中水灌溉对城市绿地生态系统的影响及安全性评价

摘要

中水绿地灌溉可以拓展中水的应用范围，是城市污水资源化的重要手段之一。通过采用室内水培、土柱模拟、大田定位调查等方法，研究了深圳市中水灌溉对绿地植物-土壤-微生物生态系统及地下水质的影响；同时采用美国国家科学院（NAS）提出的四步评价法对中水水质中有害化学物质和致病微生物数量进行了健康风险评价，为深圳市中水绿地灌溉提供理论依据，得出如下结论：
　　 中水运用于绿地灌溉是可行的，不会对绿地生态系统和人体健康造成危害。合理中水灌溉能促进植物生长、土壤营养成分增加、土壤微生物繁衍，不会对地下水质造成污染；中水水质中有害化学物质、致病微生物数量对人体潜在危险在风险阈值之内，具有安全性，可以进行广泛的推广应用。
　　 （1）中水绿地灌溉对植物的生长产生了正负两方面的影响。短期中水灌溉可促进绿地植物的生长；长期单一中水灌溉可能会使植物根系生长减缓，根系活力下降，生长受到限制；中水和清水灌溉对抗性生理指标的影响呈波动性变化，差异没达到显著水平。叶元素分析也表明，营养成分增加明显；毒害离子和重金属含量也有增加的趋势，但其总量相对很小，不会对植物造成污染。
　　 （2）中水绿地灌溉使绿地土壤pH值降低，有机质含量增加，孔隙度增大、容重及田间持水量减小；分布在各土层上的营养成分、毒害离子含量和重金属累积量也不同，且有显著差异；受植物根系吸收利用的影响，在20-40cm土层上分布较多。水质中盐离子在土壤中得以积累，在短期或交替灌溉下，不会对植物的生长产生危害；但长期单一中水灌溉下，可能会造成土壤盐渍化而对植物生长造成胁迫危害。
　　 （3）中水绿地灌溉能促进土壤微生物的繁衍。土壤细菌、真菌和放线菌数量有明显的季节变化规律，但与清水灌溉相比，数量有增大趋势，但与不同的植物种类有关；其中细菌占优势，数量在0.-20cm土层上分布最多，其它土层相对较少且差异不显著。
　　 （4）中水绿地灌溉对地下水质会产生一定的影响，不会造成地下水的污染。中水灌溉土柱后，渗透液水质各指标值明显增大，且与清水对照之间差异显著，但水质指标均在《地下水质量标准》GB/T1484-93规定的Ⅳ类水范围之内。
　　 （5）通过引用相对电导率拟合Logistic方程，求半致死浓度（值），确定植物所能耐受上限阈值的方法，经试验验证与结果相符，可以应用于植物逆境胁迫的研究中；同时求得5水质指标的上限阈值分别是：氯化物<531.48 mg·L-1，余氯<2.59 mg·L-1，全盐量<1605.5 mg·L-1，悬浮物<141.63 mg·L-1，pH值范围在5.29～10.28之间。
　　 （6）采用美国国家科学院（NAS）提出的四步评价法，对水质中有害化学（非）物质和致病微生物的检测结果评价表明，中水水质中的化学致癌物质、化学非致癌物质致癌风险P分别在10-6/a、10-7/a数量级以下，分别小于国际权威机构制定的风险阈值10-5/a、10-6/a数量级；致病微生物致病风险P均在10-5数量级以下，小于风险阈值10-4数量级。由此表明，中水运用于深圳市绿地灌溉中是安全的，不会对人体的健康造成危害。