遵義市常用有機肥料重金屬含量分析及污染風險評價

胡引

摘要 [目的]分析遵義市常用有機肥料重金屬污染狀況，為遵義市農(nóng)作物栽培及重金屬污染防治提供一定的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)保障。[方法]調(diào)查分析2017年1月—2021年6月在遵義市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測院檢測的有機肥料樣品中重金屬含量數(shù)據(jù)，共采集樣品數(shù)量494個，并對有機肥料重金屬污染情況進行風險評估。[結(jié)果]重金屬Pb、As、Hg、Cd、Cr總的超標率分別為7.5%、1.6%、1.6%、9.3%、1.0%，反映出遵義市有機肥料重金屬污染主要以Pb、Cd污染為主，其次為As、Hg、Cr。通過對5種重金屬單因子污染指數(shù)進行比較，得出2017年1月—2021年6月有機肥料中重金屬Pb、As、Hg、Cd、Cr的單因子污染指數(shù)均小于1.0，處于非污染級別。5種重金屬綜合污染指數(shù)均小于0.7，處于安全水平。[結(jié)論]遵義市常用有機肥料重金屬污染狀況良好，但在施用過程中應(yīng)控制好使用量，防止重金屬累積污染，特別應(yīng)加強Pb和Cd元素的防控。

關(guān)鍵詞 遵義市;有機肥料;重金屬;含量測定;污染風險評價

中圖分類號 S14-31? 文獻標識碼 A? 文章編號 0517-6611（2022）07-0055-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2022.07.014

開放科學（資源服務(wù)）標識碼（OSID）：

Content Analysis and Pollution Risk Assessment of Heavy Metal in Common Organic Fertilizers in Zunyi City

HU Yin

（Zunyi Institute of Products Quality Inspection and Testing，Zunyi，Guizhou 563000）

Abstract [Objective] To analyze the heavy metal pollution status of common organic fertilizers in Zunyi City and provide certain theoretical basis and data guarantee for crop cultivation and heavy metal pollution prevention in Zunyi City.[Method]This paper investigated and analyzed the heavy metal content data of organic fertilizer samples detected in Zunyi Product Quality Inspection and Testing Institute from January 2017 to June 2021.A total of 494 samples were collected.And the risk assessment of heavy metal pollution in organic fertilizers was conducted.[Result]The total exceeding rates of heavy metals Pb，As，Hg，Cd and Cr were 7.5%，1.6%，1.6%，9.3% and 1.0%，respectively，indicating that heavy metal pollution of organic fertilizers in Zunyi City was mainly caused by Pb and Cd，followed by As，Hg and Cr.By comparing the single-factor pollution indexes of five heavy metals，it was concluded that the single-factor pollution indexes of heavy metals Pb，As，Hg，Cd and Cr in organic fertilizers from January 2017 to June 2021 were all less than 1.0，which was at the non-pollution level.The comprehensive pollution index of the five heavy metals was less than 0.7，which was at a safe level.[Conclusion] The heavy metal pollution of common organic fertilizers in Zunyi City is in good condition，but the use amount should be controlled well in the application process to prevent the accumulation of heavy metal pollution，especially the prevention and control of Pb and Cd elements.

Key words Zunyi City;Organic fertilizer;Heavy metal;Content determination;Pollution risk assessment

有機肥料的使用可以增加土壤養(yǎng)分，改善土壤理化性質(zhì)和微生物環(huán)境，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。有機肥料在生產(chǎn)過程中會大量使用到畜禽糞便、農(nóng)作物莖稈、酒糟、豆粕、污泥、柴灰、餐廚垃圾等原材料，原材料中的重金屬污染會直接影響到有機肥料中重金屬的含量[1-3]，重金屬含量較高的有機肥料會導致土壤中重金屬的富集[4-8]，從而經(jīng)過農(nóng)產(chǎn)品通過食物鏈遷移影響到人類身體健康[9-12]。

為了解遵義市生產(chǎn)和銷售的有機肥料重金屬污染情況，筆者對2017年1月—2021年6月在遵義市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測院檢測的有機肥料重金屬含量數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計和分析，并對有機肥料重金屬污染情況進行風險評估，以期為遵義市農(nóng)作物栽培和重金屬污染防治提供一定的理論依據(jù)和數(shù)據(jù)保障。

1 材料與方法

1.1 有機肥料樣品采集

分析樣品來自2017年1月—2021年6月遵義市各級監(jiān)管部門監(jiān)督抽查樣品、有機肥料生產(chǎn)企業(yè)及個人委托檢測樣品，共采集樣品數(shù)量494個，各年度樣品采集數(shù)量依次為123、108、95、122、46個。

1.2 重金屬檢測指標及方法

按GB/T 23349—2009《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》[13]的檢測方法檢測有機肥料樣品中總鉛（Pb）、總砷（As）、總汞（Hg）、總鎘（Cd）、總鉻（Cr）5個指標。

1.3 重金屬含量標準限值

有機肥料重金屬含量標準限值參照農(nóng)業(yè)部標準NY 525—2012《有機肥料》[14]規(guī)定執(zhí)行，各指標限值分別為Pb≤50 mg/kg、As≤15 mg/kg、Hg≤2 mg/kg、Cd≤3 mg/kg、Cr≤150 mg/kg。

1.4 有機肥料重金屬污染風險評價方法

該研究采用單因子污染指數(shù)法和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法對有機肥料重金屬污染進行風險評價[15-18]。

1.4.1 單因子污染指數(shù)法。單因子污染指數(shù)法是采用污染物的實測數(shù)據(jù)與評價標準的比值作為單因子污染指數(shù)，污染指數(shù)越大，受污染程度越重。計算公式如下：

P i=C i/S i（1）

式中，P i為有機肥料中重金屬i的污染指數(shù);C i為有機肥料中重金屬i的實測數(shù)據(jù)平均值，S i為有機肥料中重金屬i的限量值。單因子污染指數(shù)分級標準如表1所示。

1.4.2 內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法。

內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法是當前國內(nèi)外進行綜合污染指數(shù)計算最常用的方法之一，能整體全面地反映有機肥料的重金屬實際污染狀況，同時兼顧了單因子污染指數(shù)的平均值和最高值，突出污染較重的重金屬對有機肥料的影響。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)法計算公式如下：

P 綜= i2+P2 imax2（2）

式中，P 綜為有機肥料中重金屬的內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù); i為有機肥料中5種重金屬的單因子污染指數(shù)平均值;P imax為有機肥料中單一重金屬的單因子污染指數(shù)最大值。內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)分級標準如表2所示。

2 結(jié)果與分析

2.1 有機肥料重金屬含量分析

對近5年（2017年1月—2021年6月）有機肥料樣品中重金屬檢測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計，結(jié)果發(fā)現(xiàn)（表3），Pb含量為 26.9～35.3 mg/kg，As含量為 4.3～6.2 mg/kg，Hg含量為 0.36～0.60 mg/kg，Cd含量為 1.3～2.0 mg/kg，Cr含量為42.4～66.3 mg/kg。調(diào)查結(jié)果顯示，5種重金屬平均含量均未超過各指標限值。

根據(jù)近5年檢測有機肥料樣品中重金屬含量數(shù)據(jù)進行分析，參照各指標的限量值，分別給出5種重金屬在不同年份的不合格情況，并用不合格樣品數(shù)量除以該年調(diào)查樣品總量，得出各年份的不合格率。用總不合格樣品數(shù)量除以調(diào)查樣品總數(shù)，得出該指標總的不合格率。各年份的不合格率和總不合格率如圖1～2所示。近5年間遵義市有機肥料中重金屬超標率呈不規(guī)則變動趨勢，重金屬Cd每年的超標率和5年間總超標率均為最高;其中2020年重金屬Cd超標率最高，達到11.5%;2021年上半年最低，為6.5%。除此之外，Pb的超標率也相對較高，2020年為9.8%，是5年中最大值，2021年上半年最低，為2.2%（圖1）。

通過對近5年遵義市常用有機肥料中重金屬檢測數(shù)據(jù)統(tǒng)計，重金屬Pb、As、Hg、Cd、Cr總的超標率分別為7.5%、16%、1.6%、9.3%、1.0%（圖2），反映出遵義市有機肥料重金屬污染主要以Pb、Cd污染為主，其次為As、Hg、Cr。

2.1.1 有機肥料中Pb含量。從有機肥料中Pb檢測結(jié)果（表4）可以看出，2017—2021年有機肥料中Pb超標率分別為8.1%、7.4%、6.3%、9.8%、2.2%，超標樣品平均含量分別為78.2、71.1、80.5、83.3、68.4 mg/kg。各年間重金屬Pb超標率和超標樣品平均含量均呈現(xiàn)無規(guī)律變化趨勢。

2.1.2 有機肥料中As含量。從有機肥料中As檢測結(jié)果（表5）可以看出，2017—2021年有機肥料中As超標率分別為1.6%、0.9%、3.2%、1.6%、0，2017—2020年超標樣品平均含量分別為17.6、20.5、19.9、18.5 mg/kg ，2021年上半年未檢出有機肥料中As不合格情況。

2.1.3 有機肥料中Hg含量。從有機肥料中Hg檢測結(jié)果（表6）可以看出，2017—2021年有機肥料中Hg超標率分別為1.6%、2.8%、1.1%、1.6%、0，2017—2020年超標樣品平均含量分別為3.3、3.6、2.9、3.3 mg/kg，2021年上半年未檢出有機肥料中Hg不合格情況。

2.1.4 有機肥料中Cd含量。

從有機肥料中Cd檢測結(jié)果（表7）可以看出，2017—2021年有機肥料中Cd超標率分別為8.1%、8.3%、10.5%、11.5%、6.5%，超標樣品平均含量分別為4.1、5.1、4.8、4.6、5.3 mg/kg。

2.1.5 有機肥料中Cr含量。從有機肥料中Cr檢測結(jié)果（表8）可以看出，2017—2021年有機肥料中Cr超標率分別為0.8%、0.9%、1.1%、1.6%、0，2017—2020年超標樣品平均含量分別為173.7、245.9、201.3、285.4 mg/kg，2021年上半年未檢出有機肥料中Cr不合格情況。數(shù)據(jù)反映出遵義市常用有機肥料中Cr超標情況相對較低。

從變異系數(shù)分析，重金屬Hg和Cd變異系數(shù)大于1，屬于強變異[15]，Pb和Cr變異系數(shù)相對平穩(wěn)，As不同年份間變異系數(shù)相差較大。表明遵義市常用有機肥料中重金屬As、Hg、Cd含量差異較大，而重金屬Pb和Cr含量相對平穩(wěn)。

2.2 有機肥料重金屬污染風險分析

通過對近5年（2017—2021年）有機肥料樣品中重金屬檢測結(jié)果數(shù)據(jù)分析，分別計算出各年份重金屬污染的單因子污染指數(shù)（P i）和內(nèi)梅羅綜合污染指數(shù)（P 綜），并將數(shù)據(jù)與該指標污染分級標準（表1～2）進行比較，得出不同年份5種重金屬污染程度。結(jié)果如表9所示。

由表9可知，2017年1月—2021年6月遵義市常用有機肥料中重金屬Pb、As、Hg、Cd、Cr的單因子污染指數(shù)均小于1.0，處于非污染級別，但Pb和Cd單因子污染指數(shù)較高，因此，有機肥料生產(chǎn)企業(yè)在保持重金屬污染控制質(zhì)量的同時，應(yīng)加強控制重金屬Pb和Cd含量。由于重金屬污染主要是原材料帶來的，因此，選用重金屬較低的原材料是改善有機肥料成品質(zhì)量的有效途徑。

表9顯示，5種重金屬綜合污染指數(shù)均小于0.7，處于安全水平，因此2017年1月—2021年6月遵義市常用有機肥料中重金屬Pb、As、Hg、Cd、Cr污染程度均處于安全水平。

3 小結(jié)

有機肥料中重金屬含量的高低與使用的原材料密切相關(guān)，由于有機肥料生產(chǎn)所使用的原材料復雜多樣，導致不同有機肥料中重金屬含量也出現(xiàn)較大差別。此次調(diào)查選用2017年1月—2021年6月在遵義市產(chǎn)品質(zhì)量檢驗檢測院檢測的有機肥料重金屬含量數(shù)據(jù)進行了統(tǒng)計和分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，重金屬Cd每年的超標率和5年間總超標率均為最高，其中2020年重金屬Cd超標率最高，達到11.5%，2021年上半年最低，為6.5%;重金屬Pb、As、Hg、Cd、Cr總的超標率分別為7.5%、1.6%、1.6%、9.3%、1.0%，反映出遵義市有機肥料重金屬污染主要以Pb、Cd污染為主，其次為As、Hg、Cr;從變異系數(shù)分析，遵義市常用有機肥料中重金屬As、Hg、Cd含量差異較大，而重金屬Pb 和Cr含量相對平穩(wěn)。通過對5種重金屬單因子污染指數(shù)進行比較，得出2017—2021年有機肥料中重金屬Pb、As、Hg、Cd、Cr的單因子污染指數(shù)均小于10，處于非污染級別;5種重金屬綜合污染指數(shù)均小于0.7，處于安全水平。

盡管絕大部分有機肥料樣品中重金屬含量檢測合格，但由于重金屬具有在土壤和植物中富集的特性，因此，長期施用重金屬含量較高的有機肥料對環(huán)境、農(nóng)作物和人類健康的危害應(yīng)該引起足夠的重視。如何降低有機肥料中重金屬的含量，減輕重金屬污染，確保農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，仍需要更深入的研究。

參考文獻

[1]

蘇詩博，徐慧婷，賈飛，等.礦物固化劑添加對蔬菜重金屬吸收富集和污染風險的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2020，59（7）：136-141.

[2] 鐘杭，婁烽.浙江省商品有機肥重金屬含量調(diào)查與分析[J].浙江農(nóng)業(yè)學報，2013，25（5）：1092-1095.

[3] 茍曦，馮海濤，楊榮.四川省常用肥料重金屬含量調(diào)查分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2016，44（19）：153-155.

[4] 王忠林，虞軼俊，王紫艷，等.有機肥施用對蔬菜及其土壤環(huán)境中重金屬含量的影響及健康風險評估[J].浙江農(nóng)業(yè)科學，2020，61（10）：2109-2112.

[5] NZIGUHEBA? G，SMOLDERS E.Inputs of trace elements in agricultural soils via phosphate fertilizers in European countries[J].Science of the total environment，2008，390（1）：53-57.

[6] 黃雯，梁河，陶麗，等.浙西某地土壤重金屬特征分析及風險安全評價[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2020，48（16）：278-284.

[7] 聶新星，段小麗，張敏敏，等.長期不同施肥措施對土壤重金屬含量的影響[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2018，57（S2）：58-62.

[8] 張貴友，王素萍，杜雷，等.武漢市江夏區(qū)農(nóng)田土壤重金屬含量及其生態(tài)風險評價[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2020，59（17）：54-57，136.

[9] 趙穎，王飛，喬鵬明.污灌區(qū)農(nóng)田土壤-作物體系重金屬復合污染及健康風險評價[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2020，48（23）：270-274.

[10] SUN C Y，LIU J S，WANG Y，et al.Multivariate and geostatistical analyses of the spatial distribution and sources of heavy metals in agricultural soil in Dehui，Northeast China[J].Chemosphere，2013，92（5）：517-523.

[11] 楊冰雪，方晨，馬勤，等.浙江省某地區(qū)農(nóng)田土壤重金屬污染的健康風險評價[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2021，49（7）：66-69.

[12] 曹 冉，孜比布拉·司馬義，楊勝天，等.典型蔬菜基地土壤重金屬健康風險評價[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學，2020，48（4）：246-253.

[13] 中華人民共和國國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準化管理委員會.肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標：GB/T 23349—2009[S].北京：中國標準出版社，2009.

[14] 中華人民共和國農(nóng)業(yè)部.有機肥料：NY 525—2012[S].北京：中國標準出版社，2012.

[15] 陳景春，易廷輝，陳麗.重慶市市售化肥重金屬含量調(diào)查分析[J].湖南農(nóng)業(yè)科學，2017（6）：41-44.

[16] 劉海偉，肖先儀，黃平香，等.贛州煙田灌溉水和肥料中重金屬含量分析與評價[J].江西農(nóng)業(yè)學報，2013，25（8）：116-119.

[17] 范珊珊，劉繼遠，高飛，等.北京商品有機肥重金屬含量與污染程度分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學，2021，49（10）：83-85，110.

[18] 江南，平令文，季曉慧，等.典型北方菜田常用肥料中重金屬含量分析及污染風險評價[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報，2020，39（3）：521-529.