城市污水灌溉對(duì)生菜生長(zhǎng)的影響
——以?？谑泄鹆盅蠼?jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)為例

潘盈熹

（北京中醫(yī)藥大學(xué)，北京 102488）

1 研究背景

由于監(jiān)管不力，城市郊區(qū)的小型居住區(qū)將未經(jīng)處理的生活污水直接排放至附近溝渠的現(xiàn)象隨處可見(jiàn)。而郊區(qū)菜農(nóng)為圖方便，往往就地取材，從菜地周邊的溝渠引水進(jìn)行灌溉。溝渠中的水即為大家常說(shuō)的生活污水。生活污水主要是城市居民生活產(chǎn)生的洗衣、洗菜等洗滌污水和糞便。這些污水中病原體的數(shù)量數(shù)以萬(wàn)計(jì)，污水成分中水占90%以上，其余是各種固體的復(fù)合污染物，如病菌、重金屬、農(nóng)藥、懸浮物等，危害性極大。這些有毒物質(zhì)可引發(fā)霍亂、傷寒、寄生蟲(chóng)病等疾病，更有甚者會(huì)致畸、致癌。因此，生活污水的隨意排放對(duì)水資源、周邊土壤環(huán)境質(zhì)量造成了極大破壞。

海南省?？谑泄鹆盅笫袌?chǎng)對(duì)面的一條臭水溝臭氣熏天，其惡臭味直接影響到了周邊居民的生活。接到居民投訴，當(dāng)?shù)丨h(huán)保志愿者成員對(duì)此進(jìn)行調(diào)查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，不足百米的水溝上漂浮著大量周邊居民隨意傾倒的各種生活垃圾。據(jù)周邊居民反映，這條小河原來(lái)是清澈見(jiàn)底的，但近年來(lái)，隨著周邊小區(qū)建成，生活污水隨意排放，導(dǎo)致水質(zhì)下降，魚(yú)蝦減少，加之一些無(wú)德居民向河里傾倒垃圾，長(zhǎng)期無(wú)人清理，于是變成了現(xiàn)在的臭水溝。從橋上可以清晰看見(jiàn)，水溝的另一側(cè)是大片的菜地，菜農(nóng)直接從小河中汲水灌溉。據(jù)了解，這里種植的蔬菜主要供應(yīng)?？谑袇^(qū)。市民食用這些用污水澆灌種出來(lái)的蔬菜是否安全還有待驗(yàn)證，因此，筆者特開(kāi)展試驗(yàn)來(lái)進(jìn)行探究。

2 試驗(yàn)思路與方法

2.1 研究思路

以海口市桂林洋經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)一個(gè)污水排放口的溝渠水源樣品為試驗(yàn)對(duì)象，以清水為對(duì)照，對(duì)生菜種子進(jìn)行培植，觀(guān)察生菜的生長(zhǎng)情況，研究城市污水對(duì)生菜生長(zhǎng)產(chǎn)生的影響。

2.2 研究方法

采用室內(nèi)培植方法培育生菜。在室內(nèi)，選擇生菜種子，分成試驗(yàn)組和對(duì)照組2組，分別用污水和清水進(jìn)行澆灌培植，每天澆灌2 次，觀(guān)察2 組種子發(fā)芽率、幼苗長(zhǎng)勢(shì)等，并進(jìn)行記錄統(tǒng)計(jì)。生長(zhǎng)45 d后，將試驗(yàn)組與對(duì)照組生菜樣本進(jìn)行微量元素測(cè)定，對(duì)比試驗(yàn)組與對(duì)照組生菜的營(yíng)養(yǎng)元素差別，分析污水灌溉對(duì)生菜生長(zhǎng)形態(tài)指標(biāo)和營(yíng)養(yǎng)成分的影響。

2.3 試驗(yàn)過(guò)程

試驗(yàn)材料包括生菜種子、桂林洋水溝污水、清水、花盆、繩子、直尺和塑料勺子等。

首先，選取4 個(gè)相同的花盆，用相同的泥土填滿(mǎn)，分試驗(yàn)組和對(duì)照組2組，做好標(biāo)記。其次，播種數(shù)量相同的生菜種子，取桂林洋水溝污水2桶，給試驗(yàn)組和對(duì)照組分別澆污水和清水，早晚2次。再次，觀(guān)察記錄生菜發(fā)芽情況，填寫(xiě)《生菜種子發(fā)芽情況記錄單》；觀(guān)察幼苗長(zhǎng)勢(shì)，測(cè)量株高、直徑，并填寫(xiě)《生菜的生長(zhǎng)狀況記錄單》；45 d 后對(duì)試驗(yàn)組與對(duì)照組生菜進(jìn)行微量元素測(cè)定。最后，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)、分析結(jié)果。

3 試驗(yàn)項(xiàng)目與結(jié)果

3.1 試驗(yàn)項(xiàng)目

3.1.1 觀(guān)察生菜發(fā)芽情況。選取4 個(gè)花盆，分2 組，標(biāo)記好對(duì)照組和試驗(yàn)組。分別在2組花盆內(nèi)撒相同數(shù)量的生菜種子，每天堅(jiān)持用塑料勺子給2 盆對(duì)照組生菜澆清水，7:00 各半勺，18:00 各半勺；給2 盆試驗(yàn)組生菜澆桂林洋水溝污水，7:00各半勺，18:00各半勺，觀(guān)察生菜發(fā)芽情況。

3.1.2 觀(guān)察生菜幼苗長(zhǎng)勢(shì)情況。生菜種子出苗之后，每天繼續(xù)分別用清水和污水澆灌，并使其繼續(xù)在陽(yáng)光下生長(zhǎng)，觀(guān)察并比較試驗(yàn)組與對(duì)照組生菜的生長(zhǎng)狀況，測(cè)量幼苗株高和直徑，并記錄數(shù)據(jù)。

3.1.3 檢測(cè)生菜中微量元素含量。生長(zhǎng)45 d 后，將試驗(yàn)組與對(duì)照組生菜樣本委托中國(guó)熱帶農(nóng)業(yè)科學(xué)院光譜（Spectrum）實(shí)驗(yàn)室，采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀（ICPMS）檢測(cè)樣品的微量元素，對(duì)比試驗(yàn)組與對(duì)照組生菜的營(yíng)養(yǎng)元素差別。

3.2 結(jié)果與分析

3.2.1 生菜發(fā)芽率。對(duì)照組與試驗(yàn)組的生菜種子發(fā)芽情況如表1所示。由表1可知，對(duì)照組與試驗(yàn)組的生菜種子出苗時(shí)間接近，播種1 d 后接近50%的種子發(fā)芽，播種2 d后超過(guò)90%的種子發(fā)芽。同時(shí)，對(duì)照組與試驗(yàn)組生菜種子的發(fā)芽率接近，對(duì)照組生菜種子的平均發(fā)芽率為91.25%，試驗(yàn)組生菜種子的平均發(fā)芽率為92.50%，試驗(yàn)組生菜種子的平均發(fā)芽率略高于對(duì)照組。

表1 生菜種子發(fā)芽情況

3.2.2 生菜長(zhǎng)勢(shì)。對(duì)照組與試驗(yàn)組生菜幼苗長(zhǎng)勢(shì)如表2 所示。由表2 可知，初期，用污水澆灌的試驗(yàn)組生菜長(zhǎng)勢(shì)比對(duì)照組生菜快，試驗(yàn)組生菜的株高、直徑明顯高/大于對(duì)照組生菜；中期，試驗(yàn)組生菜和對(duì)照組生菜長(zhǎng)勢(shì)接近；后期，對(duì)照組生菜長(zhǎng)勢(shì)較快，對(duì)照組生菜的株高、直徑明顯高/大于試驗(yàn)組生菜。

表2 生菜的生長(zhǎng)狀況記錄單

3.2.3 生菜微量元素。對(duì)照組與試驗(yàn)組的生菜微量元素測(cè)量結(jié)果如表3所示。由表3可知，試驗(yàn)組生菜中的砷、鎳、鋅含量明顯大于對(duì)照組；而鎘、鉻、銅和鉛含量低于對(duì)照組。因此，污水與清水澆灌培育的生菜的營(yíng)養(yǎng)成分差異較大。

表3 生菜微量元素測(cè)量結(jié)果 μg/g

4 研究結(jié)論、建議與展望

4.1 研究結(jié)論

在同樣灌水量條件下，水質(zhì)是影響生菜生長(zhǎng)發(fā)育的重要因素之一。對(duì)照組與試驗(yàn)組生菜種子出苗時(shí)間接近，且生菜種子發(fā)芽率接近，試驗(yàn)組生菜種子的平均發(fā)芽率為92.50%，對(duì)照組生菜種子的平均發(fā)芽率為91.25%，試驗(yàn)組生菜種子的平均發(fā)芽率略高于對(duì)照組。對(duì)照組與試驗(yàn)組生菜幼苗的株高和直徑隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)而增加，而且增加趨勢(shì)基本相似。污水澆灌的試驗(yàn)組幼苗在生長(zhǎng)初期長(zhǎng)勢(shì)高于清水澆灌的對(duì)照組，主要原因可能是污水中含有能促進(jìn)農(nóng)作物生長(zhǎng)的物質(zhì)元素，如豐富的鉀、氮、磷等元素［1］。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，污水灌溉在短期內(nèi)有益于生菜生長(zhǎng)。隨著生長(zhǎng)期的延長(zhǎng)，污水澆灌的試驗(yàn)組生菜長(zhǎng)勢(shì)漸漸與清水澆灌的對(duì)照組持平。試驗(yàn)后期，對(duì)照組生菜幼苗長(zhǎng)勢(shì)加快，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)對(duì)照組生菜的株高、直徑均高于試驗(yàn)組。出現(xiàn)這種情況的原因可能是生菜幼苗莖、葉生長(zhǎng)受到污水中的病菌等毒害物質(zhì)的不良影響，延緩了生菜幼苗的營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)進(jìn)程［2］。由此表明，長(zhǎng)期灌溉污水，其中的鉀、氮、磷等元素并沒(méi)有明顯促進(jìn)生菜生長(zhǎng)，原因之一是污水中化學(xué)需氧量（COD）較高，造成缺氧，影響了植物的呼吸作用。綜上所述，污水灌溉對(duì)生菜株高、直徑變化均有影響，污水灌溉初期生菜的平均株高和直徑高于對(duì)照組，但后期長(zhǎng)勢(shì)減慢，相比對(duì)照組各項(xiàng)指標(biāo)均有降低。這說(shuō)明污水中的有害元素在一定程度上抑制了生菜的后期生長(zhǎng)。

隨著人們收入水平的日益提高，城市每天需要消費(fèi)大量的蔬菜。近年來(lái)，有關(guān)蔬菜重金屬含量超標(biāo)的報(bào)道與日俱增，其中對(duì)人體健康危害最大的就是砷、鎳和鉛等重金屬，其含量超標(biāo)直接威脅食品安全。此次試驗(yàn)表明，試驗(yàn)組生菜中的砷、鎳、鋅含量明顯大于對(duì)照組，而鎘、鉻、銅和鉛含量低于對(duì)照組。因此，污水與清水澆灌的生菜營(yíng)養(yǎng)成分差異較大。試驗(yàn)組生菜的砷含量明顯大于對(duì)照組。砷是一種灰白色的非金屬元素，在自然界廣泛存在，是一種毒性很強(qiáng)的物質(zhì)，會(huì)嚴(yán)重影響動(dòng)物和人體的健康。少量攝入砷，可以促進(jìn)人體新陳代謝，但攝入超量的砷對(duì)人體有致癌作用，如導(dǎo)致皮膚癌和膀胱、腎、肝等內(nèi)臟器官癌變［3］。同時(shí)，砷在人體內(nèi)潛伏期長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年，嚴(yán)重威脅人體健康。研究表明，葉菜比其他種類(lèi)的蔬菜更易吸附土壤中的砷。因此，蔬菜中砷含量對(duì)人體健康的危害不容忽視。試驗(yàn)組生菜中的鎳含量明顯大于對(duì)照組。食用蔬菜是人們攝入鎳的一個(gè)重要途徑。污水灌溉是蔬菜中鎳積累的主要途徑之一，鎳在蔬菜中積累，人們通過(guò)食用鎳超標(biāo)的蔬菜，通過(guò)食物鏈傳遞，在體內(nèi)不斷積存鎳，有可能導(dǎo)致皮膚過(guò)敏、腎病和心血管系統(tǒng)疾病，甚至誘發(fā)呼吸道癌等惡性腫瘤，對(duì)人體健康產(chǎn)生潛在危害。試驗(yàn)組生菜中的鋅含量明顯大于對(duì)照組。鋅雖是人體所必需的微量元素，能促進(jìn)人體的生長(zhǎng)發(fā)育，增強(qiáng)人體的免疫力，被人們稱(chēng)為“生命之花”。但當(dāng)其含量超過(guò)一定限值時(shí)，會(huì)對(duì)人體、動(dòng)物和植物產(chǎn)生不利影響。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組生菜中砷、鎳、鋅含量明顯大于對(duì)照組，鎘、鉻、銅和鉛含量低于對(duì)照組，說(shuō)明由于土壤吸附和生菜吸收能力的不同，不同元素在多次污水灌溉后在土壤中累積的程度也不同。污水與清水澆灌的生菜營(yíng)養(yǎng)成分差異較大，污水灌溉對(duì)生菜的營(yíng)養(yǎng)成分有較大影響。長(zhǎng)期食用重金屬含量高的蔬菜，會(huì)在一定程度上危害人體健康，尤其對(duì)少年兒童的健康危害程度尤甚。

4.2 建議與展望

對(duì)城市污水進(jìn)行合理利用，是緩解水資源供需矛盾的一項(xiàng)有效措施。為了緩解水資源短缺現(xiàn)狀，許多國(guó)家利用污水進(jìn)行農(nóng)田灌溉。例如，歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家多用污水灌溉牧草、園林，但對(duì)于用于糧食作物及蔬菜的水源，會(huì)慎重選擇［4］。我國(guó)可利用水資源匱乏，自20世紀(jì)50年代起，我國(guó)就開(kāi)始大面積利用污水灌溉農(nóng)田。城市污水中也含有部分可以增強(qiáng)土壤肥力的營(yíng)養(yǎng)元素，如磷、銅、鋅等。但由于我國(guó)城鎮(zhèn)污水處理水平低，很多地方的城市污水未經(jīng)處理就直接用于農(nóng)田灌溉，嚴(yán)重污染了土壤、作物及地下水。流行病學(xué)調(diào)查顯示，污灌區(qū)居民惡性腫瘤發(fā)病率和死亡率顯著高于凈灌區(qū)，在一些污染嚴(yán)重的地方甚至出現(xiàn)“腫瘤家族”和“癌癥村”［5］。有關(guān)部門(mén)應(yīng)建立完善的食品市場(chǎng)準(zhǔn)入機(jī)制，嚴(yán)控重金屬超標(biāo)的蔬菜進(jìn)入市場(chǎng)流通領(lǐng)域，讓老百姓吃上“放心菜”。

面對(duì)我國(guó)污水灌溉如此嚴(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，查閱相關(guān)資料并咨詢(xún)有關(guān)專(zhuān)家，認(rèn)為可以從以下方面興利除弊，推進(jìn)城市污水的有效利用：第一，建立科學(xué)的管理制度，相關(guān)部門(mén)（如水利、農(nóng)業(yè)、環(huán)保、建設(shè)等部門(mén)）要責(zé)權(quán)分明，各司其職；第二，要加強(qiáng)科學(xué)研究，用實(shí)用有效的科學(xué)技術(shù)來(lái)實(shí)施污水灌溉；第三，應(yīng)盡快建立完善的與污水灌溉相適宜的法律法規(guī)執(zhí)行體系，依法管理，保護(hù)種植環(huán)境安全。