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随着我国城市化进程的加快，一方面造成用水量不断增长，城市水资源短缺，而另一方面城市污水排放量迅速增长，不仅造成水环境的污染，更加剧了城市水资源的紧张，同时制约了城市经济的发展，危害人民身体健康。而城市污水作为一种潜在的水资源，具有量大、集中、水质和水量都较稳定的特点，经过再生处理后能够用于农业、工业和市政等领域。城市污水再生利用不仅可以节约大量的水资源，缓解城市水资源的供需矛盾，而且还可减少对水环境的污染。然而在再生水回用过程中对环境和健康的负面影响也是人们比较关注的问题。近年来，土壤重金属污染越来越受到人们的关注。在我国北方地区，由于干旱缺水，其地下水过度开采严重，城市污水的农田灌溉已经相当普遍，致使污灌区土壤重金属污染问题也越来越重。
早在20世纪60年代，北京郊区就开展了污水再利用的项目，主要的污灌区分布在北京市的东南郊通州区和大兴区的农业灌溉区。由于早期污水处理技术的缺乏，导致污水灌溉给农田土壤带来一定程度的污染。早期有关研究表明北京郊区污水灌溉导致土壤重金属的污染累积。近年来，随着政府环境投入的加大、环保技术的提高，北京市污水处理厂的出水状况已经得到很好地改善，但是仍不排除不达标而造成污染的情况。
本研究以北京市通州区凉水河再生水灌区和大兴区北野场再生水灌区为研究对象，采用野外定位采集样品，实验室分析样品土壤理化性质和重金属含量，评价再生水灌区重金属污染状况以及他们之间的关系；利用STEM－profile模型对凉水河灌溉区土壤中镉进行模拟，预测分析其长期土壤累积风险。
通过对土壤理化性质和重金属含量的分析得出如下结论：北京市再生水灌溉导致土壤pH值降低、土壤有机质含量和总氮总碳含量升高，并呈现表层累积。再生水灌溉造成土壤重金属累积，其含量由上至下逐渐降低。通过污染评价得出Cd污染最严重，但均没有超出国家标准。通过相关分析可以看出，土壤重金属之间以及与土壤理化性质指标之间的相关性随深度而增加。重金属分布受有机质含量影响。
借助于STEM－profile模型对再生水灌溉农田中镉的含量进行模拟预测。在目前外界输入条件不变的情况下，100年后土壤表层中的镉含量将超出国家土壤环境质量二级标准，达到0.866 mg/kg，土壤镉向下迁移不明显。通过对输入因素进行分析，单独的有机肥施用和再生水灌溉均会导致镉的累积，前者100年后的累积浓度将超出土壤环境质量二级标准，地下水灌溉同时施用化肥不会造成镉累积。输入镉的有机形态的比例对于土壤中镉的分部有一定影响，当镉的输入全部为有机结合态时，土壤耕作层中的镉含量增加为0.943 mg/kg。作为污染物向下运移的主要力量，随着降水灌溉量的加大，土壤表层中镉的含量逐渐降低，主要原因为灌溉量的增加加大了淋溶量，减低了土壤溶液浓度进而降低了植物吸收量。