再生水资源在缺水地区农业灌溉中的应用
——以天津市为例

都清坤，葛梅

（1.天津华博检测技术有限公司，天津300300；2.天津滨海合佳威立雅环境服务有限公司，天津300350）

虽然我国水资源丰富，但是人均水资源占有率却相对较低，且个别地区还表现出不同程度的缺水状况。基于现有水资源局限情况，如何高效、安全、合理地分配水资源，是实现水资源可持续发展利用的重要基础。农业灌溉用水一直以来都是水资源消耗重要领域。因此，实现农业灌溉用水可持续发展是实现水资源可持续利用重要基础。近年来再生水农业灌溉应用逐步兴起，并伴随着再生水处理技术水平进一步提升，再生水在农业灌溉领域应用广度与深度必定将进一步强化。再生水在农业灌溉领域成功应用，不仅有效实现水资源合理利用，同时也使土壤中氮磷等养分含量也得以改善，对于农作物生长具有一定促进作用。同时，针对再生水对农作物重金属含量影响，文中将进行具体试验论证，并就再生水在农业灌溉中的更好应用提出相应建议。

1 天津市再生水利用现状

为切实响应国家关于再生水资源利用的相关指导意见，天津市一方面积极强化再生水综合利用课题研究，先后由天津市农业环境监测站、天津大学等承担了相应的课题研究，积极推进相关项目研究，并取得了一系列的研究成果。另一方面，天津市积极推行成果转化及应用，先后在北辰区、河西区、武清区等建立再生水利用示范基地，成功将再生水应用到城市绿化、园林建设、公厕用水、供热用水、环卫用水及绿地灌溉等诸多领域。针对再生水农业灌溉领域的应用，天津市武清区依托区域内污水处理厂，实现了污水处理再利用的目标，再生水通过存储塘实现对武清区近150 hm2农田灌溉。同时，武清区环保部门采购安装先进环保监测设备，并配以严格监测管理制度，经过长达2年数据检测与监测，农田土壤及农产品各项检测指标达标率100%，充分说明再生水用于农业灌溉的可行性。

2 再生水灌溉农作物重金属检测

2.1 试验用水

此次试验选取的再生水为天津市某污水处理厂二沉池出水，借助连续微过滤技术+臭氧消毒工艺对再生水进行二次深度处理；清水选用当地井水。通过检测，再生水与清水均符合国家及天津市相关的农业灌溉用水标准。

2.2 供试作物

选取黄瓜、西红柿、萝卜、圆白菜、小麦及玉米作为试验农作物。上述试验农作物种子全部选用京津冀地区相关的研究所，且具备上市销售5年时间。

2.3 方法

（1）针对试验农作物的生长环境，分为大棚种植和农田种植两种方式。黄瓜、圆白菜、西红柿、萝卜采用大棚种植的方式，玉米和小麦采用农田种植的方式。其中，大棚采用塑料薄膜覆盖以避免雨水影响。同时，大棚内分为2 个灌溉区域，试验区与对比区，二者之间的距离保持在2 m 以上，以避免水源相互影响。玉米与小麦种植农田同样分为2 个灌溉区域，试验区与对比区，二者之间距离保持在2 m 以上。上述相应的种植区域均采用相同的灌溉标准，即确保灌溉时长与水量一致。等这些农作物成熟的时候，分别选其食用部分作为样本进行试验检测。

（2）选择农作物样本时，应从不同灌溉区域同一部分中抽取蔬菜；同一灌溉区域作物，应同时从多株农作物上取样，然后将所采集的同一灌溉区域所有样品均匀混合成一个样品，放入聚乙烯样品袋中，送往实验室检查。样品用蒸馏水和自来水反复冲洗，洗涤后沥干水分等待测定检验。需要注意取样时应采集成熟的农作物。

（3）把玉米和小麦碾碎，首先通过20 目筛筛选，然后用聚乙烯样品袋包装密封存储。如果是植物样品，应使用食品加工机将其加工成单一的植物悬浮液，并储存在聚乙烯袋中以待检测。如果使用干泡沫法消化作物样品，应采取以下步骤：取1～5 g 样品，小火加热使其碳化直至无烟产生，随后转至到500 ℃马弗炉中使其灰化；冷却8 h，将灰分溶于硝酸中，准备25 mL清洁的容量瓶，吸入一滴样品消化液，用少量蒸馏水冲洗玻璃杯数次，将洗涤液放入容量瓶中，用搅拌棒充分搅拌，使其搅拌均匀，待检。

2.4 检测结果

在对上述农作物样本进行重金属含量检测时，可以参考国家标准规定的检测方法，具体检测结果如表1所示。

表1 井水和再生水灌溉的样本作物中重金属含量mg·kg-1

由结果可以看出，采用再生水和清水的农作物中所含的重金属量都是符合国家相关检测标准的。与清水灌溉检测结果不同，使用再生水灌溉农作物，其重金属的含量一定程度上呈现增高的趋势，但是其含量也都在国家相关标准规定的安全指标范围之内，且统计学无差异。因此推断，使用再生水对农作物进行灌溉，对农作物的重金属含量并没有什么影响，具备使用再生水对农作物进行灌溉的条件。

3 天津市再生水灌溉存在的问题及对策

3.1 天津市再生水问题分析概述

3.1.1 水资源的开发利用是最突出问题

天津是水资源匮乏型城市，水资源严重短缺。根据政府多年数据统计，天津市近几年平均地表水资源量约为10.65 亿m3，浅层地下水资源量590 亿m3。经过反复验证计算，水资源总量仅为15.69 亿m3，人均水资源不足160 m3，即使计算外调及入境水资源，人均水资源也不足370 m3，相对而言，我国人均水资源占有量约为2 100 m3，而世界公认的缺水警戒线为每人1 000 m3。

目前，天津市主要供水资源来源于引滦入津和引黄济津两大水利民心工程。城市供水的独特性和脆弱性是显而易见的。滦河供水难以满足城市工业和生活用水需求，农村供水主要由地下水、内河和当地地表水组成，农业缺水严重。基本生态用水难以管理。即使南水北调工程实施后，农业生态缺水的局面也难以改变。近几年供水供需平衡后，全市用水量缺口高达13 亿m3，其中城镇缺口为4 亿m3，农业生态缺口9 亿m3。天津市水资源分布不均，导致天津市水资源短缺问题愈发凸显。作为经济相对发达的南部区域，水资源人均占有量明显低于北部区域。当地地表水每年仅占全市的35%，可利用地下水占全市的21%，已成为全市最稀缺的区域。南部区域包括滨海新区、静海县、宁河县等9 个区组成，农业灌溉面积270 万m3。根据需水量预测，南部农业灌溉需求约10 亿m3。生态需水量不低于2.09 亿m3，但目前农业需水量仅为3.45 亿m3，缺水量为668 m3，生态供水量仅为2 亿m3，占比需水量不足10%。其中，农业生态水资源紧缺近9 亿m3，南部已成为天津市农业生态水资源最紧缺的地区，如表2所示，天津市供水将“横纵并举”，水资源量和水安全水平将大大提高，中心城区缺水问题将得到解决，新区和滨海城原则上将得到解决。但由于河流水资源的限制，农业生态供水难以实现。现有供水系统不变，可用水量没有增加，现状水位基本不变，缺水问题将继续存在。

表2 天津市南部地区各区县农业、生态水资源情况调查表

3.1.2 滞后的再生水回用配套工程

长期以来，人们对废水资源的性质和再利用的潜力、废水处理与再利用之间不平衡以及水资源再利用配套项目落后发展等问题认识不清，缺乏协同效应，影响了再生水的大规模利用。天津地区新建了纪庄子、东郊、咸阳路三座污水处理厂，日处理能力139 万t，经处理的再生水水质基本满足农业灌溉用水的标准和要求。但是，由于缺乏对再处理用水项目的支持，河道的形成和二次污染治理的措施仍然滞后。因此，生态效应导致天津市难以实现再生水再利用的被动局面和生态真空。同时，居民楼存在入住率较低、水管空置等不正常现象，导致用水量低的尴尬局面，市区已建成的回采水管不到三分之一，难以恢复供水能力。

3.1.3 鼓励和促进的扶持政策未能落实

天津的再生水资源尚未纳入单一的水资源管理框架。国家没有强制管理制度，农业和生态用水的战略地位没有确立，缺乏可信的投资保障和有效的落实措施，直接影响该地区免费用水的积极性。农业再生水和生态再生水的主要利用方式尚未开放。根据国家产业政策，对于使用再生水企业，可以考虑给予财政补贴及税收优惠等政策安排。

3.2 发展对策

虽然短期再生水灌溉下，作物中重金属的含量符合国家相关标准的要求，但长期使用再生水灌溉农田，土壤和农作物中重金属残留超标的风险，还需要进一步检验。同时，为进一步规范再生水在农业灌溉中的应用，应该重点从以下几个方面进行完善。

3.2.1 加大再生水农业灌溉配套设施投入

伴随着目前农田种植范围的逐渐增加，再生水农业灌溉的输送距离逐渐加大，甚至已经超出现有再生水灌溉设备的辐射范围。为此，一方面应该积极优化现有再生水灌溉设备，增设中转设备，对再生水进行储存及远距离输送。另一方面，积极提升再生水灌溉设备的节水率，例如增设喷灌、滴灌等灌溉节水设备，实现再生水的高效利用。此外，针对再生水农业灌溉规范知识与使用标准，应该强化知识宣传与技术指导，提升农民农业生产知识和生产技能。

3.2.2 提升农业环保人员技术水平和素质建设

再生水用于农业灌溉的重要基础便是再生水水质达标。为此，国家应该借助相应的奖励措施及扶持政策，组织各级农业部门积极开展专业人才培训，建立完善的人才培养机制，不遗余力地提升农业管理人员对再生水检测与监测综合能力。例如，定期组织相关人员进行专业知识培训，邀请厂家进行专业设备培训与指导，强化相关技术与管理经验的交流与融合，以此提升相关管理人员的综合技能，进而实现对再生水水质的监测与管理效力，充分保障再生水水质符合农业灌溉的标准与要求。

3.2.3 完善农业再生水灌溉的运行机制

再生水在农业灌溉中的高效应用，需要多个政府部门的协同配合。为此，各地应该结合自身的具体情况，因地制宜地制定符合自身发展现状的再生水运行管理机制。具体而言，农业部门作为再生水农业灌溉应用的主要管理部门，应该承担更多的职责，例如再生水水源供给方面、再生水水价制定及补贴方面，只有在保障再生水供水能力充足的基础之上，保障再生水水价明显低于河水、地下水的前提之下，农民选择再生水的积极性方可有效提升。水利部门应配合农业部门做好农田再生水灌溉设施的建设、更新以及完善工作。环保部门应该将工作重点放在再生水水质检测与监测方面，充分保障再生水水质符合国家及地方相关标准。

3.2.4 发挥政府职能作用

为了进一步促进再生水的研究和应用，相关部门应在解决非技术性因素方面发挥重要作用，特别是制定适当的扶持政策。

（1）鼓励广大投资者积极参与我国水资源开发，这样可以缓解国家资金不足的问题，支持水电工程建设。政府应在税收、贷款等方面给予适当的优惠或补贴，为这些项目提供适当的信贷或其他形式的赠款，以便更好地吸引各种参与资金。

（2）从政府的角度，宣传和推广再生水的使用，以及介绍再生水的使用对消费者的好处以及对环境的保护作用。这里的消费者指的是再生水的潜在用户，如能源、化工、矿业等耗水量高的企业。更重要的是，政府应该采取积极的态度，在配套公共工程中使用再生水用于灌溉，如景观用水、绿化用水、消防用水等。

（3）提高自来水使用成本或限制自来水使用。政府可以提高自来水价格，来提升消费者对再生水使用的积极性；也可以限制自来水的使用，例如为自来水的使用设定配额或上限，这样多种举措并行，就一定能够有效地促进再生水的应用。

4 结语

随着可再生水灌溉技术和方案不断改进和完善，可再生水在灌溉领域得以迅速发展。此外，政府在污水处理设施方面的投入也在不断加大，再辅以相应的政策扶持，可再生水资源的应用领域也在不断扩大，这将是解决水资源短缺和促进农业可持续发展的一个重要因素。同时，坚信政府会加大科技方面投资，引导再生水资源的安全使用，完善其技术支撑体系建设，为天津市水资源再利用的发展奠定坚实的基础。