礦井水再生水灌溉對土壤性能和土壤微生物影響研究

翟建平 王 茜 王寶萍

（1.鳳翔縣水利管理工作站 陜西 鳳翔 721400；2.鳳翔縣水土保持工作站 陜西 鳳翔 721400）

我國煤礦開采九成以上是以井工為主，淺部煤層逐漸枯竭，開采的難度隨著煤層深度的增加而逐漸增加，礦井深度也不斷加深，煤層水害增加，為確保煤礦的安全生產，煤礦區(qū)大量排出礦井水。我國煤礦礦井水年排放量約為22億t，而礦井水的資源化利用率僅有20%左右，大量未經(jīng)處理的礦井水直接排放，不僅污染了環(huán)境，而且還浪費了寶貴的礦井水資源。然而因礦井水含有大量的重金屬離子，無法直接利用。我國作為農業(yè)大國，農業(yè)灌溉是生產過程中非常重要的環(huán)節(jié)。經(jīng)過處理后的礦井水，去除了水中重金屬物質，可以達到農業(yè)用水標準，

本研究采用盆栽實驗的方法，以鳳翔縣廢棄礦井水不同水質的再生水澆灌小麥為例，通過對收獲期盆栽土壤的相關指標測定，研究礦井水再生水灌溉對土壤性能和土壤微生物的影響，為礦井水再生水灌溉對土壤質量的影響以及安全與否提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 實驗布置

實驗分兩步進行，實驗第一步需要監(jiān)測三個類型的水質，原水（O）、再生水（S）、清水（自來水，對照CK），具體監(jiān)測內容見1.2，并將三種類型水的具體指標與農業(yè)灌溉標準做對比，以分析不同水質各指標是否符合農業(yè)灌溉標準。實驗第二部分，分別用三個類型的水對實驗土壤進行灌溉處理，并將原始土作為對照組，每一個處理有10個重復。土壤采用林業(yè)站田間表土，經(jīng)過風干、過篩、混合底肥，殺蟲。每盆3苗。

1.2 測定項目

測定原水、再生水和清水的B OD、COD、SS、PH、EC、TN、TP、Cl-、Pb、Cd、Zn。測定土壤取收獲期小麥盆栽土壤，測定土壤理化指標包括pH、電導率EC，常規(guī)養(yǎng)分指標有全氮、有效磷、全鉀和有機質，重金屬鉛Pb、鎘Cd，微生物指標有土壤細菌數(shù)量、放線菌和真菌。

2 結果與分析

2.1 礦井水水質

本實驗涉及3種類型水，直接從礦井中抽取的礦井水原水O，經(jīng)過處理后的礦井水再生水S，對照組清水即自來水CK。在表1中，需要特別指出的是礦井水原水中P b和Cd含量超標。經(jīng)過處理后，再生水符合農業(yè)灌溉標準。因此，將礦井水原水直接作為灌溉用水還是不行的。

2.2 礦井水再生水對土壤理化性質的影響

土壤的理化性質對植物的生長非常重要。表2表明，再生水灌溉和清水處理的pH值差異不明顯。礦井水水質雖偏酸，但對植物生長而言在正常pH范圍內，所以，礦井水灌溉對土壤的pH值影響不大。再生水澆灌會使土壤EC值升高。

與清水比較，再生水對小麥土壤全氮含量的影響不明顯，原因可能是再生水不僅加快了植物的生長，也加快了土壤里全氮的消耗，造成3種樣品土壤全氮含量差異不明顯。三種水灌溉對土壤中速效磷、全鉀和有機質含量的影響均不明顯。

礦井水原水O中Pb和Cd含量超標，再生水S和清水CK澆灌的水源中Pb和Cd含量正常，非污染表土P b含量在18.290mg·kg-1，三種水源澆灌的土壤都屬于非污染土壤。

2.3 再生水對土壤微生物數(shù)量的影響

土壤微生物參與植物生長過程中的全部生化反應。細菌是土壤微生物中數(shù)量最多的群落，多為好氧或厭氧菌，在土壤的物質能量轉化過程中起著關鍵作用。因為土壤物質無法自行轉化，需要通過微生物群將復雜的含氮化合物轉化為可溶性的無機物，再經(jīng)過植物根部進入植物。放線菌是土壤中普遍存在的優(yōu)勢微生物群，在有機物礦化過程中有著重要的作用。

由表3可知，礦井水原水和再生水所灌土壤在細菌數(shù)量上明顯高于清水灌溉土壤，數(shù)量多有助于提高土壤中有機物的礦化程度，增加土壤內礦物質的含量。由表3可以看出，原水灌溉土壤的放線菌數(shù)量遠遠高于清水自來水灌溉的土壤，再生水澆灌的土壤中放線菌含量居中，放線菌的數(shù)量能直接影響水中有機物的分解。三種水源灌溉均對土壤中的真菌數(shù)量影響不大。

表1 實驗中用水水質

表2 不同水澆灌的土壤理化性質

表3 土壤微生物數(shù)量

3 結論

（1）BOD指生化需氧量或生化耗氧量，是微生物在規(guī)定條件下分解水中可氧化物質消耗的溶解氧。COD指化學需氧量，是水中還原性物質在一定條件下在外加強氧化劑的作用下，被氧化分解所消耗氧化劑的數(shù)量。還原性物質主要包括亞硝酸鹽、亞鐵鹽、硫化物等。SS是指固體懸浮物濃度。

再生水（S）可以作為灌溉用水。和清水相比較，再生水中含有有機質、有效磷，同時再生水灌溉后，土壤中EC值也有相應的提高，并且沒有對土壤中pH、全氮和全鉀造成顯著影響，也沒有在農作物灌溉過程中造成鉛和鎘超標，所以，在一定范圍內用于灌溉，還是安全的。

（2）再生水增加了土壤中細菌和放線菌的數(shù)量，真菌數(shù)量與清水差別不明顯，由于細菌數(shù)量和放線菌數(shù)量的增加，能促進土壤中有機物質的礦質化進程，故可以為植物生長提供更多的養(yǎng)分。

（3）礦井水原水不能直接用于灌溉。主要原因是水中含有較多的重金屬元素，會造成土壤重金屬污染，埋下安全隱患。

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