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由于水资源短缺以及水污染加重致使我国面临水资源性缺水和水质性缺水的双重压力。农田灌溉用水不断被工业和城市生活用水挤占造成我国农业用水短缺的情况更是严重,因此寻找新的农业灌溉水源势在必行。城市回用水或称再生水(reclaimed water or recycled water)主要是指城市污水经处理后达到一定的水质标准,可在一定范围内重复使用的非饮用水,是水资源有效利用的一种形式。尽管城市回用水用于农田灌溉能大大缓解目前水资源短缺的情况,但是目前已经有一些研究表明受处理工艺的限制,城市回用水中仍含有在一定量的病原微生物以及不同种类不同浓度的有毒有害物质,回用水灌溉农田后这些有害物质可能对土壤和农作物造成不利影响,或者有毒有害物质在食物链中积累,对人体健康产生不利影响。并且回用水在使用过程中既可以液态存在又可形成气溶胶,人体通过呼吸和皮肤暴露,因而其潜在的环境和健康风险受到广泛关注。本研究立足于我国城市回用水农田灌溉安全性问题,以回用水灌溉后的农田土壤以及农作物为对象,研究城市回用水灌溉对土壤与农作物中重金属的累积的影响,并应用健康风险评价方法针对城市回用水灌溉过程中重金属通过不同途径对人体造成的风险进行评价。主要研究内容与结论如下:
⑴选取叶菜类蔬菜、根茎类蔬菜、果实类蔬菜以及粮食作物,采用国家标准方法对土壤以及农作物中重金属含量进行测定。试验结果表明,不同水源灌溉的土壤以及受试的六种作物中重金属均低于《土壤环境标准》二级标准与《食品污染物限量》。
⑵采用单因子指数法以及内梅罗综合指数法对土壤以及农作物的重金属污染现状进行评价,结果表明在以土壤二级标准为评价标准时灌区土壤重金属单项污染指数以及综合污染指数均小于1,表示灌区土壤未受到重金属污染,属安全级别。各类农作物的重金属单项污染指数以及综合污染指数均小于1,表示不同水源灌溉的农作物未受到重金属污染,属安全。
⑶采用美国国家科学院(NAS)的健康风险评价“四步法”,根据美国环保局(USEPA)《化学物健康风险评价补充指南》以及《致癌物的风险评价指南》对重金属经土壤食入、土壤皮肤接触以及农作物食入途径对人体造成的健康风险进行评价,从而研究城市回用水农田灌溉对成人以及儿童造成的健康风险。健康风险评价结果显示,三种摄入途径的重金属致癌与非致癌风险均低于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受终身风险水平(3.5×10-3),井水与回用水农田灌溉对成人造成的非致癌风险分别为2.30×10-7、2.62×10-7;对儿童造成的非致癌风险分别为9.70×10-7、1.09×10-6;可见成人与儿童的非致癌风险均低于英国皇家协会推荐的最大风险水平。井水与回用水农田灌溉对成人的致癌风险分别为4.04×10-4、4.78×10-4;儿童的致癌风险分别为1.73×10-3、2.05×10-3,成人与儿童的致癌风险均低于ICRP推荐的最大可接受水平,但高于英国皇家协会推荐水平。总的来说,城市回用水灌溉农田对人体造成的健康风险在可接受水平。