使用不同濃度的污泥源有機(jī)肥種植油麥菜的重金屬分析

曹雪瑩 雷清毅 馮錦洪 張巧玲

1.廣東圣茵花卉園藝有限公司 廣東 東莞 523000;2.東莞市圣茵生物有機(jī)肥有限公司 廣東 東莞 523000 3.廣東中健檢測技術(shù)有限公司 廣東 東莞 523000;4.東莞市花卉協(xié)會(huì) 廣東 東莞 523000

1 引言

污水處理剩余污泥中含有大量的氮、磷、鉀等植物營養(yǎng)元素,通過堆肥處理,制成有機(jī)肥或有機(jī)一無機(jī)復(fù)混肥后進(jìn)行土地利用,可以改善土壤的理化性質(zhì),提高作物品質(zhì)和產(chǎn)量,是非常有效地資源化處置方式[1]。但目前污泥源有機(jī)肥施用于常規(guī)農(nóng)田（糧食、蔬菜等食物生產(chǎn)農(nóng)田）仍存在各種環(huán)境及人體健康風(fēng)險(xiǎn),主要原因在于污泥中含有重金屬等污染物[2],盡管堆肥處理等措施可以使得重金屬含量降低、穩(wěn)定性增強(qiáng),但施用后仍有可能被農(nóng)作物吸收,帶來食品安全風(fēng)險(xiǎn),以及在土壤中積累或向水體擴(kuò)散導(dǎo)致環(huán)境污染。因此污泥源有機(jī)肥農(nóng)田施用的食品安全以及環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)仍需要進(jìn)一步研究關(guān)注。本文中以油麥菜為例,利用大田實(shí)驗(yàn),探討使用污泥源有機(jī)肥的農(nóng)田利用的健康與環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),為其在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中利用提供參考。

2 關(guān)鍵詞:污泥;有機(jī)肥;重金屬

中圖分類號S634文獻(xiàn)標(biāo)識碼B

3 材料與方法

3.1 試驗(yàn)材料

3.2.1 污泥源有機(jī)肥:以80%市政污泥與20%枯枝落葉粉混合,C/N調(diào)節(jié)至25,保持含水率50-60%,堆肥時(shí)間為35d,加入生物發(fā)酵劑和生物除臭劑進(jìn)行槽式發(fā)酵,經(jīng)一次發(fā)酵和二次腐熟后的有機(jī)肥。

3.2.2 供試植物:油麥菜

3.2.3 供試土樣。本試驗(yàn)在東莞市流涌尾地區(qū),其重金屬含量和本底環(huán)境質(zhì)量評價(jià)見表1,根據(jù)單因子評價(jià)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)評價(jià)法進(jìn)行評價(jià),實(shí)驗(yàn)田塊本底環(huán)境質(zhì)量評價(jià)基本屬于清潔。

表1 試驗(yàn)田塊本底環(huán)境質(zhì)量評價(jià) mg/kg

3.2.4 污泥源有機(jī)肥的重金屬成分分析

如表2所示,對污泥源有機(jī)肥進(jìn)行重金屬（鎘、汞、鉛、砷、鎳、鋅、銅）含量分析,選取《農(nóng)用污泥污染物控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB4284-2018）》A級（允許耕地、園地、牧草地的農(nóng)用地類型）對其重金屬進(jìn)行對比,評價(jià)其安全性。從表2可見,污泥源有機(jī)肥的Hg含量嚴(yán)重超標(biāo),故該有機(jī)肥的安全性不足,后續(xù)施用時(shí)應(yīng)額外關(guān)注土壤、作物中Hg的積累。

表2 兩種肥料重金屬檢測結(jié)果記錄及合格判定 mg/kg

3.2.2 理化性質(zhì)測定方法 采用硝酸-高氯酸-氫氟酸消煮樣品,原子吸收分光光度計(jì)（Z-2000,HITA-CHI）測定土壤重金屬（Pb、Cd、Cu、Zn、Cr）全量,冷原子吸收分光光度計(jì)測定土壤重金屬（Hg）全量。

3.3 試驗(yàn)處理

3.3.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

3.2.2 每個(gè)處理設(shè)置3個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)種植地塊4m2。

3.2.3 土壤翻耕,每個(gè)地塊按照1.2.1的方法使用有機(jī)肥,與原土翻耕至表土10cm。

3.2.4 種苗,將油麥菜種子發(fā)芽后,種在T1、T2、T3、T4的土里,按照常規(guī)種植管理,每天澆水2次,種植時(shí)間從2020年6月10日-2020年9月10日。

4 結(jié)果與分析

4.1 不同處理種植前后土壤中重金屬砷含量和植株體的砷含量分析

從圖1可以看出,種植后土壤中砷含量均低于種植前的土壤,說明植株體從土壤中吸收重金屬砷,且從圖2可以看出,隨著污泥源有機(jī)肥使用量的增加,油麥菜植株體內(nèi)的砷含量隨之增加,但對比《食品安全國家標(biāo)準(zhǔn) 食品中污染物限量》（GB2762-2017）（下同,簡稱食品安全標(biāo)準(zhǔn)）,植株體內(nèi)的砷仍遠(yuǎn)低于食品安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖1 不同處理種植前后土壤中砷含量

圖2 不同處理油麥菜植株體內(nèi)砷含量

4.2 不同處理種植前后土壤中重金屬鉛含量和植株體的鉛含量分析

從圖3可以看出,種植后土壤中鉛含量均高于種植前的土壤,說明在試驗(yàn)過程中受到外源污染,如灌溉用水。從圖4中,油麥菜植株內(nèi)鉛含量隨著污染源有機(jī)肥使用量增加而增加,但其含量仍低于食品安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖3 不同處理種植前后土壤中鉛含量

圖4 不同處理油麥菜植株體內(nèi)鉛含量

4.3 不同處理種植前后土壤中重金屬鎘含量和植株體的鎘含量分析

從圖3可以看出,種植前土壤中均不檢測出鎘,這與原土壤的鎘含量為0,且污泥源有機(jī)肥的鎘含量低有關(guān)。種植后,土壤中的鎘含量提升,說明在試驗(yàn)過程中受到外源污染,如灌溉用水。從圖4中,油麥菜植株內(nèi)鎘含量隨著污染源有機(jī)肥使用量增加而增加,但其含量仍低于食品安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖5 不同處理種植前后土壤中鎘含量

4.4 不同處理種植前后土壤中重金屬汞含量和植株體的汞含量分析

從圖6可以看出,種植后土壤中汞含量均低于種植前的土壤,說明植株體從土壤中吸收重金屬汞,且從圖7可以看出,隨著污泥源有機(jī)肥使用量的增加,油麥菜植株體內(nèi)的汞含量隨之增加,但其含量仍低于食品安全標(biāo)準(zhǔn)。

圖6 不同處理油麥菜植株體內(nèi)鎘含量

圖6 不同處理種植前后土壤中汞含量

圖7 不同處理油麥菜植株體內(nèi)汞含量

結(jié)論

1、使用污泥源有機(jī)肥種植油麥菜,會(huì)使得油麥菜植株體內(nèi)的重金屬含量升高,且隨著添加量的增加,植株體內(nèi)含量增加。

2、使用污泥源有機(jī)肥種植油麥菜后,雖然植株體內(nèi)含有重金屬,但其濃度仍定于標(biāo)準(zhǔn)限值,污泥源有機(jī)肥在農(nóng)作物上的循環(huán)利用值得長期關(guān)注,有利于有機(jī)固體廢棄物的循環(huán)利用。

3、本試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn),除了污染源有機(jī)肥給植株帶來重金屬成分,試水的水源也會(huì)成為重金屬進(jìn)入食物鏈的途徑之一,因此,關(guān)注食品安全,除了需要關(guān)注土壤、添加有機(jī)肥的重金屬情況,還需關(guān)注種植當(dāng)?shù)氐乃?/p>

展望

本試驗(yàn)僅對油麥菜一個(gè)品種進(jìn)行了一季的實(shí)驗(yàn)分析,對日后的研究提供參考。而污泥源有機(jī)肥的循環(huán)利用一方面要做好源頭分類,根據(jù)重金屬含量對市政污泥進(jìn)行分類,為安全起見,同時(shí)也為了物質(zhì)循環(huán)利用,對重金屬含量低的污泥可回用到綠化、或花卉綠植等行業(yè);第二方面,通過長期監(jiān)測使用污泥源有機(jī)肥種植多種農(nóng)作物,為污泥源有機(jī)肥的循環(huán)利用提供數(shù)據(jù)參考和安全性評估,實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢棄物的可循環(huán)利用。