杨金忠－再生水灌溉条件下氮素转化运移的试验与理论研究.ppt

再生水灌溉条件下氮素转化运移的试验与理论研究 杨金忠 王丽影 程先军 黄冠华 武汉大学 中国水科院 中国农业大学 1、再生水资源及利用 1、再生水资源及利用 2030年以前，尚有15％以上的污水不能得到处理，利用污水进行灌溉将在所难免 我国2030年和2050年城镇工业污水和生活污水的排放量将达到（850－1060）亿方和（1100－1500亿方）(工程院水资源战略研究) 2030年和2050年污水处理后得到再生水（680－850）亿方和（1000－1450）亿方 需要研究再生水的灌溉回用和污水灌溉对环境的影响,发展可持续发展的灌溉技术方法 1、再生水资源及利用 1、再生水资源及利用 目前污水灌溉存在的主要问题是灌溉水质超标，1998年全国污水处理率不足30％，大部分未经处理直接排放 污灌前普遍缺少必要的污水预处理措施 污水灌溉系统的污染去除率很高，通过污水的利用，很多必须通过深度处理的有害元素，作为植物养料的形式被吸收 1、再生水资源及利用 1、再生水资源及利用 1、再生水资源及利用 经农田灌溉后，污水净化率可达70%～90% 1、再生水资源及利用 污水处理率低，一级处理30％，二级15％，建成的处理厂满负荷率1/3 直接引用过量废污水灌溉农田，会造成土壤污染 由于污水灌溉不当，很多污水灌区已对浅层地下水水质造成污染 污水灌溉监控、管理体系不健全，污灌面积盲目发展 污水灌溉已成为我国农村水环境恶化的三大原因之一，直接危害着污灌区的饮水及食物安全 污水灌溉研究严重滞后 在国家项目的支持下开展了部分实验研究 Nitrogen_2D模型 发展为区域的三维模型 模型检验 土壤含水量剖面和变化过程 硝态氮、氨态氮浓度坡面分布 数值实验分析 氮、磷去向的定量分析 铵态氮随污水进入土壤后，约49％发生硝化反应生成硝态氮，氨态氮中一小部分被根系直接吸收 经硝化反应生成的硝态氮，47％被作物吸收，25％通过反硝化反应损失，28％残留在土层中，淋溶较少 模型中忽略了速效磷的转化，污水中的磷约12.3％被根系吸收，其余大部分保留在土壤表层 施入土壤的铵态氮肥，由于吸附性较强，大部分经硝化作用被氧化成硝态氮，而使硝态氮肥成为被作物吸收利用的主要形态 土壤氮肥的主要损失途径是反硝化损失，约占总施肥量的12.6％ 需要进一步研究的问题 ?再生水灌溉对地下水、土壤影响的分析预测 再生水灌条件下污染物转化运移规律 土壤对于污水中氮磷的吸收 作物对于氮、磷的吸收规律 再生水灌溉中细菌、病毒的转化运移 土壤及作物对重金属的吸收、积累及转化 污灌区区域地下水和土壤水质污染预测技术 需要进一步研究的问题 污水灌溉的演化过程研究 通过历史观测资料，研究污灌过程中的污水水质、土壤状况、地下水水质变化、作物产量及作物质量、污灌面积变化、污灌引水量变化 大田作物污水灌溉技术及最佳灌溉模式研究 污清混灌、污清轮灌、污水灌溉时间及灌水量 不同污水水质的灌溉制度 灌溉土壤类型对于灌溉制度的影响 污灌区地下水位控制和地下水开发利用技术 需要进一步研究的问题 污水灌溉对作物品质的影响研究 劣质水灌溉对代表性作物营养品质的影响及生理机理 作物产量、作物质量、作物形态变化与污水质量的关系 作物品质与土壤质量的关系 不同土壤一植物系统对污水中有机物及主要有害物质的安全承受量 武汉大学灌排试验场再生水灌溉模拟分析： 三个重复，一个对比。小麦 水分、氨态氮、硝态氮、磷 3.67 速效磷 18.01 16.77 硝态氮 10.12 33.85 0.532 铵态氮 3 (25g /m2) 1.69 速效磷 16.75 14.46 硝态氮 10.12 28.89 0.393 铵态氮 1 (15g /m2) 0.582 速效磷 14.86 10.97 硝态氮 10.12 21.41 0.186 铵态氮 对照 (0g /m2) 矿化 反硝化 硝化 根系吸收 方案 5、需要进一步研究的问题 中国第四届水问题论坛， 郑州 */41 * 1、再生水资源及利用 污水状况 全国污水排放量635亿方 工业： 66％ 生活、城镇：34％ 发展趋势 ? 黄淮海流域污水排放和回用量 发展趋势 129.72 0.40 324.31 0.96 339 2050 89.54 0.37 189.17 0.83 227 2030 32.51 0.33 97.80 0.60 163 2010 9.37 0.22 42.60 0.30 142 1997 回用量 回用率 处理量 污水处理率 污水排放量 年份 利用现状 ? ? 污水灌溉面积逐年增长，目前已经达到5000多万亩 利用现状 ? 污水灌溉的农田主要集中在水资源严重短缺的海、辽、黄、淮四大流域，约占