巴基斯坦农地污水处理与利用情况回顾外文翻译资料

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巴基斯坦农地污水处理与利用情况回顾

摘要：

生态污水广泛应用于发展中国家城市地区的农业用地，以满足缺水需求。虽然这是植物营养的良好来源，但这种污水也会增加对土壤的重金属负荷，这可能会影响食物链。排污污染土壤的管理方案包括加入无毒化合物如石灰，硫酸钙和有机物质，形成不溶性金属络合物，从而降低植物的金属植物利用度。在本文中，我们回顾了不同地点污水灌溉质量的变化及其对土壤和蔬菜质量的影响。虽然污水来源的质量变化很大，但从食品行业来看，灌溉相对来说比较安全。相比之下，从纺织，染色，压延，钢铁工业，医院和临床实验室收集的样品，铸造厂和制革厂在可溶性盐，钠吸附比和重金属如锌，铜，铁，锰，镍，钴和镉。主要排水渠污水排放量优于行业排污口，但灌溉仍不安全。一般来说，与植物叶片相比，记录到水果和植物根中金属的积累较高。蔬菜（水果和/或叶子）的食用部分积累的金属超过许可限度，尽管土壤含有碳酸氢二亚乙基三胺五乙酸可萃取金属在安全范围内。无论如何，需要进一步的科学调查来确保安全的管理策略。镉似乎是最危险的金属，特别是叶菜类。建议避免在任何地方的污水灌溉区进行绿叶蔬菜种植，限制其进入食物链。

关键词：污染，重金属，灌溉，土壤质量，蔬菜

城市污水（污水）在农业中的使用是一个世纪以来的做法，由于水资源短缺，近来在世界许多地方，特别是干旱和半干旱地区受到重新关注。 污水或污水是指未经处理的城市，包括工业和废水。 高含水量和鞣剂工业化对现有水土资源造成巨大压力; 造成大量污水排放。 城市和城郊农业，即使在遥远的下游农村地区，这些用途引起重大经济活动，支持贫困农民的生计，也改变了环境质量，造成了废水利用的增加。 在治疗和安全处理设施有限或不存在的国家，污水用于灌溉饲料，观赏植物和粮食作物，包括蔬菜。

在几乎所有曾经排污系统的巴基斯坦城镇，污水直接用于约32500公顷的灌溉（Ensink等，2004），但没有明确规定哪些作物可以用污水灌溉。灌溉蔬菜通常是在附近城市市场获得高价格的常见作物。用于灌溉的污水由于农民的供应和营养含量的可靠性而受到重视。在某些情况下，污水由市政府拍卖，通常是一群富有的农民，然后把他们的田地出租给贫穷的无地农民。 Ensink等（2004年）估计，巴基斯坦污水处理用户农民的平均毛利率为173公顷，高于使用运河水的农民约43万公顷，主要是因为种植面积较大，培育高价值作物的能力。在这种情况下，污水处理当局和农民能够获得高可用的营养成分可靠的供水被认为是一种双赢的局面。人口迅速增长，生理盐水和/或酸洗地下水，灌溉配水系统不佳，经常性干旱等问题也增加了运河缺水问题，因此城市农业污水的使用已经成为常见的做法。虽然污水的实际组成可能不同，但污水含有有机和无机化合物，包括营养物质如氮（N），磷（P），钾（K），有毒化学物质（包括重金属）和病原体（Hussain et al。，2002）。

巴基斯坦的污染负荷

随着生活方式和生活水平的提高，使用金属及其作为废物和/或副产品的排放量以惊人的速度增长。期望这种对金属使用的需求将会持续增长。由于土壤是所有类型材料的水槽，金属最终将通过这种材料到达土壤，地下水，植物和动物，通常被称为土壤 - 水 - 植物 - 动物系统。对巴基斯坦三个主要城市的鉴定纸浆，化学品，石油化工，修复，金属加工，食品加工和纺织工业作为巴基斯坦污染的主要贡献者的调查（工发组织，2000年）。这些行业产生的一些废物是可生物降解的，但许多化合物不易降解，并会对环境造成潜在的损害。在费萨拉巴德，卡拉奇和谢赫普拉的行业来源收集的有限数据显示，所有工业单位排放的污染物排放量超过了巴基斯坦的国家环境质量标准（NEQS）。这些对环境的高污染负荷对地表以及次土壤水构成严重威胁（工发组织，2000年）。巴基斯坦四个省的生物需氧量（BOD），可溶性盐，氮，磷排放量估算的污染负荷见表一。这个情况是可怕的，要求社会立即采取一致的控制措施。这是因为这种污水应用引起的灌溉区污染物排放成本将远远高于其处理来源。这个估计的污染表明，在生长季节，污水对作物的施用量可能超过氮肥和磷肥需求。当作物需要的时候，污水处理应用可能会导致硝酸盐 - 氮的浸出，从而污染地下水，由于过度灌溉而进一步恶化，从大部分自由排水中收获更多的营养物质。当植物营养需求不符合灌溉需要时，灌溉水中营养物质的存在可能是有问题的（Asano和Pettygrove，1987）。污水中的高可溶性盐对巴基斯坦灌溉农业构成重大威胁。在最理想的条件下，植物通过灌溉水除去不到10％的盐（Oster和Rhoades，1985）。因此，为了维持生长，盐必须从根区浸出。在半干旱和干旱气候盛行的巴基斯坦，在没有浸出的情况下继续灌溉这种污水可能会使次生土壤盐度达到抑制作物生长的水平。添加更多的水比农作物使用的常见耕作方式似乎很有利于通过更好的浸出来规避这个问题。

质量优劣

根据1998年人口普查计算，巴基斯坦14个主要城市的污水排放总量约为1.83times;107立方米，年均增长率为1.83times;107立方米（粮农组织，2002年）。污水作物灌溉的可接受标准通常基于：i）总可溶性盐，TSS（以电导率，EC测定），钠吸附比（SAR），残留碳酸钠（RSC）和离子比例，以及ii）土壤和作物类型，降雨量，季节和作物生长阶段的痕量金属（Pb，Ni，Se，Cd，Zn，Cu，Fe，As，Hg和Cr）。（AyersandWestcot，1985）。其他参数等级化学氧化物（COD）不考虑生物需氧量（BOD），硬度和病原体。在包括巴基斯坦在内的发展中国家的许多城市，存在所有上述成分被释放的行业混合物，但时间和空间的集中度可能会有很大差异。

化学成分

EC，pH，SAR和RSC。从居民区出来的排放通常混合稀释。因此，排放的质量将取决于两个来源的比例。由于高EC，SAR，RSC和几种金属含量的升高，排水渠中的污水不能用于灌溉，这需要特定的管理策略（表II）。

营养元素污水中常见的污染物是溶解有机碳（DOC）和无机植物营养物质。 DOC的来源可以影响其他营养物质的生物利用度。来自污水的DOC可能比DOC污水处理厂或食品加工业的污染物更容易分解（Ramirez-Fuentes等，2002）。废水中悬浮的，胶体和溶解的固体含有主要的植物营养物质（N，P和K），并且还含有痕量的营养物质（如Cu，Fe和Zn）。原始废水中的总氮，钾，磷浓度通常分别为10-100,1-25和10-40 mg L-1（Hussain et al。，2002）。分别在费萨拉巴德40厘米的污水灌溉施用的N，P和K的数量分别为116至195,7至21和108至249 kg ha-1（Ibrahim和Salmon，1992年）。这些数量的N和K对于任何作物都是非常有效的，而P的量很低，并且需要补充。由于通过污水施用的磷是100％可溶的，因此其可利用性通常比通过肥料施用的P高得多。在哈罗纳巴德（巴基斯坦）进行的另一项研究中，通过污水灌溉将土壤中的N，P和K分别添加到2030年，1110年和1580 kg ha-1的N，P和K（Ensink等，2002）。通过污水灌溉施用的营养物质的效率范围为N，140％至920％，P为20％至790％，K为125％至930％，取决于作物类型和施用的污水量（Ensink et al。，2002 ）。同样，白沙瓦城市污水的总氮浓度为6.95〜10.29 mg L-1（Pak-EPA-OECC，2004），农民将其用于灌溉，作为NPK肥料的替代品，一般更喜欢运河灌溉。金属。巴基斯坦的大部分工业都排放了含有不同浓度重金属的未经处理的废物。由于工业和废水之间没有隔离现象，排水系统带有混合污水。金属浓度因巴基斯坦工业类型而异，只有食品行业通常被认为是对作物安全的。三种金属，Cd，Cr和Pb的来源特别有意义，因为它们在用污水灌溉的蔬菜田中的浓度接近植物毒性水平（Hussain，2000; Qadir等，2000）。镉是最有可能对生产质量产生不利影响的污水中的金属，因为它可以以可能超过食品安全限值的浓度容易地积聚在作物植物的可食用部分（McLaughlin等，2006）。 Qadir等（2000）发现，费萨拉巴德污水中的Cd浓度比灌溉用水允许的0.01 mg L-1允许限值高3倍（Ayers and Westcot，1985）。其他一些研究表明，巴基斯坦主要城市的工业废水含量高于允许限度（Hussain et al。，2006; Khan et al。，2007; Murtaza et al。，2008）。 Tariq et al。 （2006年）报道，白沙瓦市主要污水处理厂的废水中Pb，Cr含量超出许可EPA（环保署）限值，与Pak-EPA / OECC（巴基斯坦环境保护署和海外环境合作组织）达成一致中心）2004年发布的白沙瓦市报告。 Hussain（2000）和Hussain et al。 （2006）认为，四处主要污水排放源对费萨拉巴德周边的城市蔬菜场进行了灌溉，其浓度比EPA和拉合尔旁遮普工程学院规定的允许限值高出2-10倍。汗等（2007）报道，粮农组织（Ayers and Westcot，1985）建立的现场污水中的Cr含量是临界值的15倍。因此，在没有事先处理的情况下使用这种污水处理成为可疑，可能会导致土壤和农产品质量下降。病原体。病原性污染（细菌或病毒）主要与生活污水有关。通常将大肠杆菌作为病原体污染的指示生物。 1985年，世界银行，联合国环境规划署（环境规划署），联合国开发计划署（UNDP）和世界卫生组织（WHO）的专家就巴基斯坦三个城市（JICAPak）为原料消费作物制定了灌溉用水质量建议-EPA，2001）。强调大肠杆菌和蠕虫卵数应分别le;10和le;0.01mL-1。在哈罗纳巴德和费萨拉巴德市污水中，粪大肠杆菌分别为6.3times;107和1times;108，蠕虫卵分别为100和763（Ensink等，2004）。任何这些病原体的水传染病的风险主要取决于病原体的数量和种类，水体内的分布，感染剂量，暴露人群的易感性，

巴基斯坦农业用地利用

实例探究

来源废水中的金属离子浓度

废水的金属浓度有很大变化，取决于加工业和污水排放的类型（表三）。 食品工业废水的金属含量低于其他行业。 一般来说，污水中的金属浓度略低于Ayers和Westcot（1985）提出的安全限度，但连续使用可能导致表面土壤中的积累，从那里发生有限的金属运动到底土。

废水处理质量标准及其在农作物中的应用

污水中的几个元素（B，Cu，Fe，Mn和Zn）是必需营养元素，低浓度可促进植物生长。然而，高浓度的所有微量元素都会对作物产生毒副作用。由于在巴基斯坦从未对蔬菜中金属的极限进行调查，研究人员通常遵循世卫组织的限制。 Pak-EPA的NEQS主要集中在基础上。 NEQS禁止稀释，但这可以很容易地绕过（工发组织，2000年）。巴基斯坦工业废水标准体系对实际环境条件和由于使用基于浓度的标准而造成的不利成本结构相对不敏感。这使得污染者通过稀释来达到标准，并鼓励重工业化地区的地下水过度采样。不幸的是，巴基斯坦的环境管理工作还没有确定环境水质标准，这就是减少污染的目标。因此，行业有时会受到违反世界卫生组织环境标准（UNIDO，2000）排放标准的惩罚。这些标准的制定和合理化将使公司在实现有意义的污染减排目标方面更具灵活性。

土壤对土壤质量的影响

物理性质

虽然金属似乎对土壤物理性质没有直接的影响，但污水EC，SAR和RSC对土壤物理性质如渗透，土壤渗透性，水力传导性，土壤结构和土壤强度都有很大的不利影响。在正常场地长时间使用高EC，SAR和RSC水可能导致土壤溶解，从而通过土壤物理学的干扰降低了土壤生产力和沙漠化（Perez-Sirvent et al。，2003）。在巴基斯坦，缺乏关于污水灌溉短期和长期效益的土壤物理性质的科学研究。

化学性质

费萨拉巴德附近的土壤大部分是钙质的，质地上的沙质壤土，反应中的碱性，非碱性（饱和土糊提取物的电导率，ECe，lt;4.0dS m-1），非钠（钠吸附比，SAR，lt;13.2）和含有0.4％-0.8％的有机物质。然而，接受污水的土壤的pH值（饱和糊状物的pH），ECe和SAR显着高于附近灌溉的灌溉水（表IV）。

表6给出了NH4HCO3-DTPA（AB-DTPA）可萃取（植物可获得的）金属，土壤中金属的正常范围和毒性水平。 可植入土壤金属与金属类型不同。 一些金属（Zn，Ni，Mn，Cu和Fe）在允许的限度内，有些金属（Cd，Pb和Cr）接近植物毒素水平（Cd，Pb和Cr）。 在安全限度内的浓度最有可能是由于金属输入量低（表IV和V），通过污水连续添加DOC，并且由于金属和金属 - 粘土/有机物相互作用而将金属转化为不可用形式 /复合

在费萨拉巴德的一项研究中，上部0.15 m土壤中可提取的Cd浓度范围为0.25至0.34 mg kg-1，平均值为0.29 mg kg-1，即其允许限度的3倍（Qadir et al。 ，2000）。与该渠道水灌溉土壤相比，费萨拉巴德和白沙瓦附近的污水灌溉的蔬菜田含有显着较高的Pb和/或Cr浓度（Hussain et al。，2006; Khan et al。，2007）。否则母材中这些金属的背景水平远低于记录的（Aziz，2007），表明人为输入。几种金属的浓度最高在20厘米（表IV），但随着深度减少（数据未给出）;金属分布模式在植物摄取风险方面具有实际意义。可以推断，虽然深层地下水（gt; 9-10米）可能不会被连续和长期使用原污水灌溉污染，但浅层地下水（即高达2米的土壤深度）可能受到污染（Sharma et al。 ，2

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