再生水（中水）灌溉高尔夫球场的研究

摘要： 本文通过论述再生水灌溉高尔夫球场对高尔夫球场地下水、土壤、景观质量、维护费用、人体健康等方面的影响，指出在水质得到监控的前提下，再生水灌溉高尔夫球场是安全可行的。

　　1、引言
　　再生水指的是城市或生活污水经过二级处理或二级处理以上的回用水，本文讨论的在高尔夫球场应用的再生水指的是二级处理以上的再生水，相当于一般三级处理水（中水）。

　　有些人对再生水像洪水猛兽一样恐惧，不假思索即予拒绝，但实际上现代污水处理技术越来越先进，一般三级处理水和自来水的最大差别只在于其含N、P和盐分比较高，而在其它元素的含量上则没有太大差别(具体指标详见表1)。所以再生水是除饮用以外的良好水源，其用于灌溉则有天然的优势( 含N、P较高)。据美国环保部（DEP）调查，至2001年，美国佛罗里达州有419家高尔夫球场使用再生水进行灌溉，占该州高尔夫球场总数的29%（该州约有1450家高尔夫球场，为世界上高尔夫球场最密集的地区之一）。这些球场的再生水用水量占到全州总再生水使用量的19%，为环境保护作出巨大贡献。亚利桑那州、加里福尼亚州、夏威夷、内华达州、南卡罗莱纳州和德克萨斯州也有大量的高尔夫球场使用再生水进行灌溉，其他水资源比较丰富的州最少也有1个高尔夫球场在使用再生水灌溉。

　　中国各城市用水日益紧张，在不久的将来，部分高尔夫球场在建造时将面临使用再生水（中水）灌溉的选择。本文通过部分实地调查和小区试验，并且结合国外的研究成果，为再生水灌溉中国高尔夫球场提供理论依据和实践指导。

　　2、再生水水质分析
　　再生水指的是二级处理水和二级处理以上的回用水。二级处理是采用生物处理方法及某些化学方法来去除废水中的可降解有机物和部分胶体污染物。经过二级处理后的水，一般可达到农灌标准和废水排放标准。但经过二级处理的水中还存留一定量的悬浮物、生物不能分解的溶解性有机物、溶解性无机物和氮磷等藻类增值营养物，并含有病毒和细菌，因而不能满足要求较高的排放或高级灌溉标准。废水的三级处理是在二级处理的基础上，进一步采用化学法（化学氧化、化学沉淀等）、物理化学法（吸附、离子交换、膜分离技术等）以除去二级处理未能去除的污染物，如磷、氮及生物难以降解的有机污染物、无机污染物、病原体等某些特定污染物的一种“深度处理”方法，一般的三级处理工艺包括微滤、超滤等，水质接近自来水，但氮磷含量还比较高。

　　表1 再生水质和饮用水质报告（单位：mg/L）
　　Table1：Water Quality Report of Reclaimed Water and Potable Water

 CODMn BOD5 TN  NH4-N  硝酸盐  凯氏氮 TP  色度 浊度
二级处理水 9.385 22.85 23.2 9.38 10.0 12.3 6.84 26.5 0.92
三级处理水（超滤） 6.23 7.27 20.05 8.39 9.05 10.27 2.02 23.0 0.02
饮用水标准 2.0 / / 10.0 10.0 / / 5.0 1.0
当地自来水 0.5 2.0 7.81 0.07 6.13 0.2 0.02 1.0 0.03
 pH 总硬度 TDS SS LAS 氯化物 余氯 氟化物 氰化物
二级处理水 7.37 204.5 424 10.25 0.12 94.1 0.19 0.69 0.01
三级处理水（超滤） 7.48 166 327 2.85 0.07 78.8 0.07 0.52 0
饮用水标准 6.5-8.5 300 500 / 0.2 250 0.03 1.0 0.05
当地自来水 7.6 268.1 885 4 0.05 73.1 0 0.09 0
 硫酸盐 挥发酚 六价铬 Cu Zn Cd Pb Fe Mn
二级处理水 67.7 0.01 0.003 0.025 0.25 0 0 0.36 0.05
三级处理水（超滤） 56.8 0 0.0015 0.015 0.12 0 0 0.07 0.03
饮用水标准 100 0.002 0.005 1.0 1.0 0.01 0.01 0.2 0.05
当地自来水 97.6 0 0.004 0.074 0.02 0 0 0.03 0.01
　　注：本表数据由北京北小河污水处理厂“奥运中水办”提供，表中“0”表示低于检测限，“/”表示未作具体要求。

　　表1为北京北小河污水处理厂内的自来水、二级处理水、三级处理水（超滤）和中国国家饮用净水标准（CJ 94-1999）的水质指标对比。从表1我们可以看到二级处理水和饮用水标准差别比较大,其盐分和悬浮固体（SS）较多，不能直接用于高尔夫球场灌溉。而三级处理水（超滤）除总氮（TN）、总磷（TP）、色度、余氯等指标外其他指标都高于饮用水标准，十分适合高尔夫球场灌溉。

　　3 再生水灌溉对高尔夫球场的影响
　　再生水灌溉高尔夫球场利远大于弊，实践和研究都表明再生水灌溉高尔夫球场不但对环境无害，而且还能提高球场的景观质量，减少高尔夫球场的维护费用。

　　3.1.对环境无危害
　　研究表明再生水灌溉高尔夫球场对环境无危害，甚至还有促进作用。大量的再生水得到回用，避免了直接排放，既能保护环境，又能促进污水治理业的良性发展。
　　（1） 对地下水无害
　　一般三级处理水可以用来地下水回灌，但用来灌溉高尔夫球场和其他绿地，效果显然比单纯的地下水回灌效果好，作用大。 高尔夫球场80%的面积由草坪组成，草坪草的根系充盈在土壤表层，形成一个天然的，致密有效的生物过滤系统。据研究，即使在过量的再生水灌溉下（每周灌溉量为72mm），草坪绿地仍然能过滤掉再生水中90%以上的N，其过滤效率是惊人的。因此被过滤的再生水下移到地下，能成为良好的地下水补充。

　　（2） 对球场土壤无污染
　　一般三级处理水和自来水的最大差别只在于其含N、P和盐分比较高，而在其它元素的含量上则没有太大差别，因此再生水中重金属和其他有机物对土壤不会产生污染。

　　表2 二级处理水灌溉草坪10年后的土壤调查（单位：mg/kg）
Table2：Soil Investigation of Turf after 10 year's Secondary Effluent Irrigation

pH ECms/cm 氯化物 硫化物 酚类 硝酸盐 亚硝酸盐
8 2.1 60.26 16.03 24.28 104.83 3.17
Cu Pb Zn Cd Cr Hg As
91.82 28.78 72.15 1.49 4.95 0.43 24.45

　　表2为北京北小河污水处理厂用二级处理水灌溉草坪十年后的土壤调查，其各项指标都没有达到最低污染，有些甚至跟一般土壤背景值差不多。三级处理水在国内用于灌溉的历史不长，但我们可以推断用三级处理水灌溉草坪多年也不会造成土壤污染。澳大利亚Smith, C. J.Hopmans（1996）的研究也发现，即使是使用二级处理水灌溉（喷灌）大型绿地17年后，对比非二级处理水灌溉，土壤中的重金属（Cd, Cr, Cu, Ni, Pb, 和 Zn）累积仍然在正常检测范围，甚至和一般土壤的背景值差不多 。

　　盐分累积几乎是再生水灌溉高尔夫球场和其它绿地的唯一顾虑，因为再生水中的盐分含量比自来水要高。但研究表明，再生水中的盐分对草坪草生长负面作用不大。Harivandi （1999）认为再生水中盐分含量只有大于2000ppm时才会导致盐分胁迫，200-800ppm比较适合草坪草生长。一般三级处理水的全盐量在1000-1500ppm范围内。Lin Wu（1999）认为一般来说再生水灌溉不会给草坪草带来盐分胁迫，但跟灌溉的方式有关，滴灌几乎不会有影响，喷灌因为和草坪草直接接触，耐受性要比滴灌差，总的说来盐分的积累不会带来胁迫但需要监控。从表1可以看到，即使用二级处理水灌溉十年后的土壤其土壤EC仍为2.1ms/cm，对草坪草生长无不良影响。土壤EC在2.0ms/cm以内对植物都是安全的，大多数植物都能耐受3-4ms/cm的盐分水平。草坪草生长更新快，通过修剪，能不断带走土壤中的盐分，另外，夏季一般雨水较多，土壤中的盐分被稀释，进而大大减少盐分在土壤中的累积。
3.2对人体健康无威胁
　　再生水中大肠杆菌总数、细菌总数等卫生指标都有严格的要求，再生水从喷头喷出之前必须实行严格的灭菌措施。自美国再生水灌溉高尔夫球场十多年以来，还没有发现一例危害人体健康的例子。

　　3.3能提高草坪景观质量
　　在不施肥的条件下，对比自来水，再生水灌溉能明显提高草坪的景观质量。
　　表3：不同水质灌溉下草坪景观质量评价
　　Table3：Turf Landscape Quality Evaluation under Different Water Irrigation

测试指标 不同水质 草地早
熟禾 高羊茅 多年生
黑麦草 匍匐剪
股颖 日本结
缕草 平均
叶绿素含量
（mg/g） 三级处理水
（超滤） 1.051 1.002 1.139 0.984 0.569 0.949
 自来水 0.94 0.892 1.029 0.873 0.459 0.8386
色度 三级处理水
（超滤） 4.5 5.0 5.0 4.5 4.0 4.6
（分） 自来水 3.5 4.5 4.5 4.0 3.5 4.0
均一性 三级处理水
（超滤） 4.5 4.5 4.5 5.0 4.5 4.6
（分） 自来水 4.0 4.0 4.0 4.0 4.5 4.1
盖度 三级处理水
（超滤） 4.5 4.0 4.0 5.0 5.0 4.5
（分） 自来水 3.5 3.5 3.5 5.0 5.0 4.1

　　表3为2003年9月、10月和11月试验小区测试的平均值（试验从当年的8月开始）。无论在草坪颜色、盖度、密度和均一性等多个主观评价指标上，还是在植物叶绿素含量等客观指标上，再生水灌溉都比自来水灌溉得分高。

　　3.4能减少高尔夫球场的维护成本
　　（1）减少用水费用
　　再生水具有巨大的价格优势，使用再生水灌溉高尔夫球场能节省不小的开支。天津市河西区梅江生态住宅区如芳水园、蓝水园等引入附近天津纪庄子再生水厂生产的再生水作为日常冲洗、景观补水、灌溉等，其价格是自来水的1/3。目前北京的再生水（中水）价格为为1元/m3，仅为自来水的1/2，而且北京正准备实施新水价，提高自来水的水价，这样再生水的价格优势将更明显，为自来水价格的1/3-1/5。

　　（2）减少施肥成本
　　再生水中含有比自来水（地下水）高出2-3倍的N、P，再生水灌溉到球场的土壤中，增加了土壤的肥力。这些N、P可以被根系和叶面吸收，十分有效。少剂量又源源不断的N、P保证了草坪草的养分需求，因此再生水灌溉大量减少了或者几乎不再需要额外的N、P肥。

　　（3） 减少病虫害防治费用
　　在不施肥的条件下，对比自来水，再生水灌溉能小幅度地增强草坪草的抗性。

　　表4：不同水质灌溉下不同草坪草的细胞膜透性（%）
　　Table3：Cell Membrane Permeability of Different Turfgrass under Different water irrigation（%）

不同水质 草地早熟禾 高羊茅 多年生黑麦草 匍匐剪股颖 日本结缕草 平均
三级处理水（超滤） 9.24 8.95 10.07 13.06 14.95 11.254
自来水 10.4 10.12 11.25 14.23 16.12 12.424

　　细胞膜透性是植物响应生存环境的综合指标，细胞膜透性越大，表明环境对植物的伤害就越大。从表4可以看到，用不同水灌溉不同草坪草3个月以后，5种草坪草的抗性都有相同的变化，这表明在其他条件都相同的情况下，再生水灌溉比自来水灌溉更利于草坪草生长，提高草坪草的综合抗性。

　　为了维护良好的景观质量，必须不断地对草坪施肥。N、P的适量施用可以大大提高草坪草的抗病害性，但过量施用却会引发草坪病害。美国Rugters大学著名草坪学家Bruce B. Clarke的研究表明，速效N肥的过量施用能引发草坪白叶斑病、尾饱叶枯病、褐斑病、镰刀菌斑病/粉红雪腐病、德氏霉叶枯病/斑病和腐霉枯萎病等，会刺激币斑病的传播；小量N肥的施用能抑制红丝病、锈病、炭疽病等常见草坪病害。 研究表明，再生水灌溉到草坪土壤后营养元素并不会过量累积。中国农业大学黄冠华（2002）用处理过的生活污水灌溉草坪草半年，发现草坪草根系层土壤的土壤全氮、速效氮和NH+4-N略低于清水灌溉的结果,但二者差异并不明显。从细胞膜透性的试验也可以看出，再生水中的N、P等营养含量是适合灌溉的。再生水中的N含量在12-22mg/L之间，P为2-4mg/L(随季节变化，夏季较低)，虽然都比自来水含量高出好多，但作为一种肥料形式，其含量又是极小的，因此，再生水可以看作是一种微量又能持续供给并且能非常均匀播撒的肥料，能提高草坪草的抗病害性。

　　再生水灌溉还能减少杀虫剂使用。1996年美国地质勘测局的调查表明，用再生水灌溉的高尔夫球场地下水中的杀虫剂的发现次数明显比用地下水灌溉的少。用地下水灌溉的高尔夫球场的12口取样井中，有9口井的水样发现杀虫剂成分，而用再生水灌溉的球场的12口取样井中，只有3口井发现有杀虫剂成分。

　　3.5 再生水灌溉高尔夫球场潜在的威胁
　　对再生水如果不执行严格的监控，有可能会带来部分危险。这些潜在的危险包括：（1）再生水水质卫生指标不合格，导致人体接触后感病；（2）再生水盐分含量长期过高，影响植物生长；（3）再生水悬浮固体（SS）太多太大，堵塞喷头。

　　4 再生水质的监控
　　再生水的水质是高尔夫灌溉的关键所在，预防再生水灌溉高尔夫球场的各种潜在威胁，必须对再生水水质进行严格的监控。必须保证再生水水质各指标不能低于二级处理水的标准，其卫生指标更应严格，每天检查1次；再生水基本灌溉指标每月1次；详细全面检查每年1次。具体检测指标详见表5，其他指标参照中华人民共和国国家标准农田灌溉水质标准GB 5084-92。

　　表5再生水灌溉高尔夫球场的水质监测
Table 5：Quality Monitoring of Reclaimed Water Used for Golf Course Irrigation

 监测指标 无 限制级 
轻微-
中度 严重
卫生标准 大肠杆菌（个/L） 3  
每天1次 细菌总数（个/L） 100  
 pH 6.5 6.5-8.0 >8.0
Hardness（硬度） <200 200-300 >300
基本灌溉指标 Cw（dSm-1０（电导度） <0.7 0.7-3.0 >3.0
（每月1次） TDS（mg L-1）（总溶解盐） <450 450-2000 >2000
 SARw（meq L-1）（钠吸附比）   
2:1粘土 <6.0 6.0-9.0 >9.0
2:2粘土 <16 16-24 >24
Na危害检测 沙土，Ecw<1.5 <6.0 6.0-9.0 >9.0
（不定期检查） 沙土，ECw>1.5 <16 16-24 >24
SAR= Na/square root of
（Ca + Mg）/2] SARw和Ecw的关系   
 SARw=0-3 则 ECw= >0.7 07-0.2 <0.2
SARw=3-6 则 ECw= >1.2 1.2-0.3 <0.3
SARw=6-12 则 ECw= >1.9 1.9-0.5 <0.5
SARw=12-20则 ECw= >2.9 2.9-1.3 <1.3
SARw=20-40则 ECw= >5.0 5.0-2.9 <2.9
RSC =（HCO3 + CO3）-（Ca + Mg） RSC（meqL-1）（残留碳酸钠） <0 0-2.5 >2.5
过敏植物监测指标 离子毒害（对土壤和某些过敏植物根系）
Na（mg L-1） <70 70-210 >210
Cl（mg L-1） <70 70-355 >355
B（mg L-1） <0.7 0.7-3.0 >3.0
离子毒害（对某些叶面接触过敏的植物）
Na（mg L-1） 0-70 >70 
Cl（mg L-1） 0-100 >100 
　　5 结语
　　再生水灌溉高尔夫球场不但能节水，保护环境，还能减少高尔夫球场的维护费用，因此再生水是一种非常良好的灌溉水源，而并非是一种不得已的选择。美国使用再生水灌溉高尔夫球场已有十多年历史，实践和研究都证明在水质得到监控的前提下，再生水灌溉高尔夫球场是安全可行的。