肥料生態(tài)指標調查及農作物中重金屬含量超標可能性分析

劉 高，李 銘，凌小芳

(成都產品質量檢驗研究院有限責任公司 四川成都 610100)

?

肥料生態(tài)指標調查及農作物中重金屬含量超標可能性分析

劉 高，李 銘，凌小芳

(成都產品質量檢驗研究院有限責任公司 四川成都 610100)

以國家標準《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》(GB/T 23349—2009)為檢驗依據，對主要市售肥料的生態(tài)指標進行了采樣調查。通過對肥料中重金屬含量與農產品中重金屬含量的關聯(lián)分析，對農作物中重金屬超標的可能性進行了推斷，以期為整頓肥料的生態(tài)指標和開展生態(tài)農業(yè)提供基礎分析數(shù)據。

肥料 生態(tài)指標 重金屬 超標 分析

土壤是一切陸生生物的載體，也是地球表層生物活動最活躍的部分，但隨著人類活動對環(huán)境影響的加劇，各種污染物不斷在土壤中富集，引起土壤質量惡化，導致土壤污染。土壤污染物質主要包括重金屬、化學農藥及其他人造化學品、放射性物質、病原菌等[1]。隨著我國工業(yè)化進程的加快，2007年國土資源部統(tǒng)計數(shù)據顯示，全國受污染的耕地約為10 000 000 hm2，占我國耕地總面積的10%以上[2]，而且該數(shù)字還在不斷地擴大，“十二五”期間我國受污染耕地面積甚至已占全國耕地總面積的20%。其中，重金屬污染尤為嚴重，全國每年遭重金屬污染的糧食高達12 000 kt，直接經濟損失超過200億元[3]，這些糧食可以養(yǎng)活4 000萬人以上。

重金屬元素的半衰期通常長達數(shù)十年[4]，因此其污染具有隱蔽性、滯后性和積累性，對土壤環(huán)境質量和農作物具有顯著影響，最終威脅人體健康，因此加強重金屬污染的防治十分迫切。土壤重金屬的來源[5- 6]主要包括大氣沉降、農藥、化肥、塑料薄膜、污水灌溉、污泥、廢棄物堆積等，其中化肥的使用是土壤重金屬污染和農作物重金屬含量超標的重要因素之一[7- 8]。國內對肥料中重金屬含量的研究還十分有限，并且主要集中在有機肥料，對市售常用無機肥料的研究頗少[9- 11]。本文對四川省內常見的市售肥料進行了較全面的調查和分析，并進行了肥料中重金屬含量與農作物重金屬含量的關聯(lián)分析，對近期熱門話題“鎘大米”事件具有一定的科學研究依據，為整頓四川省內肥料的生態(tài)指標和開展生態(tài)農業(yè)提供了基礎分析數(shù)據。

1 檢驗依據

GB/T 23349—2009《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》。

2 樣品和儀器

(1)試驗樣品：在市場上購買20個三元無機復合肥、20個過磷酸鈣、10個尿素、10個磷酸銨，分別按照相應的產品標準制備試驗樣品。

(2)主要儀器：原子吸收分光光度計，原子熒光分光光度計，電熱板。

3 檢測結果與分析

3.1 鎘含量分析

各試驗樣品中鎘含量檢驗分析結果見表1。

表1結果顯示：過磷酸鈣中鎘含量最高，平均值為0.96 mg/kg，且其鎘含量分布是這幾種肥料中最均衡的，RSD最低(124.19%)；其他3種肥料鎘含量均較低，并且70%～80%的樣品均未檢出。肥料樣品鎘含量總體較低，沒有超過標準限制值的樣品，未檢出樣品個數(shù)占總樣品個數(shù)的58.33%，未檢出樣品數(shù)多，RSD值較大。

表1 各試驗樣品中鎘含量檢驗分析結果

試驗樣品樣品數(shù)/個濃度范圍/(mg·kg-1)平均值/(mg·kg-1)RSD/%未檢出樣品數(shù)/個標準限制值/(mg·kg-1)超標樣品數(shù)/個三元無機復合肥200.00～3.020.23288.6214100過磷酸鈣200.00～4.580.96124.196100尿素100.00～2.030.13294.327100磷酸銨100.00～2.420.19300.558100

3.2 鉛含量分析

各試驗樣品中鉛含量檢驗分析結果見表2。

表2結果顯示：過磷酸鈣中鉛含量最高，平均值為61.70 mg/kg，最大值達281.80 mg/kg，且其鉛含量分布是這幾種肥料中最不均衡的，RSD最高(102.27%)；其次為三元無機復合肥，鉛含量平均值為12.09 mg/kg，最大值達52.65 mg/kg；其余2種肥料鉛含量均較低；過磷酸鈣有1個樣品的鉛含量超出了標準限制值，超標率為5%，其余樣品均未超出標準限制值。

表2 各試驗樣品中鉛含量檢驗分析結果

試驗樣品樣品數(shù)/個濃度范圍/(mg·kg-1)平均值/(mg·kg-1)RSD/%標準限制值/(mg·kg-1)超標樣品數(shù)/個三元無機復合肥201.14～52.6512.0985.352000過磷酸鈣208.87～281.8061.70102.272001尿素100.99～20.518.2557.462000磷酸銨100.61～15.427.3160.442000

3.3 鉻含量分析

各試驗樣品中鉻含量檢驗分析結果見表3。

表3結果顯示：過磷酸鈣中鉻含量最高，平均值為20.55 mg/kg，最大值達62.56 mg/kg，且其鉻含量分布是這幾種肥料中最不均衡的，RSD最高(56.94%)；其次為三元無機復合肥，鉻含量平均值為12.96 mg/kg，最大值為23.10 mg/kg；尿素和磷酸銨的鉻含量均較低，平均值分別為7.82 mg/kg 和8.49 mg/kg；各肥料樣品鉻含量均未超過標準限制值；與鉛和鎘含量相比，RSD較低，說明各試驗樣品中鉻含量差異不是非常明顯。

表3 各試驗樣品中鉻含量檢驗分析結果

試驗樣品樣品數(shù)/個濃度范圍/(mg·kg-1)平均值/(mg·kg-1)RSD%標準限制值/(mg·kg-1)超標樣品數(shù)/個三元無機復合肥205.22～23.1012.9636.195000過磷酸鈣207.51～62.5620.5556.945000尿素104.66～15.487.8238.415000磷酸銨105.31～17.228.4934.895000

3.4 汞含量分析

各試驗樣品中汞含量檢驗分析結果見表4。

表4結果顯示：過磷酸鈣中汞含量最高，平均值為9.72 mg/kg，超過了標準限制值，最大值達82.40 mg/kg，是標準限制值的16.5倍，其汞含量分布是這幾種肥料中最不均衡的，RSD最高(248.70%)，且有4個樣品汞含量超過了標準限制值，超標率為20.0%；其余3種肥料的汞含量均未超過標準限制值。

表4 各試驗樣品中汞含量檢驗分析結果

試驗樣品樣品數(shù)/個濃度范圍/(mg·kg-1)平均值/(mg·kg-1)RSD/%標準限制值/(mg·kg-1)超標樣品數(shù)/個三元無機復合肥200.01～0.420.1475.3950過磷酸鈣200.07～82.409.72248.7054尿素100.06～0.830.3459.5850磷酸銨100.03～2.551.0589.2750

3.5 砷含量分析

各試驗樣品中砷含量檢驗分析結果如表5所示。

表5結果顯示：各種肥料砷含量的平均值和RSD相差不大，最大值為過磷酸鈣中的1個樣品，砷含量為25.76 mg/kg，已經達到了標準限制值的50%；所有肥料樣品砷含量平均值為 9.24 mg/kg，約為標準限制值的20%，其中砷含量<5 mg/kg的樣品只有4個，說明肥料樣品砷含量均分布在高濃度區(qū)間，即使農戶輪換施用肥料，選擇到低砷含量肥料的概率也非常低；盡管所有的肥料樣品砷含量均未超標，但隨著肥料使用量的增加和重金屬累積，同樣會影響農產品中重金屬的含量，進而影響農產品的品質。

表5 各試驗樣品中砷含量檢驗分析結果

試驗樣品樣品數(shù)/個濃度范圍/(mg·kg-1)砷含量<5mg/kg樣品數(shù)/個平均值/(mg·kg-1)RSD/%標準限制值/(mg·kg-1)超標樣品數(shù)/個三元無機復合肥201.67～21.44111.1254.50500過磷酸鈣203.14～25.7617.9674.62500尿素102.64～20.7318.5760.44500磷酸銨103.00～22.5519.9355.28500

4 肥料、土壤和農作物重金屬含量關聯(lián)分析

根據GB/T 23349—2009《肥料中砷、鎘、鉛、鉻、汞生態(tài)指標》、GB 15618—1995《土壤環(huán)境質量標準》(以Ⅱ類土壤執(zhí)行的二級標準、pH為6.5～7.5的水田為比較對象，即為保障農業(yè)生產、維護人體健康的土壤限制值)和GB 2715—2005《糧食衛(wèi)生標準》(以大米為比較對象)，可以得到規(guī)定的各自重金屬標準限制值(表6)。

由表6可見，除鉛外，肥料中其余重金屬的標準限制值均大于土壤中重金屬的標準限制值，而土壤中重金屬的標準限制值又比糧食中重金屬的標準限制值高。由于重金屬在土壤中的累積性，隨著化肥的不斷使用，必然會導致土壤中重金屬含量超標，進而影響糧食中的重金屬含量。

表6 肥料、土壤和糧食標準規(guī)定的重金屬標準限制值比較

標準標準限制值/(mg·kg-1)鉛砷汞鎘鉻GB/T23349—200920050510500GB15618—1995300250.500.30300GB2715—20050.200.150.020.20肥料樣品重金屬含量平均值36.899.244.930.6016.75

如果水稻產量要達到400～600 kg/畝(1畝=666.67 m2，下同)、稻草與稻谷等量，平均每畝需施用40～60 kg硫酸銨或等量的其他氮肥、40～60 kg過磷酸鈣(有效成分質量分數(shù)10%～16%)、6～10 kg硫酸鉀(有效成分質量分數(shù)48%～52%)或氯化鉀(有效成分質量分數(shù)50%～52%)。假設現(xiàn)有一塊土地，其土壤重金屬含量為零，按畝產400 kg水稻和400 kg稻草、施肥量40 kg計算(實際會更多)，如果肥料中的重金屬全部被水稻吸收(50%進入稻穗，50%進入稻草)，那么只要肥料中重金屬含量大于糧食中重金屬的標準限制值20倍，即會導致水稻中重金屬含量超標。另外，重金屬會在土壤中不斷累積，累積到一定程度便會使農作物重金屬含量超標，這便是在周圍沒有礦山，也沒有污水灌溉的地方，頻現(xiàn)“鎘大米”事件的可能原因之一。

5 結語

對市售的60個常用肥料進行了檢測分析，結果除砷以外，均以過磷酸鈣中重金屬含量平均值為最高(汞含量超標率為20.0%，鉛含量超標率為5.0%)，其余肥料中重金屬含量均未超過標準限制值。原因是過磷酸鈣是通過酸法直接對磷礦進行溶解提取，在此過程中重金屬也同時被酸溶解進入肥料中[12]。盡管肥料中重金屬含量超標率并不高，但從分析來看，由于重金屬的累積性，隨著肥料的大量使用，即使重金屬含量未超標的肥料也會導致農作物重金屬含量提升。因此，只有加強對肥料的管理和土壤環(huán)境質量的研究，才能提高農產品質量和保障人民身體健康。

[1] 李玉國，陳風琴，史秀娟.土壤環(huán)境污染研究[J].中國人口·資源與環(huán)境，2010(S2):197- 200.

[2] 國土資源部.我國1.5億畝耕地遭污染[J].環(huán)境保護，2007(4):21- 21.

[3] 韓晉仙，馬建華，魏林衡.污灌對潮土重金屬含量及分布的影響——以開封市化肥河污灌區(qū)為例[J].土壤，2006(3):292- 297.

[4] 馬榕.重視磷肥中重金屬鎘的危害[J].磷肥與復肥，2002(6)：5- 6.

[5] 劉潤堂，許建中.我國污水灌溉現(xiàn)狀、問題及其對策[J].中國水利，2002(10):123- 125.

[6] 李林照，羅金發(fā)，孟維奇，等.中國污水灌溉與環(huán)境質量控制[M].北京：氣象出版社，1995.

[7] 高強，劉淑霞，王宇，等.施肥對農業(yè)生態(tài)環(huán)境的影響[J].吉林農業(yè)大學學報，2000(S1):106- 112.

[8] 熊禮明.施肥與植物的重金屬吸收[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，1993(5)：217- 222.

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

[10] 李書田，劉榮樂.國內外關于有機肥料中重金屬安全限量標準的現(xiàn)狀與分析[J].農業(yè)環(huán)境科學學報，2006(B09)：777- 782.

[11] 田野，劉善江，馬良，等.有機肥料中重金屬測定綜述[J].中國農學通報，2011(7)：16- 21.

[12] 高陽俊，張乃明.施用磷肥對環(huán)境的影響探討[J].中國農學通報，2003(6):162- 165.

Investigation of Ecological Index of Fertilizers and Possibility Analysis of Heavy Metal Exceeding in Crops

LIU Gao, LI Ming, LING Xiaofang

(Chengdu Product Quality Supervision and Inspection Co., Ltd. Sichuan Chengdu 610100)

Taking national standard “the ecological index of arsenic, cadmium, lead, chromium and mercury for fertilizers” (GB/T 23349—2009) as criteria of inspection, sampling and investigation of ecological index of main fertilizers in the market is carried out. Through association analysis of heavy metal content in fertilizers and the one in crops, the possibility of heavy metal exceeding in crops is deduced, so that basic analytical data can be provided for rectification of ecological index of fertilizers and for the development of ecological agriculture.

fertilizer ecological index heavy metal exceed standard analysis

劉高(1985—)，男，碩士，工程師，主要從事分析化學工作；liu- gao2008@163.com。

X53

A

1006- 7779(2016)05- 0013- 04

2015- 06- 04)