使用不同濃度的污泥源有機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肥有限公司 廣東 東莞 523000 3.廣東中健檢測技術有限公司 廣東 東莞 523000;4.東莞市花卉協會 廣東 東莞 523000

1 引言

污水處理剩余污泥中含有大量的氮、磷、鉀等植物營養元素,通過堆肥處理,制成有機肥或有機一無機復混肥后進行土地利用,可以改善土壤的理化性質,提高作物品質和產量,是非常有效地資源化處置方式[1]。但目前污泥源有機肥施用于常規農田（糧食、蔬菜等食物生產農田）仍存在各種環境及人體健康風險,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、穩定性增強,但施用后仍有可能被農作物吸收,帶來食品安全風險,以及在土壤中積累或向水體擴散導致環境污染。因此污泥源有機肥農田施用的食品安全以及環境健康風險仍需要進一步研究關注。本文中以油麥菜為例,利用大田實驗,探討使用污泥源有機肥的農田利用的健康與環境風險,為其在農業生產中利用提供參考。

2 關鍵詞:污泥;有機肥;重金屬

中圖分類號S634文獻標識碼B

3 材料與方法

3.1 試驗材料

3.2.1 污泥源有機肥:以80%市政污泥與20%枯枝落葉粉混合,C/N調節至25,保持含水率50-60%,堆肥時間為35d,加入生物發酵劑和生物除臭劑進行槽式發酵,經一次發酵和二次腐熟后的有機肥。

3.2.2 供試植物:油麥菜

3.2.3 供試土樣。本試驗在東莞市流涌尾地區,其重金屬含量和本底環境質量評價見表1,根據單因子評價法和內梅羅綜合污染指數評價法進行評價,實驗田塊本底環境質量評價基本屬于清潔。

表1 試驗田塊本底環境質量評價 mg/kg

3.2.4 污泥源有機肥的重金屬成分分析

如表2所示,對污泥源有機肥進行重金屬（鎘、汞、鉛、砷、鎳、鋅、銅）含量分析,選取《農用污泥污染物控制標準》（GB4284-2018）》A級（允許耕地、園地、牧草地的農用地類型）對其重金屬進行對比,評價其安全性。從表2可見,污泥源有機肥的Hg含量嚴重超標,故該有機肥的安全性不足,后續施用時應額外關注土壤、作物中Hg的積累。

表2 兩種肥料重金屬檢測結果記錄及合格判定 mg/kg

3.2.2 理化性質測定方法 采用硝酸-高氯酸-氫氟酸消煮樣品,原子吸收分光光度計（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測定土壤重金屬（Hg）全量。

3.3 試驗處理

3.3.1 試驗設計

3.2.2 每個處理設置3個重復,每個重復種植地塊4m2。

3.2.3 土壤翻耕,每個地塊按照1.2.1的方法使用有機肥,與原土翻耕至表土10cm。

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

4 結果與分析

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,隨著污泥源有機肥使用量的增加,油麥菜植株體內的砷含量隨之增加,但對比《食品安全國家標準 食品中污染物限量》（GB2762-2017）（下同,簡稱食品安全標準）,植株體內的砷仍遠低于食品安全標準。

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,說明在試驗過程中受到外源污染,如灌溉用水。從圖4中,油麥菜植株內鉛含量隨著污染源有機肥使用量增加而增加,但其含量仍低于食品安全標準。

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,且污泥源有機肥的鎘含量低有關。種植后,土壤中的鎘含量提升,說明在試驗過程中受到外源污染,如灌溉用水。從圖4中,油麥菜植株內鎘含量隨著污染源有機肥使用量增加而增加,但其含量仍低于食品安全標準。

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,隨著污泥源有機肥使用量的增加,油麥菜植株體內的汞含量隨之增加,但其含量仍低于食品安全標準。

圖6 不同處理油麥菜植株體內鎘含量

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汞含量

結論

1、使用污泥源有機肥種植油麥菜,會使得油麥菜植株體內的重金屬含量升高,且隨著添加量的增加,植株體內含量增加。

2、使用污泥源有機肥種植油麥菜后,雖然植株體內含有重金屬,但其濃度仍定于標準限值,污泥源有機肥在農作物上的循環利用值得長期關注,有利于有機固體廢棄物的循環利用。

3、本試驗中發現,除了污染源有機肥給植株帶來重金屬成分,試水的水源也會成為重金屬進入食物鏈的途徑之一,因此,關注食品安全,除了需要關注土壤、添加有機肥的重金屬情況,還需關注種植當地的水。

展望

本試驗僅對油麥菜一個品種進行了一季的實驗分析,對日后的研究提供參考。而污泥源有機肥的循環利用一方面要做好源頭分類,根據重金屬含量對市政污泥進行分類,為安全起見,同時也為了物質循環利用,對重金屬含量低的污泥可回用到綠化、或花卉綠植等行業;第二方面,通過長期監測使用污泥源有機肥種植多種農作物,為污泥源有機肥的循環利用提供數據參考和安全性評估,實現有機廢棄物的可循環利用。