有機(jī)肥料施用風(fēng)險(xiǎn)分析及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)綜述

唐 杉，劉自飛，王林洋，杜為研，劉繼培，汪 洪*

［1．中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)資源與農(nóng)業(yè)區(qū)劃研究所/國(guó)家化肥質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（北京）/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全肥料源性因子風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室（北京），北京 100081；2．安徽省農(nóng)業(yè)科學(xué)院土壤肥料研究所，安徽合肥 230001；3．北京市土壤肥料工作站，北京 100029；4．北京市大興區(qū)土壤肥料工作站，北京 102600］

有機(jī)肥料包括商品有機(jī)肥料、綠肥、農(nóng)家肥和由農(nóng)民自積自造的肥料。有機(jī)肥料原料來(lái)源廣泛、種類繁多，如秸稈與果蔬殘余、牛豬羊馬雞等畜禽養(yǎng)殖糞污、海洋養(yǎng)殖廢棄物、餐廚垃圾、豆粕、棉粕、酒糟、醋糟、木薯渣、糖渣、糠醛渣及味精、制糖、造紙廢棄物，還有泥炭、腐植酸、綠肥、沼渣沼液等。在可持續(xù)農(nóng)業(yè)和循環(huán)農(nóng)業(yè)的背景下，有些企業(yè)將生活垃圾、污泥等也作為有機(jī)肥料的原料。有機(jī)肥料可能含有重金屬、抗生素、有機(jī)污染物、病原體（病毒、支原體、細(xì)菌、真菌和腸道寄生蟲）、次生病原體及其毒素、過(guò)敏原、腐蝕性物質(zhì)、爆炸性和鋒利性物質(zhì)等，對(duì)作物生長(zhǎng)、生態(tài)環(huán)境、農(nóng)產(chǎn)品安全與人體健康造成一定程度風(fēng)險(xiǎn)［1］。世界各國(guó)對(duì)有機(jī)肥料管理嚴(yán)格。2019年歐洲議會(huì)和理事會(huì)通過(guò)歐盟2019/1009法案，“歐盟肥料產(chǎn)品”產(chǎn)品分類目錄中增加有機(jī)肥料，將其定義為含有機(jī)碳和純生物起源的養(yǎng)分，可含有泥炭、煤炭和褐煤，但不含其他石化或嵌入到地質(zhì)構(gòu)造中的物質(zhì)。美國(guó)堆肥協(xié)會(huì)建議堆肥測(cè)定指標(biāo)包括pH、可溶性鹽（電導(dǎo)率）、氮磷鉀養(yǎng)分含量、有機(jī)質(zhì)、水分、粒度、成熟度、穩(wěn)定性、惰性雜質(zhì)、痕量金屬、雜草種子和病原體等，實(shí)施質(zhì)量控制和使用風(fēng)險(xiǎn)控制。加拿大環(huán)境部長(zhǎng)理事會(huì)制訂堆肥質(zhì)量指南，規(guī)定堆肥產(chǎn)品安全性和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，提出異物雜質(zhì)、成熟度、病原體和重金屬等限量指標(biāo)要求。我國(guó)農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012《有機(jī)肥料》規(guī)定了重金屬、大腸桿菌、蛔蟲卵等限量指標(biāo)，NY/T 1868-2010《肥料合理使用準(zhǔn)則 有機(jī)肥料》規(guī)定了有機(jī)肥料合理使用的原則和技術(shù)，強(qiáng)調(diào)在有機(jī)肥料積制過(guò)程中，應(yīng)徹底殺滅對(duì)作物、畜禽和人體有害的病原菌、寄生蟲卵、雜草種子等，消除薄膜等雜物，嚴(yán)格控制重金屬、抗生素、農(nóng)藥殘留等有害物質(zhì)，保證農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)，達(dá)到對(duì)環(huán)境衛(wèi)生無(wú)害的要求。本文綜述了有機(jī)肥料施用可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)因子，并總結(jié)了相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)要求。

1 生態(tài)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

1.1 重金屬

原材料來(lái)源及肥料品位不定、畜禽養(yǎng)殖業(yè)飼料添加劑使用，會(huì)導(dǎo)致有機(jī)肥料中重金屬元素含量較高［2-3］。我國(guó)相關(guān)肥料標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了重金屬As、Cd、Pb、Cr、Hg限量指標(biāo)要求（表1），但未規(guī)定Zn、Cu、Ni等限量指標(biāo)，標(biāo)準(zhǔn)NY 525–2012《有機(jī)肥料》中As、Cd和Hg限量指標(biāo)較嚴(yán)格。

表1 我國(guó)主要肥料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中重金屬限量要求 （mg/kg）

針對(duì)不同pH的土壤，標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1334-2007《畜禽糞便安全使用準(zhǔn)則》規(guī)定了畜禽糞便用作肥料原料時(shí)，重金屬As、Cu、Zn的限量指標(biāo)（mg/kg干糞）（表2）。袁凱等［4］通過(guò)土壤中重金屬Cu和Zn積累的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，推算畜禽糞便Cu、Zn限量閾值分別為80.8～2257和1322～20041 mg/kg。

表2 用于肥料的畜禽糞便原料中重金屬限量指標(biāo)（mg/kg干糞）

加拿大法律“T-4-120 - Regulation of Compost under the Fertilizers Act and Regulations”將通過(guò)生物氧化發(fā)酵生產(chǎn)的堆肥分為A和B兩類：A類用于任何用途，如農(nóng)業(yè)用地、住宅花園、園藝經(jīng)營(yíng)、苗圃產(chǎn)業(yè)等業(yè)務(wù)；B類因存在尖銳異物或重金屬元素含量較高被限制使用。加拿大堆肥質(zhì)量指南中對(duì)A和B類堆肥中重金屬提出了限量要求，還提出土壤累積添加限量值，B類堆肥As、Cr、Cu、Mo、Ni、Se、Zn、Cd、Hg、Pb在土壤累積添加限量要求分別不超過(guò)15、150、210、4、36、2.8、370、4、1、100 kg/hm2。圖1～8匯總了一些國(guó)家和地區(qū)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)或法案規(guī)定的堆肥或有機(jī)肥料中重金屬限量指標(biāo)［5］。與歐盟第2019/1009號(hào)法規(guī)定相比，我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012《有機(jī)肥料》中Cd與Hg限量值偏高，Pb和As限量值偏低，而GB 38400-2019《肥料中有毒有害物質(zhì)的限量要求》規(guī)定Ni限量值遠(yuǎn)高于其他國(guó)家和地區(qū)。

董元華［6］估計(jì)我國(guó)畜禽糞便農(nóng)用輸入農(nóng)田土壤的Cu、Cd和Zn分別占到總輸入量的69%、55%和51%。黃紹文等［7］采集126個(gè)有機(jī)肥料樣品和255個(gè)有機(jī)廢棄物樣品，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012得出雞糞中Cd、Pb和Cr超標(biāo)率分別為10.3%、17.2%和17.2%，豬糞Cd和As超標(biāo)率分別為20.0%和6.7%，其它商品有機(jī)肥料中Cr、Cd、As和Hg超標(biāo)率分別為13.4%、2.4%、2.4%和2.4%。Liu等［8］估算2017年我國(guó)畜禽糞便排放總量為1.64×109t（鮮重），其中牛排泄物占45.77%；糞便中重金屬排放總量為2.86×105t（干重），豬糞貢獻(xiàn)占71.52%；糞便中Zn和Cu污染農(nóng)田風(fēng)險(xiǎn)較大。穆虹宇等［9］收集文獻(xiàn)數(shù)據(jù)并在全國(guó)各地畜禽養(yǎng)殖場(chǎng)采集了共348個(gè)樣品分析。結(jié)果表明：我國(guó)畜禽糞便中各重金屬元素含量分布為偏態(tài)分布，Cd、Pb、Cr、As、Hg、Cu、Zn和Ni的含量范圍分別為未檢出（ND）～147、ND～1919、0.003～2278、ND～978、ND～103、ND～1747、ND～11547和1.22～1140 mg/kg，均值分別為2.31、13.5、36.3、14.0、0.97、282、656和21.8 mg/kg，中位值分別為0.72、8.96、12.0、3.52、0.07、115、366和13.1 mg/kg，均值比中位值高1～13倍。依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012，畜禽糞便中Cd、Pb、Cr、As和Hg超標(biāo)率分別為12.3%、2.6%、2.8%、20.6%和3.7%；按照德國(guó)腐熟堆肥標(biāo)準(zhǔn)，Cu、Zn和Ni的超標(biāo)率分別為53.9%、45.7%和0.59%。

1.2 抗生素

世界上大約50%的抗生素用于養(yǎng)殖業(yè)［10］。飼喂的抗生素大部分以原藥或代謝產(chǎn)物形式經(jīng)動(dòng)物糞便和尿液排放到土壤、水體中，可通過(guò)食物鏈影響植物、微生物和動(dòng)物生命活動(dòng)和功能。某些抗生素可在土壤中長(zhǎng)期殘留［1，11-12］。2013年我國(guó)抗生素使用量為16.2萬(wàn)t，其中養(yǎng)殖業(yè)抗生素占到52%［13］。36種常見(jiàn)抗生素排放量約為5.4萬(wàn)t，排放到土壤和水體中的分別占54%和46%，84.0%來(lái)源于動(dòng)物排泄物，豬、雞和其他動(dòng)物排泄比例分別為44.4%、18.8%和20.9%；涉及的抗生素有磺胺類、四環(huán)素類、氟喹諾酮類、大環(huán)內(nèi)酯類、β-內(nèi)酰胺類等［14-15］。Xie等［12］匯總了我國(guó)部分地區(qū)來(lái)自畜禽糞便的有機(jī)肥料中抗生素含量（表3），抗生素測(cè)定方法多為液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法（LCMS/MS）。

表3 我國(guó)部分地區(qū)有機(jī)肥料中抗生素含量范圍

Goss等［11］也總結(jié)了動(dòng)物糞便或堆肥中抗生素的濃度范圍，如表4所示。

表4 動(dòng)物糞便或糞肥中抗生素濃度 （mg/kg干重）

目前我國(guó)有機(jī)肥料中抗生素檢測(cè)方法標(biāo)準(zhǔn)有2個(gè)。一是GB/T 32951-2016《有機(jī)肥料中土霉素、四環(huán)素、金霉素與強(qiáng)力霉素的含量測(cè)定 高效液相色譜法》，但該標(biāo)準(zhǔn)不適用于豆餅肥，且方法靈敏度不高；土霉素、四環(huán)素和強(qiáng)力霉素檢出限均為0.75 mg/kg，金霉素檢出限為1.0 mg/kg。二是NY/T 3167-2017《有機(jī)肥中磺胺類藥物含量的測(cè)定 液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜法》，規(guī)定了利用液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜測(cè)定有機(jī)肥料中磺胺醋酰、磺胺嘧啶等19種磺胺類藥物含量，該方法對(duì)磺胺醋酰、磺胺噻唑、磺胺甲噻二唑和磺胺氯噠嗪的檢出限均為6 μg/kg，定量限均為20 μg/kg；其余15種磺胺類藥物含量檢出限均為3 μg/kg，定量限均為10 μg/kg。

抗生素使用帶來(lái)病原菌和非病原菌等微生物抗生素耐藥性問(wèn)題漸已暴露?？剐曰颍ˋRGs）被廣泛關(guān)注。ARGs在生物體內(nèi)和土壤中可長(zhǎng)期存在，通過(guò)水平轉(zhuǎn)移等途徑在環(huán)境介質(zhì)中進(jìn)行遷移、轉(zhuǎn)化、傳播，獲得ARGs的微生物具有很強(qiáng)的適應(yīng)性，耐藥性增加，易大量繁殖并成為ARGs儲(chǔ)存庫(kù)。耐藥病原菌的蔓延，增加疾病治療難度，危害人類健康［35-39］。根據(jù)抗生素種類和耐藥機(jī)制（抗生素失活、通過(guò)外排泵擠出和特定蛋白對(duì)核糖體等靶點(diǎn)的保護(hù)），將ARGs分為9類：四環(huán)素（tet），磺胺類（sul），β-內(nèi)酰胺類（bla），大環(huán)內(nèi)酯類林可酰胺鏈球菌素B（erm），氨基糖苷類（aac），氟喹諾酮、喹諾酮類、氟苯尼考、氯霉素、安非霉素（fca），粘菌素（mcr），萬(wàn)古霉素（van）和多種藥物（mdr）。tet、sul、erm、fca和bla在畜禽糞便中經(jīng)常檢測(cè)到，其中tet和sul最豐富。Xie等［12］匯總了近些年來(lái)我國(guó)一些地區(qū)糞便、堆肥或土壤中部分抗藥性基因的豐度數(shù)據(jù)，測(cè)定方法包括實(shí)時(shí)定量PCR（RT-qPCR）和高通量定量PCR（HT-qPCR）（表5）。

堆肥發(fā)酵過(guò)程中高溫（達(dá)到90℃）可有效去除抗生素，減少對(duì)ARGs的潛在選擇［47-49］。厭氧發(fā)酵降低動(dòng)物糞便中ARGs的效率取決于底物類型、操作溫度和微生物宿主等因素，部分ARGs仍可存活［50-51］。生物炭、沸石、高吸水性聚合物和煤渣等添加劑添加到堆肥或土壤中，可提高ARGs的去除效率［51］。

1.3 有機(jī)污染物

有機(jī)肥料原料可帶入揮發(fā)性和半揮發(fā)性、持久性或親油性有機(jī)污染物。環(huán)境激素（環(huán)境荷爾蒙或環(huán)境內(nèi)分泌干擾物）釋放到農(nóng)田環(huán)境中，影響土壤微生物群落結(jié)構(gòu)特征；長(zhǎng)期與人類和動(dòng)物接觸，會(huì)使內(nèi)分泌系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)出現(xiàn)異常。持久性有機(jī)污染物是典型的一類環(huán)境激素，在畜禽糞便中含有一定數(shù)量的天然動(dòng)物雌激素，包括雌二醇、雌酮、雌三醇、雌馬酚及其代謝中間體等環(huán)境激素［52］。肥料中存在有機(jī)氯農(nóng)藥、多環(huán)芳烴（PAHs）等持久性有機(jī)污染物［53］。Khillare等［54］研究表明印度新德里5個(gè)污水處理廠污泥中16種多環(huán)芳烴的平均濃度為（20.67±4.14） mg/kg，致癌多環(huán)芳烴占PAHs總量的47%，苯并［g，h，i］苝濃度較高，其次是二苯并［a，h］蒽。低分子量和高分子量PAHs分別占總PAHs含量的19%和81%。污泥中PAHs的主要來(lái)源是煤和天然氣的燃燒，木材燃燒、石油和石油衍生物也會(huì)帶入PAHs。

我國(guó)在有機(jī)肥料環(huán)境激素等污染風(fēng)險(xiǎn)方面的研究相對(duì)較少。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35104-2017《肥料中鄰苯二甲酸酯類增塑劑含量的測(cè)定 氣相色譜-質(zhì)譜法》規(guī)定了肥料中鄰苯二甲酸酯類增塑劑含量的測(cè)定。GB/T 32952-2016《肥料中多環(huán)芳烴含量的測(cè)定 氣相色譜-質(zhì)譜法》規(guī)定了肥料中萘、苊烯、苊、芴、菲等16種多環(huán)芳烴含量的測(cè)定方法，含量范圍為0.1～30 mg/kg。表6列出了一些國(guó)家堆肥標(biāo)準(zhǔn)或法案［55］及我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)GB 38400-2019規(guī)定的肥料中有機(jī)污染物限值。

1.4 微塑料

微塑料主要是指粒徑<5 mm塑料顆粒［56］。微塑料具有粒徑小、數(shù)量多、分布廣的特點(diǎn)，易為生物所吞食，故會(huì)在食物鏈中積累。微塑料具有一定的吸附特性，可將污染物或微生物吸附并富集于其表面，作為污染物的載體。土壤微塑料來(lái)源包括工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)、城市建設(shè)、日常生活排放、大氣沉降等。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上微塑料來(lái)源于地膜、肥料、農(nóng)田灌溉、污泥等［57-58］。

Bl?sing等［59］比 較 了 德 國(guó) 波 恩 某 有 機(jī) 肥加工廠的3個(gè)有機(jī)肥樣品，發(fā)現(xiàn)粒徑> 0.5 mm肉眼可見(jiàn)的塑料碎片含量在2.38～180 mg/kg；而在斯洛文尼亞的調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，有機(jī)肥中塑料含量更高，達(dá)到1200 mg/kg［60］；Weithmann等［61］觀測(cè)到粒徑大于1 mm的塑料碎片有14～895 個(gè)/kg。上述3例報(bào)道都是針對(duì)有機(jī)肥中粒徑0.5 mm 以上的塑料碎片，更小粒徑的微塑料污染狀況研究還缺少報(bào)道。Li等［62］在我國(guó)11省份的28個(gè)污水處理廠采集了污泥樣品，結(jié)果發(fā)現(xiàn)微塑料平均含量為（22700±12100）個(gè)/kg（干污泥），核算得到我國(guó)每年大約有1.56×1014個(gè)微塑料顆粒通過(guò)污泥進(jìn)入環(huán)境中。隨著有機(jī)肥料產(chǎn)量和施用量的增加，有機(jī)肥料施用引發(fā)的農(nóng)田土壤中微塑料積累值得關(guān)注［57-58］。

2 農(nóng)學(xué)風(fēng)險(xiǎn)

2.1 鹽分

鈉離子濃度過(guò)高時(shí)會(huì)影響土壤性狀，對(duì)作物生長(zhǎng)代謝產(chǎn)生抑制作用。氯雖是植物必需營(yíng)養(yǎng)元素，但氯過(guò)量也會(huì)影響作物生長(zhǎng)［63-64］。對(duì)氯敏感的作物如煙草、茶葉、柑橘、葡萄、西瓜、馬鈴薯、紫云英等，需慎重施用含氯肥料。

肖輝等［65］報(bào)道設(shè)施蔬菜施用有機(jī)肥料，土壤鹽分含量出現(xiàn)累積。土壤含鹽量與有機(jī)肥料施用量呈正相關(guān)［66］。肥料浸提液電導(dǎo)率（EC）即可溶性鹽含量反映其中離子總濃度。黃紹文等［7］調(diào)查表明商品有機(jī)肥料EC平均為23.5 mS/cm，有機(jī)廢棄物EC平均為7.7 mS/cm。雞糞和其他有機(jī)廢棄物EC相對(duì)較高，其次是羊糞，豬糞和牛糞EC相對(duì)較低。以餐廚垃圾為原料生產(chǎn)的有機(jī)肥料含鹽量相對(duì)較高，水洗預(yù)處理可以降低產(chǎn)品含鹽量［67］。畜禽集中飼養(yǎng)產(chǎn)生的糞污含鹽量較高，乳制品和飼養(yǎng)場(chǎng)糞污中含鹽量可高達(dá)5%～10%，頻繁和/或大量施用糞肥會(huì)增加土壤鹽漬化和作物受鹽害的風(fēng)險(xiǎn)［68-69］。以風(fēng)化煤、泥炭和褐煤為原料加工制成的腐植酸鈉，是一種大分子有機(jī)弱酸鈉鹽，以此為原料生產(chǎn)有機(jī)肥料帶來(lái)的鈉離子較高。以味精廢液或堿法制漿造紙黑液為原料的有機(jī)肥料中鈉離子含量也會(huì)較高。

目前，NY 525-2012《有機(jī)肥料》、NY 884-2012《生物有機(jī)肥》等標(biāo)準(zhǔn)中未規(guī)定氯離子的檢測(cè)方法和限量技術(shù)指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)NY/T 1972-2010《水溶肥料鈉、硒、硅含量的測(cè)定》設(shè)立鈉含量檢測(cè)方法，但未設(shè)立限量技術(shù)指標(biāo)。GB/T 18877-2009《有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)混肥料》規(guī)定有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)混肥料中氯離子含量≤3.0%。

2.2 腐熟度

有機(jī)肥料堆制過(guò)程中若腐熟不夠，在土壤中分解消耗氧氣，作物缺氧，生長(zhǎng)受抑；肥料發(fā)酵，產(chǎn)生氨氣、甲烷、有機(jī)酸等物質(zhì)，加上發(fā)酵產(chǎn)生的熱量，易損傷作物根系。肥料C/N過(guò)高，微生物分解過(guò)程中競(jìng)爭(zhēng)氮，若不配施氮肥，作物易出現(xiàn)缺氮黃化現(xiàn)象［70］。施用不穩(wěn)定或不成熟的堆肥產(chǎn)品，對(duì)植物生長(zhǎng)不利，并吸引蒼蠅等病原媒介，產(chǎn)生氣味。加拿大堆肥質(zhì)量指南規(guī)定，堆肥穩(wěn)定性包括生物穩(wěn)定性和腐殖質(zhì)形成。堆肥應(yīng)至少堆制21 d，并要求呼吸速率≤400 mg氧氣/［kg揮發(fā)性固體（或有機(jī)物）·h］，二氧化碳的釋放速率≤4 mg二氧化碳/（g有機(jī)物·d），堆肥溫度至少高于環(huán)境溫度8℃。

有機(jī)廢棄物堆肥腐熟度評(píng)價(jià)包括以下指標(biāo)［71-76］。（1）物理指標(biāo)：溫度、顏色和氣味。腐熟好的肥料呈黑褐色或黑色；難聞氣味消失，具有潮濕的泥土特征。堆肥初期堆體發(fā)熱，溫度可達(dá)到55℃或以上，保持高溫一段時(shí)間后逐漸冷卻，后期溫度恢復(fù)到與環(huán)境溫度一致，堆體基本腐熟。受原料本身性質(zhì)、原料配比、含水量及環(huán)境溫度的影響，不同堆肥系統(tǒng)溫度變化大，堆體不均，各區(qū)域溫度分布不均衡，限制了溫度作為表征腐熟度指標(biāo)。（2）化學(xué)指標(biāo)：pH、EC、有機(jī)碳、水溶性碳氮、全氮、銨態(tài)氮與硝態(tài)氮、C/N、水溶性腐植酸等。C/N可作為腐熟度評(píng)價(jià)指標(biāo)，隨堆腐進(jìn)程，堆體碳含量降低，C/N下降。理論上腐熟好的肥料C/N接近微生物菌體C/N（16左右），C/N小于20時(shí)可認(rèn)為基本腐熟，但不同原料起始C/N不同，終點(diǎn)C/N與初始C/N的比值小于0.6時(shí)，堆肥達(dá)到腐熟。有研究者采用紅外光譜法和核磁共振波譜法表征原料堆腐過(guò)程中物質(zhì)結(jié)構(gòu)、官能團(tuán)組成的變化。（3）生物指標(biāo)：發(fā)芽指數(shù)、呼吸速率、酶活變化、微生物變化等。發(fā)芽指數(shù)=（肥料浸提液處理的作物種子發(fā)芽率×浸提液處理的作物種子根長(zhǎng)）/（對(duì)照組的種子發(fā)芽率×對(duì)照組的種子根長(zhǎng)）×100%，腐熟度高的肥料產(chǎn)品施入土壤，作物發(fā)芽指數(shù)高。呼吸作用評(píng)價(jià)原理是微生物處于休眠狀態(tài)，堆體生化降解速率及二氧化碳產(chǎn)生和氧氣消耗較慢，堆肥中仍有大量易降解性物質(zhì)，腐熟度不高。美國(guó)Woods End研究實(shí)驗(yàn)室提出Solvita測(cè)試法，將樣品放入密閉小杯中，對(duì)照顏色可反映有機(jī)物降解產(chǎn)生的二氧化碳，顏色對(duì)照表從1（生堆料）到8（腐熟堆肥）變化，讀數(shù)越大則腐熟程度越好，該方法操作簡(jiǎn)易、快速，可在4 h內(nèi)得出結(jié)論［77］。美國(guó)材料與實(shí)驗(yàn)協(xié)會(huì)推薦堆肥穩(wěn)定性的耗氧速率的測(cè)定方法為ASTM D5975 - 17 Standard Test Method for Determining the Stability of Compost by Measuring Oxygen Consumption。美國(guó)堆肥協(xié)會(huì)推薦堆肥成熟度采用生物檢測(cè)法，Solvita測(cè)試法得分為5或6。穩(wěn)定性是指堆肥過(guò)程中有機(jī)物分解的特定階段或狀態(tài)，與有機(jī)化合物的殘留類型和材料中的生物活性有關(guān)，采用呼吸測(cè)量法，其中二氧化碳釋放率低于7。

3 生物安全風(fēng)險(xiǎn)

3.1 病原體

有機(jī)肥料中存在的病原生物包括細(xì)菌、病毒、原生動(dòng)物寄生蟲（如微小隱孢子蟲Cryptosporidium parvum與腸蘭伯式鞭毛蟲Giardia lamblia）和蠕蟲（蛔蟲），對(duì)環(huán)境和人類健康甚至生命造成威脅。源病原體進(jìn)入生長(zhǎng)環(huán)境，死亡率取決于環(huán)境條件、區(qū)域和其他生態(tài)因素［1］。美國(guó)食品藥品管理局2015年發(fā)布《農(nóng)場(chǎng)污染對(duì)公眾健康風(fēng)險(xiǎn)的最終定性評(píng)估》，有機(jī)肥料施用引起農(nóng)產(chǎn)品公共衛(wèi)生病原體污染的可能性與原料來(lái)源、積制過(guò)程、施用方式有關(guān)。以接觸作物可收獲部分的方式施用有機(jī)肥料最有可能造成農(nóng)產(chǎn)品病原體的污染，尤其是在接近作物收獲時(shí)施用。

微生物肥料選用的功能微生物菌種及吸附載體（原料和輔料）不當(dāng)會(huì)帶來(lái)病原體。芽孢桿菌是微生物肥料的常見(jiàn)生產(chǎn)菌株，但有些菌株能產(chǎn)生多種毒素，引起人類食物中毒，如含有溶血素全部基因菌株會(huì)產(chǎn)生溶血環(huán)，蠟樣芽孢桿菌含有3種溶血素基因（hblA、hblC、hblD）。隨機(jī)抽取微生物肥料產(chǎn)品中192株生產(chǎn)菌株，進(jìn)行溶血反應(yīng)篩查，結(jié)果發(fā)現(xiàn)68株溶血反應(yīng)陽(yáng)性，溶血比例高達(dá)35.41%；所有側(cè)孢芽孢桿菌均為溶血陽(yáng)性，75%解淀粉芽孢桿菌菌株為溶血陽(yáng)性，10%枯草芽孢桿菌菌株為溶血陽(yáng)性。雖然暫無(wú)數(shù)據(jù)直接證明這些細(xì)菌對(duì)人類有致病作用，但其潛在危害不容忽視［78-79］。有機(jī)肥料存在煙曲霉、黃曲霉，產(chǎn)生的黃曲霉素是劇毒物、強(qiáng)致癌物，微生物肥料產(chǎn)品曲霉菌株產(chǎn)真菌毒素檢出率為8.70%［78-79］。

標(biāo)準(zhǔn)NY 525-2012《有機(jī)肥料》、NY 884-2012《生物有機(jī)肥》、GB 20287-2006《農(nóng)用微生物菌劑》、GB/T 18877-2009 《有機(jī)-無(wú)機(jī)復(fù)混肥料》、NY/T 798-2015《復(fù)合微生物肥料》等限定：糞大腸菌群數(shù)≤100個(gè)/g（mL）；蛔蟲卵死亡率≥95%。NY/T 1334-2007《畜禽糞便安全使用準(zhǔn)則》規(guī)定了畜禽糞便為主要原料的堆肥衛(wèi)生學(xué)要求限值：糞大腸菌值10-2～10-1，蛔蟲卵死亡率95%～100%；堆肥中及堆肥周圍沒(méi)有活的蛆、蛹或新孵化的成蠅。沼氣肥衛(wèi)生學(xué)要求：蛔蟲卵沉降率95%以上，不應(yīng)有活的血吸蟲卵和鉤蟲卵，糞大腸菌值10-2～10-1，有效地控制蚊蠅孽生，沼液中無(wú)孑孓，池的周邊無(wú)活蛆、蛹或新羽化的成蠅，沼氣池中糞渣應(yīng)符合堆肥衛(wèi)生指標(biāo)。標(biāo)準(zhǔn)GB/T 36195-2018《畜禽糞便無(wú)害化處理技術(shù)規(guī)范》規(guī)定了畜禽糞便無(wú)害化處理衛(wèi)生學(xué)要求：固體畜禽糞便堆肥蛔蟲卵死亡率≥95%，糞大腸菌群數(shù)≤105個(gè)/kg；液體畜禽糞便厭氧處理要求蛔蟲卵死亡率≥95%，不應(yīng)檢出活的鉤蟲卵，糞大腸菌群數(shù)常溫沼氣發(fā)酵≤105個(gè)/L、高溫沼氣發(fā)酵≤100個(gè)/L。GB 7959-2012《糞便無(wú)害化衛(wèi)生要求》規(guī)定了糞便無(wú)害化衛(wèi)生要求限值和糞便處理衛(wèi)生質(zhì)量的監(jiān)測(cè)檢驗(yàn)方法。表7列出了美國(guó)、歐盟等部分國(guó)家和地區(qū)對(duì)生物污泥和堆肥用作有機(jī)肥料中病原體進(jìn)行的限量要求指標(biāo)。

表7 部分國(guó)家和地區(qū)生物污泥和堆肥用作有機(jī)肥料中病原體限量指標(biāo)

農(nóng)業(yè)生產(chǎn)糞便或廢棄物原料經(jīng)化學(xué)和物理無(wú)害化處理及堆肥高溫處理，有機(jī)肥料產(chǎn)品中病原體水平相對(duì)較低，但堆肥過(guò)程不可能完全消除病原體。美國(guó)自然資源保護(hù)局規(guī)定堆肥設(shè)施運(yùn)行中，確保在至少7 d內(nèi)達(dá)到54～77 ℃的工作溫度并保持14 d。加拿大食品檢驗(yàn)局《T-4-120-根據(jù)肥料法和法規(guī)對(duì)堆肥的監(jiān)管》將傳播牛海綿狀腦?。ㄍǔ１环Q為瘋牛病）的牛組織稱為特定危險(xiǎn)物質(zhì)，不允許用于肥料。包含任何形式特定危險(xiǎn)物質(zhì)的堆肥（如牛糞便堆肥）都被視為特定危險(xiǎn)物質(zhì)，不得作為肥料出售，特定情況下需許可限制下使用。

3.2 生物入侵風(fēng)險(xiǎn)

有機(jī)質(zhì)載體本身適合生物繁殖生長(zhǎng)，因此有機(jī)肥料進(jìn)出口，容易帶來(lái)動(dòng)植物傳染病、昆蟲、雜草、微生物以及其他有害生物傳入、傳出［80］。轉(zhuǎn)基因材料混入有機(jī)肥料中，與土壤原著生物之間可以發(fā)生水平基因轉(zhuǎn)移或基因重排、突變、復(fù)制，給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)很多不確定因素和潛在危害［78-79］。

根據(jù)《中華人民共和國(guó)進(jìn)出境動(dòng)植物檢疫法》和《中華人民共和國(guó)海關(guān)法》，我國(guó)目前有機(jī)肥料原料和肥料實(shí)施不同檢驗(yàn)檢疫管理（表8）。GB/T 20879-2007《進(jìn)出境植物和植物產(chǎn)品有害生物風(fēng)險(xiǎn)分析技術(shù)要求》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了對(duì)進(jìn)出境植物和植物產(chǎn)品傳播有害生物風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析的技術(shù)要求，適用于進(jìn)出境植物和植物產(chǎn)品傳播有害生物的風(fēng)險(xiǎn)分析。

4 小結(jié)與建議

合理利用農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物資源，科學(xué)施用有機(jī)肥料，可提升土壤肥力，提高農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量與品質(zhì)，減輕生態(tài)環(huán)境污染，但有機(jī)肥料原料來(lái)源廣泛，成分復(fù)雜，可能存在重金屬超標(biāo)、抗生素殘留以及持久性有機(jī)污染物風(fēng)險(xiǎn)；腐熟過(guò)程不充分、進(jìn)口/出口檢疫不完善，會(huì)給作物、生態(tài)環(huán)境甚至人類健康帶來(lái)有毒有害的致病微生物、外來(lái)生物入侵等風(fēng)險(xiǎn)；甚至還存在一些未知的污染和安全使用風(fēng)險(xiǎn)。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)有機(jī)肥料標(biāo)準(zhǔn)中風(fēng)險(xiǎn)控制指標(biāo)尚不完善，致病生物風(fēng)險(xiǎn)危害評(píng)估與管理較為薄弱，建立有機(jī)肥料原料目錄清單、原料成分與風(fēng)險(xiǎn)因子基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫(kù)，完善有機(jī)肥料產(chǎn)品與檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)體系、有機(jī)肥料安全使用技術(shù)指標(biāo)，綜合考慮農(nóng)田生態(tài)類型、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)區(qū)域、作物種植模式、有機(jī)肥料來(lái)源與成分等因素，開(kāi)展有機(jī)肥料施用風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)，建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果產(chǎn)出服務(wù)平臺(tái)及預(yù)警體系，對(duì)促進(jìn)有機(jī)肥料健康、持續(xù)、科學(xué)合理施用，保障生態(tài)環(huán)境與農(nóng)產(chǎn)品安全具有重要意義。