当前世界环境

介绍

水是人类和生命中最重要的化合物之一。从纯粹的数量角度来看，水大约覆盖了陆地表面的71%，而活的物质包括这种物质的急剧上升的成分百分比，从定性的角度来看，所有的生命形式都需要大量的水来执行它们的生物功能，生命的营养和排泄都是基于此。¹事实上，全世界可用的清洁水的数量是有限的，因此，尽可能清洁地使用残留废水是很重要的。有证据表明，在希腊和罗马文明中，剩余的废水被重新利用到农业中。²农业使用围绕70％的水，预计水稀缺的时代和地区，农民采用了城市或国内废水作为水源来灌溉。虽然水再循环是总供水的相对较小的部分，但它可以解决一些农业问题。

许多农作物品种在养殖庄稼（玉米，大麦，燕麦，小麦），纤维和种子作物（棉花，花种子），蔬菜作物（西兰花，白菜，芹菜，花椰菜）或饲料（苜蓿，干草，草）。^3,4,5,6.

据估计，地球含有1,351,000公里^3.的水。只有3%是淡水，即适合饮用、卫生、农业和工业。淡水大多远离文明社会或在难以获取和使用的地区。粮食及农业组织(FAO)估计只有9000到14000公里^3.经济可用于每年人类消费。⁷Mundial人口正以每年约1.2%的速度增长，预计到2030年人口将增加到9亿。为这些人提供足够的水将是一个巨大的挑战;水不仅对人类直接消费和家庭是必不可少的，而且对粮食生产和生活及其改善标准所需的其他人造问题也是必不可少的。人均日需水量为2 - 4升，粮食生产人均需水量为2000 - 5000升，满足全球需求。因此，农业是水的主要消耗者，因为农业几乎占所有采掘量的70%，发展中国家的采掘量高达95%，而且需求不断增加。⁸

处理后的废水回用农业是缺水地区日益被研究和采用的一种选择。世界上许多地区都逐渐经历了缺水问题。这是由于对水的需求不断增长，而水资源却静止或减少，以及气候因素造成的周期性干旱。可能是气候变化加剧了水资源短缺,全球变暖2摄氏度的情况可能会导致“100年至400年数百万人可能面临风险的饥饿和大约二十亿人类没有水来满足他们的消费需求,环境卫生和食品(世界银行,2009)。

缺乏水资源导致国内污水的再循环（无论是治疗还是未经治疗）的灌溉。为了为这种目的回收水，是为了预防公共卫生疾病的质量是必要的，并且获得的农产品已接受市场。农业部门的发展是最重要的阶段和初始阶段进入经济发展和许多国家的福利，农业仍然是消化安全和主权的关键和世界大部分越来越多的因素。

根据NOM-002-ECOL-1996，⁹剩余废水的定义是:从城市、工业、商业、服务业、农业综合企业、牲畜、家庭排放的各种成分的水，包括馏分和一般的任何其他用途以及混合。

先进的主要疗法

为了改善水质，他在70年代早期出现了一种处理废水的替代方法，称为物理化学处理。这种疗法实际上被称为高级初级治疗(APT)，已经成功地应用于发达国家。APT是一种通过混凝、絮凝、沉淀、过滤和消毒等方法去除废水中大部分胶体和生物病原体成分的处理系统。¹⁰处理后的废水或出水由于几乎完全消除了悬浮物、病原菌和残余废水的主要生化需氧量(BOD)和磷，因此是透明的。

光化学过程

这些方法涉及通过吸收紫外导V辐射，太阳或其他来源的影响而发生的化学反应，其中通过添加H可以增加其反应动力学₂O₂阿,_3.，金属盐或半导体。因此，桑普斯沙姆达和同事，¹¹光化学过程为水和废水处理提供了以下优势，这并不局限于利用•OH自由基作为氧化剂。

• 避免使用O_3.或者减少它的比例。
• 增加反应的速度，如果在没有光的情况下与相同的技术进行比较。
• 排除pH的激烈变化。
• 允许使用各种氧化剂。
• 降低运营成本。
• 不是一种选择性氧化剂。
• 没有反应的产物或在低浓度下形成。
• 通常，改善处理过的水的感官特性。

这些自由基（•OH），具有足够的性质来攻击几乎所有有机化合物并与10的反应反应⁶到10.¹²比其他氧化剂，比如O，要快得多_3.．在反应器设计的功能(灯的类型、几何形状、流体力学、湍流等)方面，对特定化合物进行光化学破坏的效率可能会发生剧烈变化，从而影响电能消耗和成本。¹¹

材料和方法

光化学过程

通过使用适应于UV/H循环的间歇光反应器，去除来自APT的水中的有机污染物₂O₂/ O_3.系统。反应器容量为1 L，配备110mm长、1000w、145 V、7.5 a的水银中压蒸汽紫外灯(型号PUV-1022，德国法兰克福贺利厄斯)。这盏灯用石英管保护着。该反应器有一个蒸馏水循环系统来调节温度。反应容器由耐热玻璃制成，在上部有两个入口，在下部有一个空气或空气/臭氧流的入口。为了产生臭氧，我们使用了King ozone Hydrozon K-40发电机，它每小时产生40毫克的臭氧。发光波长在200 ~ 460 nm等长之间，吸收了大部分有机官能团，并最终进行自由基的生成，得到了紫外-可见光谱的初始和最终样品。

从APT中获得组成水样品后，将其倒入保留量为1.5µm的定性纸过滤器中，最终澄清和消除样品中的沉淀。一旦得到等价物，就进行具体分析，给出以下参数的量化:

pH值、电导率和总悬浮物的测定是用电导设备PC-16进行的。剩余过氧化氢含量(或使用臭氧时形成的其他过氧化物)的测定使用纸指示剂，过氧化氢测试25 (0.5-25 mgL^－1从默克公司)。采用Perkin Elmer分光光度计，Lambda 20型测定紫外-可见光谱。

采用默克公司的SQ118光度计，采用分光光度法对废水进行表征和监测实验^®程序与试剂盒测试:颜色、浊度、COD、Cu、Cd、Cr、Pb、Zn、Fe、Mn和Ni，方法分别为139、113、105、042、115、106、114、103、107、045和049。

植物对重金属吸收的测定

在无土系统中，三种处理的玉米幼苗被播种:

1. 高级初级治疗后的废水APT。
2. 光化学处理(PCT)水。
3. 城市网络(UW)将见证这一过程。

这些处理是在随机完整块的设计中进行的，其中五重复（参见图1），其中实验单元由聚苯乙烯托盘组成，其中具有填充泥炭藓（衬底）的36个空腔，并且有用的图被认为是16个中央植物每个实验单元。

按照每次处理在凌晨进行灌溉，并根据植物的需要，每次处理使用相同的水量(1 L水/盘，即约27ml /腔)。

图1 (完全随机设计(CRD) 用于种植玉米幼苗。b）剧情有用。 点击这里查看图

测定的参数为:发芽、高度、植株地上部分和根系的干重。

在发芽过程中，定量测定了建立试验有用区后7、10、15天内发芽的种子数量。用卷尺从茎基开始测量幼苗的高度，并折叠最上面的叶子，在种植后15、30和45天进行三次试验评估幼苗的高度。当植株平均高度达到50厘米时，将有用地块的16株植株切割、标记，并将植株地上部分与根部分离。在细菌炉中以60^o在此之后，用Krusty品牌的电磨磨3天，测定叶片、茎和根中金属的存在，通过Varian设备，模型光谱55 B，根据原子吸收法对样品进行分析。

分析日期

通过测试BARTTLET进一步分析根据实验设计进行均匀分析的均匀差异的假设，并且使用Tukey的测试进行多重比较手段。¹²统计百夫长十六¹³用于计算和统计测试的置信水平为95％的置信水平。

结果与讨论

由光化学辐照后形成APT丰度的参数所得到的结果如表1所示

表1:辐照前后处理废水样品的参数比较

由于有机污染物的光化学降解，浊度、色度和DQO降低;pH值的增加可能是碳酸氢盐形成的原因。¹⁴水的浑浊是由于悬浮和溶解的颗粒的存在。由于可氧化污染物的去除，DQO降低。

紫外可见光谱

图2显示了用于灌溉各种实验单元的不同类型水样的光谱的比较。从流出的APT得到的水的光谱，包含了大量的化合物，吸收了该区域(曲线下的大部分区域)，第二个光谱是经过光化学辐照2小时后得到的，从APT排放的水，污染物的初始浓度已经降低(曲线下的面积较小)，第三个光谱用于城市网络使用的水。

图2：uv-Vis光谱比较使用 对玉米幼苗进行不同处理 点击这里查看图

表2显示了根据墨西哥官方规范NOM-CCA/032-ECOL/1993确定的一些参数所获得的结果的比较，该规范规定了农业灌溉处理的城市污水中污染物的最大允许限值;说明除铜高于标准外，其余参数均符合现行标准。

表2：在规范中建立的一些参数的比较：NOM-CCA / 032-ECOL / 1993。

*高于允许的最大值

玉米植株生物

从玉米种子的萌发速率获得的数据在Bartlett的试验中提交了，用于确认其均匀性，随后对它们进行方差分析是显着的差异（α≤0.05），效果之间治疗。在表3中，通过Tukey的方法的平均值的比较结果，其中可以指出所获得的发芽的最大百分比为97.5％，其中注意到在植物上应用的治疗的效果没有显着差异。对幼苗的干重的数据感知相同的结论。

表3:发芽率、株高和干重百分比与玉米幼苗生长发育的关系
不同种类水的灌溉处理。

S.E .:标准错误

结果在相同的上标没有显着差异（P <0.05）。

根据对玉米幼苗不同生育期的三种高度评价的方差分析，在播种后45 d，两种处理之间存在显著差异。同样，平均比较杜克试验(HSD)，目前两组平均光化学处理的效果有统计学差异(p<0.05)，植株高度为50.4 cm。表3。

用原子吸收法测定植物气部和根部的重金属含量的数据如表4所示。可以看出，该方法没有检测到Cd。朋友等。¹⁵调查Cd所造成的影响在玉米和报道,这个元素引起生理变化如生长抑制、水和离子的代谢变化,而且铜和铬的值高根和降低植物的地上部分后光化学治疗。对重金属的耐受性高度依赖于对重金属污染场地的各种生物、化学和生理适应。¹⁶

表4:玉米幼苗中金属元素的原子吸收测定。

ND =未检测到

结论

确定Cu，Pb和Zn是具有不同类型的水的主要浓度的元素，并且在根和空中部分的积累中观察到相同的行为。在所有实验单元中，这些金属的浓度存在类似的情况。

在植物中，根比地上有积累的趋势。植物根系和地上部分重金属含量依次为Cu >Zn> Pb> Cr> Cd。发芽率和平均干重无显著差异。3个处理在高度上存在差异，均达到较高的平均值;种植后45 d，用光化学处理的废水灌溉植株，废水高度达到50.4 cm。

对这些重金属的吸收产生的植物毒性尚未确定，但由于这些元素具有生物累积性，需要注意其浓度。存在将光化学处理后的高级一级处理废水用于农业灌溉而无植物毒性风险的可行性。

参考

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