常用肥料重金屬含量的調查分析——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]，農作物的高產離不開肥料的施用。不論是發達國家還是發展中國家，施肥都是最有效的糧食增產措施[2]。近年來，隨著農業經濟的快速發展，我國肥料的使用量急劇增加，然而，有機肥的生產原料——規模化養殖場的畜禽糞便、生活垃圾、污泥、工農業廢棄物等存在有害重金屬[3]，部分化肥因生產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，容易造成環境污染，耕地質量下降，可能導致土壤及農作物重金屬超標，甚至通過食物鏈危害人類健康。

為貫徹落實國家可持續發展戰略，解決當前日益嚴重的農田污染狀況，我國于2009年底發布了《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態指標》(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，國內已有少量關于肥料中的重金屬對土壤環境污染的研究報道[4-10]，然而缺少針對不同區域肥料使用安全現狀的研究資料。筆者以《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態指標》(GB/T 23349-2009)為參考，調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狀、控制土壤重金屬污染提供科學依據。

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企業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。樣品經研磨并過0.18mm 孔徑篩后，密封于塑料封口袋儲存備用。

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，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、汞生態指標》(GB/T 23349-2009)的Cr 含量限值作為評價依據，抽樣結果表明，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《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態指標》(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《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態指標》（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。因此，肥料使用中，應警惕復混（合）肥帶來的砷污染風險。

4 討論

調查分析的6 類常用肥料中，參照《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態指標》（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象。重金屬在不同類型肥料中的分布存在一定規律性，與其生產原料和工藝密切相關。如尿素是以液態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晶法、浮選法生產，因礦物原料中含有一定的As、Cd、Pb、Cr、Hg，導致生產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及生產工藝的影響較大，容易出現Cd 等重金屬含量超標，但筆者調查的2 類肥料樣品中均未出現重金屬超標現象，可能與生產原料中重金屬含量不高有關。復混（合）肥通常是在不同單質肥料的基礎上制得，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。筆者調查分析的復混（合）肥樣品中As 含量超標，可能與生產原料中As 含量較高有關。有機肥料通常是以禽畜糞便、動植物殘體等富含有機質的副產品資源為原料，經發酵腐熟后制成，因目前很多飼料廠和養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，導致生產的有機肥中部分重金屬含量偏高。此次調查的有機肥樣品中Cd 含量相對較高，與其成產原料中鎘含量偏高有關。因此，肥料中重金屬含量的控制應從生產原料的品質和生產工藝進行把關，從而確保所生產肥料的質量安全。

[1]宋志偉.土壤肥料[M].高等教育出版社，2009：8-10.

[2]王激清，馬文奇，江榮風等.我國肥料利用率的現狀及調控措施[C].首屆全國測土配方施肥技術研討會論文集，2007：137-142.

[3]程旭艷，王定美，喬玉輝,等.中國商品有機肥重金屬分析[J].環境污染與防治，2012，34（2）：72-76.

[4]陳林華,倪吾鐘,李雪蓮,等.常用肥料重金屬含量的調查分析[J].浙江理工大學學報，2009，26(2)：223-227.

[5]劉榮樂，李書田，王秀斌，等.我國商品有機肥料和有機廢棄物中重金屬的含量狀況與分析[J].農業環境科學學報，2005，24(2)：392-397.

[6]譚曉冬，董文光.商品有機肥中重金屬含量狀況調查[J].農業環境與發展，2006，23(1)：50-51.

[7]朱建華，楊曉磊，嚴 瑾，等.上海商品有機肥中重金屬含量及影響因素研究.上海農業學報，2010，26(4):113-116.

[8]田 野，劉善江，陳貴梅，等.有機肥中重金屬含量對農田土壤的影響.廣州化工，2010,38(12)：192-193.

[9]鐘 杭，婁 烽.浙江省商品有機肥重金屬含量調查與分析.浙江農業學報，2013，25(5)：1092-1095.

[10]楊曉磊，王寓群，嚴 瑾，等.有機肥料重金屬在土壤和作物中的積累效應研究.農業科學與技術，2013，14(7)：1021-1025.