常用肥料重金屬含量的調(diào)查分析——以長沙市為例

胡明勇，蔣麗萍，張 嘯，鄒 碩，崔曉玉

（長沙市土壤肥料工作站，湖南 長沙410013）

肥料是植物的糧食[1]，農(nóng)作物的高產(chǎn)離不開肥料的施用。不論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家，施肥都是最有效的糧食增產(chǎn)措施[2]。近年來，隨著農(nóng)業(yè)經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國肥料的使用量急劇增加，然而，有機肥的生產(chǎn)原料——規(guī)?；B(yǎng)殖場的畜禽糞便、生活垃圾、污泥、工農(nóng)業(yè)廢棄物等存在有害重金屬[3]，部分化肥因生產(chǎn)工藝限制也存在重金屬殘留風險，使得重金屬隨著肥料的施用滲入土壤中，容易造成環(huán)境污染，耕地質(zhì)量下降，可能導致土壤及農(nóng)作物重金屬超標，甚至通過食物鏈危害人類健康。

為貫徹落實國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，解決當前日益嚴重的農(nóng)田污染狀況，我國于2009年底發(fā)布了《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》(GB/T 23349-2009)國家標準，該標準對肥料中的有害重金屬含量進行了嚴格限制。目前，國內(nèi)已有少量關(guān)于肥料中的重金屬對土壤環(huán)境污染的研究報道[4-10]，然而缺少針對不同區(qū)域肥料使用安全現(xiàn)狀的研究資料。筆者以《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》(GB/T 23349-2009)為參考，調(diào)查分析了長沙市部分常用肥料中的重金屬含量情況，為充分了解和評價當前商品肥的安全現(xiàn)狀、控制土壤重金屬污染提供科學依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 肥料樣品的采集

供試樣品為2013年4月至12月期間，從長沙市的肥料生產(chǎn)企業(yè)或銷售點抽取的常用肥料，共20個樣品。其中尿素3個，氯化鉀3個，過磷酸鈣3個、鈣鎂磷肥3個，復混（合）肥4個，有機肥4個。樣品經(jīng)研磨并過0.18mm 孔徑篩后，密封于塑料封口袋儲存?zhèn)溆谩?/p>

1.2 測定方法

稱量1 g（精確到0.000 1）肥料樣品，加入10 m L 的HCl、HNO3進行消解。消解液中Cd、Pb、Cr、As、Hg 含量采用ICP-MS 測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同種類肥料中Cd 含量差異

從表1 可以看出，各類肥料樣品中的Cd 含量差異比較明顯。從不同類型間比較來看，以有機肥Cd 含量最高，最大為2.94 mg/kg，其次為復混（合）肥和氯化鉀，兩者平均值分別為0.98 mg/kg 和0.96 mg/kg，含量最低的是過磷酸鈣，平均含量僅為0.23 mg/kg。各類肥料樣品中的平均Cd 含量順序為：有機肥﹥復混（合）肥﹥氯化鉀﹥鈣鎂磷肥﹥尿素﹥過磷酸鈣。從同類型肥料不同樣品間Cd 含量來看，復混（合）肥中最低值為0.24 mg/kg，最高為2.50 mg/kg，兩者相差9.4 倍，說明該類肥料中Cd含量差異較大，其次為鈣鎂磷肥，樣品高低之間相差2.5倍，其他4種肥料樣品間Cd 含量差異不大。各類肥料樣品Cd 含量雖然存在較大差異，但均未超過《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》（GB/T 23349-2009）限量標準。

表1 各類肥料樣品中Cd 含量

2.2 不同種類肥料中Pb 含量差異

表2 為不同種類肥料中Pb 含量的統(tǒng)計情況，從肥料中Pb 含量平均值來看，以鈣鎂磷肥最高，其次為復混（合）肥，相對較低的為過磷酸鈣和尿素。各類肥料樣品中的平均Pb 含量順序為：鈣鎂磷肥﹥復混（合）肥﹥氯化鉀﹥有機肥﹥過磷酸鈣﹥尿素。同類型肥料不同樣品間Pb 含量也存在較大差異，其中復混（合）肥樣品間Pb含量最大相差22.9 倍，有機肥和鈣鎂磷肥分別為18.6倍和11.3 倍。各類肥料樣品間的Pb 含量雖然存在較大差異，但都處在正常范圍內(nèi)，均未超過GB/T 23349-2009限量標準值。

表2 各類肥料樣品中Pb 含量

2.3 不同種類肥料中Cr 含量差異

由表3 可知，在6 類肥料中，Cr 含量平均值為45.42～89.80 mg/kg，過磷酸鈣Cr 含量相對較高，而復混（合）肥Cr 含量相對較低，各類肥料樣品中的平均Cr 含量順序為：過磷酸鈣﹥鈣鎂磷肥﹥氯化鉀﹥有機肥﹥尿素﹥復混（合）肥。從同種肥料的Cr 含量范圍值來看，不同樣品間差異較大，其中復混（合）肥不同樣品間最大相差4.2 倍。以《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》(GB/T 23349-2009)的Cr 含量限值作為評價依據(jù)，抽樣結(jié)果表明，6 類肥料20個樣品中，Cr 含量均在150 mg/kg 以下，無超標現(xiàn)象。

表3 各類肥料樣品中Cr 含量

2.4 不同種類肥料中As 含量差異

表4 為各類肥料樣品中的As 含量統(tǒng)計情況，從各類肥料樣品中的As 含量平均值來看，以復混（合）肥最高，達到38.12 mg/kg，有機肥最低，僅為1.78 mg/kg，各類肥料樣品中的平均As 含量順序為：復混（合）肥﹥鈣鎂磷肥﹥過磷酸鈣﹥氯化鉀﹥尿素﹥有機肥。從范圍值來看，同類型肥料不同樣品間As 含量差異較大，其中復混（合）肥As 含量最高相差969 倍，其次為鈣鎂磷肥，相差374 倍，過磷酸鈣As 含量相差較小，為3 倍左右。根據(jù)《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》(GB/T 23349-2009)的As 含量限值標準，6 類肥料中，僅復混（合）肥存在As 超標現(xiàn)象，超過限值標準94%，超標率達25%。

表4 各類肥料樣品中As 含量

2.5 不同種類肥料中Hg 含量差異

由各類肥料樣品中的Hg 含量統(tǒng)計情況可知（表5），6 類肥料樣品中的Hg 含量平均值也存在較大差異，其中氯化鉀Hg 含量平均值最高達0.5 mg/kg，過磷酸鈣最低為0.07 mg/kg，各類肥料樣品中的平均Hg 含量順序為：氯化鉀﹥鈣鎂磷肥﹥復混（合）肥﹥有機肥﹥尿素﹥過磷酸鈣。同類型肥料不同樣品間Hg 含量也存在較大差異，其中鈣鎂磷肥Hg 含量最高相差39 倍，而過磷酸鈣Hg 含量相差僅為2 倍。抽樣結(jié)果表明，各類肥料樣品間的Hg 含量均未超過GB/T 23349-2009Hg 含量的限值標準。

表5 各類肥料樣品中Hg 含量

3 結(jié)論

對長沙市6 類常用肥料的5 項重金屬指標進行抽樣檢測，結(jié)果表明：有機肥中Cd 含量最高，尿素和過磷酸鈣含量較低；Pb 以鈣鎂磷肥和復混（合）肥含量相對較高，尿素和過磷酸鈣含量較低；Cr 以過磷酸鈣含量最高，復混（合）肥含量較低；As 以復混（合）肥中含量最高，有機肥含量相對較低；Hg 以氯化鉀和鈣鎂磷肥含量相對較高，過磷酸鈣含量相對較低。根據(jù)《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》（GB/T 23349-2009）的限值標準，除復混（合）肥存在砷超標外，其他5 類肥料的鎘、鉛、鉻、汞均未超標，說明長沙市常用肥料中除砷存在超標風險外，其他重金屬含量基本處于安全范圍內(nèi)。因此，肥料使用中，應(yīng)警惕復混（合）肥帶來的砷污染風險。

4 討論

調(diào)查分析的6 類常用肥料中，參照《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》（GB/T 23349-2009），除復混（合）肥存在一定As 超標風險外，其他5 類肥料均無重金屬超標現(xiàn)象。重金屬在不同類型肥料中的分布存在一定規(guī)律性，與其生產(chǎn)原料和工藝密切相關(guān)。如尿素是以液態(tài)NH3和CO2為原料合成的簡單有機化合物，并且其合成過程中也有部分重金屬通過其它的渠道流失，因此As、Cd、Pb、Cr、Hg 的含量相對較低。氯化鉀主要是以可溶性鉀鹽礦采用溶解結(jié)晶法、浮選法生產(chǎn)，因礦物原料中含有一定的As、Cd、Pb、Cr、Hg，導致生產(chǎn)的肥料中重金屬含量略高。過磷酸鈣和鈣鎂磷肥均屬于礦質(zhì)磷肥，通過化學和物理方法制備，肥料中重金屬含量受礦物品質(zhì)及生產(chǎn)工藝的影響較大，容易出現(xiàn)Cd 等重金屬含量超標，但筆者調(diào)查的2 類肥料樣品中均未出現(xiàn)重金屬超標現(xiàn)象，可能與生產(chǎn)原料中重金屬含量不高有關(guān)。復混（合）肥通常是在不同單質(zhì)肥料的基礎(chǔ)上制得，由于磷肥等的混合會帶入部分重金屬，因此其重金屬含量相對高于單純的尿素和氯化鉀的含量。筆者調(diào)查分析的復混（合）肥樣品中As 含量超標，可能與生產(chǎn)原料中As 含量較高有關(guān)。有機肥料通常是以禽畜糞便、動植物殘體等富含有機質(zhì)的副產(chǎn)品資源為原料，經(jīng)發(fā)酵腐熟后制成，因目前很多飼料廠和養(yǎng)殖場普遍使用含有重金屬元素的飼料添加劑，如Cd、Pb、Zn 等，所以禽畜糞便中的重金屬含量較高，導致生產(chǎn)的有機肥中部分重金屬含量偏高。此次調(diào)查的有機肥樣品中Cd 含量相對較高，與其成產(chǎn)原料中鎘含量偏高有關(guān)。因此，肥料中重金屬含量的控制應(yīng)從生產(chǎn)原料的品質(zhì)和生產(chǎn)工藝進行把關(guān)，從而確保所生產(chǎn)肥料的質(zhì)量安全。

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