/12/2 14:27:55  我要投稿  

北极星水处理网讯:人不能不喝水,也不能不吃饭。自然界中维系人类生存的有两个基本要素:淡水和土壤。粮食和蔬果的生产,是水与土结合完成的,此外,维持大规模持续产出还需要第三个要素:肥料。污泥农用的初衷正在于此。

将人畜粪便、有机质废物还田,是数千年来农业实践的自然循环。以此为标榜,从表面上看似乎无懈可击。但随着人类社会进入工业、后工业时代,作为有机质来源的废弃物中,质和量的构成都发生了重大变化,高浓度的污染物对土壤以及食品安全的负面影响已显露端倪,甚至有些地方这种威胁已十分严重。近年来频发的毒大米事件就是一个例证。

污泥来自污水处理。污泥的土地利用在我国始于八十年代的小规模试验,最近几年才有一些上规模的好氧堆肥项目陆续建成,应该说还处于市场化的开始阶段。土地利用方面的理论和实践当以美国最为“发达”(见笔者《神奇的污泥魔法——美国503污泥处置法规背后的故事》)。

将污水用于农业灌溉,在时间还是规模上,我国才堪称“世界独步”。从上世纪五十年代开始,历经数十年的大规模实践,全国污灌面积达数千万亩之多,研究文献亦可谓汗牛充栋。

无论污泥还是污水,无论是作为固体肥料还是作为水肥,一旦进入土壤,其中的污染物都并未消失。区别只在于初始的形态,一个是稀释在水中,一个是浓缩在污泥中。同样施用于土壤,从污染物当量看,两者存在直接的关联。

本文拟从污泥与污水中污染物浓度的构成,污泥土地利用和污水污灌所形成的污染物在土壤中累积的角度,对比研究我国与德国、美国在污泥土地利用和土壤质量保护方面法规的异同,对污泥土地利用的安全性进行一次深入的探讨。

一、污灌是什么?

污灌的定义可有广、狭之分。狭义是指将不经处理的市政、工业污水进行农田灌溉,经过污水处理的合格再生水不在其内。广义则包括来自工业和市政污水处理厂的合格再生水。由于水体被偷排的工业、市政污水所污染,采用水质严重不合格的江河湖水,实际上也应归入狭义范畴。在国外文献和标准中所讨论的污灌,其实是仅指污水处理后的合格再生水。

将不加处理的市政污水乃至工业污水直接用于农田灌溉,是我国自上世纪五十年代以来大力推广的应用。“彼时,在国家级层面上倡导污灌有两个主要原因:一是给农业发展提供水肥,二是在处理设施匮乏的情况下给城市污水寻找出路。1958年全国第一次污水灌溉农田会议召开后,青岛、大连、太原、北京、天津、西安、石河子等一些北方缺水的城市,相继开展了城市污水回用试验。污灌区主要分布在城市近郊等周边地区及排污河沿岸。随着其后污灌技术的迅猛铺开,全国范围内陆续形成了五大污灌区,分别是天津污灌区、北京污灌区、辽宁沈抚污灌区、山西整明污灌区及新疆石河子污灌区”(焦建《污灌凶猛》 载《财经》2011年22期)。

历年有关污灌面积的统计有较大出入,但总体上来说数量惊人:

“1963年全国污水灌溉面积仅有4.2万公顷,1978年为33.3万公顷,到1980年猛到133.3万公顷,到20世纪90年代初已经达到300万公顷。据全国第二次污水灌区环境质量状况普查统计,1998年我国利用污水灌溉的农田面积为361.84万公顷(折合5427万亩),占我国总灌溉面积的7.33%,约占地表水灌溉面积的10%,该面积比20世纪80年代初第一次污水灌溉普查时加了1.6倍”。(陈朝阳《污水灌溉对黄河滩区土壤环境影响初探》)

“我国污灌面积由1978年的约4000 平方公里增加到2003年的30000平方公里,约占全国总灌溉面积的10%”(折合4500万亩。苏杨《中国农村环境污染调查》,载人民网2006年1月18日)。

“早在1993年中国农村的污水灌溉面积就达2.36亿亩(1573万公顷),占全国总耕地面积的16.5%和总灌溉面积的36.6%。其中超过农田灌溉水质标准的达395万公顷,折合播种面积609.4万公顷。到了1998年情况有所好转,但农村的污灌面积也不容乐观,达5427万亩,占全国总灌溉面积的7.3%。1999年污水排放量达401亿m3,污水的水质发生明显的变化,水中污染物浓度增高,有毒有害的成分增加。造成土壤、作物及地下水的严重污染”(2004年环境状况报告)。

污灌导致土壤污染,应该说也十分惊人:

“早在1974年时,中科院沈阳应用生态研究所已经发现:使用工业废水多年的沈阳张土污灌区的大米遭到镉污染,糙米镉含量最高达到2.6毫克/千克,后来米质差到完全不能食用,只能用来制作浆糊,而张土污灌区也只好改做开发区”(焦建《污灌凶猛》)。

“早在上世纪80年代中期,天津资环所现任副所长王正祥就曾参与过天津市园田土壤和蔬菜中8种重金属,即汞、铜、锌、铅、铬、镍、砷、锡的含量状况调研。调查结果表明,施用城市垃圾肥的土壤,有5种重金属含量高于背景值,其中汞达到背景值的30多倍;而污灌区土壤,8种重金属含量全部高于背景值,其中镉超出10倍,汞超出125倍”。(《中国人的食品正遭受“重金属”毒害污染》,载南方都市报2010年9月25日)

“沈抚污水灌区是我国最大的石油污水灌区,位于辽宁省沈阳、抚顺两市之间。灌渠修建于20 世纪60 年代,每日引自抚顺市工业废水和生活污水约40 万t 。沈抚灌区的工业废水主要来自抚顺市石油及化工、发电、钢厂等30 余家重点污染源的排水。其主要污染特点为石油类有机污染,污染物含量变化较大。多年的监测结果显示石油类和挥发酚分别超过国家标准70 倍和200 倍之多。污水主要用来灌溉农田。自20 世纪80 年代起,随着人们对污水灌溉危害认识和政府重视的加强,污灌区逐步开始了清水灌溉改造和清污分流工程建设,……污灌40 年来,该区也产生了很多环境问题。由于长期污灌,在深井子镇的灌渠上游地区,造成了水稻秧苗生长速度缓慢、烂根、粒瘪等现象,产出的大米有浓重的石油味和芳香族化合物气味,污染严重。同时该地域的地下水和地表水水质也受到了严重的影响。据统计,该地区有400 多眼井受到不同程度的污染,浅层地下水有浓重的异味及油污”。(刘小楠等《我国污水灌溉现状及典型区域分析》载中国农村水利水电2009年06期)

“据农业部此前进行的全国污灌区调查显示:在约140万公顷的受调查污灌区中,遭受重金属污染的土地面积占污灌区面积的64.8%,其中轻度污染的占46.7%,中度污染的占9.7%,严重污染的占8.4%”。(焦建《污灌凶猛》)

污灌尚属“主动”污染,是可统计对象,而因水体污染所造成的事实上的“被动”污灌的影响,则可能更触目惊心:

“淡水资源污染波及全国。如果从淡水资源人均占有量上说,中国缺水主要是指北方区域的话,那么,淡水资源的污染却是一个具有全国性的问题。而且,越是丰水区和大城市,越是人口密集地区,往往污染越是严重。结果丰水区出现水质性缺水的现象。这是中国淡水资源更为严重的问题。最近,中国水利部门对全国约700条大中河流近10万km的河段进行水质检测,结果是近1/2的河段受到污染,1/10的河段被严重污染,不少河水已失去使用价值。另据调查,目前全国有90%以上的城市水域,受到不同程度的污染;在部分流域和地区,水污染已从江河支流向干流延伸、从地表向地下渗透、从陆域向海域发展、从城市向农村蔓延、从东部向西部扩展。近年来中国废水、污水排放量以每年18亿t的速度增加,全国工业废水和生活污水每天的排放量近1.64亿t,其中约80%未经处理直接排入水域”(苗硕《中国淡水资源现状与保护措施探讨》)。

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