使用不同浓度的污泥源有机肥种植油麦菜的重金属分析

曹雪莹 雷清毅 冯锦洪 张巧玲

1.广东圣茵花卉园艺有限公司 广东 东莞 523000;2.东莞市圣茵生物有机肥有限公司 广东 东莞 523000 3.广东中健检测技术有限公司 广东 东莞 523000;4.东莞市花卉协会 广东 东莞 523000

1 引言

污水处理剩余污泥中含有大量的氮、磷、钾等植物营养元素,通过堆肥处理,制成有机肥或有机一无机复混肥后进行土地利用,可以改善土壤的理化性质,提高作物品质和产量,是非常有效地资源化处置方式[1]。但目前污泥源有机肥施用于常规农田（粮食、蔬菜等食物生产农田）仍存在各种环境及人体健康风险,主要原因在于污泥中含有重金属等污染物[2],尽管堆肥处理等措施可以使得重金属含量降低、稳定性增强,但施用后仍有可能被农作物吸收,带来食品安全风险,以及在土壤中积累或向水体扩散导致环境污染。因此污泥源有机肥农田施用的食品安全以及环境健康风险仍需要进一步研究关注。本文中以油麦菜为例,利用大田实验,探讨使用污泥源有机肥的农田利用的健康与环境风险,为其在农业生产中利用提供参考。

2 关键词:污泥;有机肥;重金属

中图分类号S634文献标识码B

3 材料与方法

3.1 试验材料

3.2.1 污泥源有机肥:以80%市政污泥与20%枯枝落叶粉混合,C/N调节至25,保持含水率50-60%,堆肥时间为35d,加入生物发酵剂和生物除臭剂进行槽式发酵,经一次发酵和二次腐熟后的有机肥。

3.2.2 供试植物:油麦菜

3.2.3 供试土样。本试验在东莞市流涌尾地区,其重金属含量和本底环境质量评价见表1,根据单因子评价法和内梅罗综合污染指数评价法进行评价,实验田块本底环境质量评价基本属于清洁。

表1 试验田块本底环境质量评价 mg/kg

3.2.4 污泥源有机肥的重金属成分分析

如表2所示,对污泥源有机肥进行重金属（镉、汞、铅、砷、镍、锌、铜）含量分析,选取《农用污泥污染物控制标准》（GB4284-2018）》A级（允许耕地、园地、牧草地的农用地类型）对其重金属进行对比,评价其安全性。从表2可见,污泥源有机肥的Hg含量严重超标,故该有机肥的安全性不足,后续施用时应额外关注土壤、作物中Hg的积累。

表2 两种肥料重金属检测结果记录及合格判定 mg/kg

3.2.2 理化性质测定方法 采用硝酸-高氯酸-氢氟酸消煮样品,原子吸收分光光度计（Z-2000,HITA-CHI）测定土壤重金属（Pb、Cd、Cu、Zn、Cr）全量,冷原子吸收分光光度计测定土壤重金属（Hg）全量。

3.3 试验处理

3.3.1 试验设计

3.2.2 每个处理设置3个重复,每个重复种植地块4m2。

3.2.3 土壤翻耕,每个地块按照1.2.1的方法使用有机肥,与原土翻耕至表土10cm。

3.2.4 种苗,将油麦菜种子发芽后,种在T1、T2、T3、T4的土里,按照常规种植管理,每天浇水2次,种植时间从2020年6月10日-2020年9月10日。

4 结果与分析

4.1 不同处理种植前后土壤中重金属砷含量和植株体的砷含量分析

从图1可以看出,种植后土壤中砷含量均低于种植前的土壤,说明植株体从土壤中吸收重金属砷,且从图2可以看出,随着污泥源有机肥使用量的增加,油麦菜植株体内的砷含量随之增加,但对比《食品安全国家标准 食品中污染物限量》（GB2762-2017）（下同,简称食品安全标准）,植株体内的砷仍远低于食品安全标准。

图1 不同处理种植前后土壤中砷含量

图2 不同处理油麦菜植株体内砷含量

4.2 不同处理种植前后土壤中重金属铅含量和植株体的铅含量分析

从图3可以看出,种植后土壤中铅含量均高于种植前的土壤,说明在试验过程中受到外源污染,如灌溉用水。从图4中,油麦菜植株内铅含量随着污染源有机肥使用量增加而增加,但其含量仍低于食品安全标准。

图3 不同处理种植前后土壤中铅含量

图4 不同处理油麦菜植株体内铅含量

4.3 不同处理种植前后土壤中重金属镉含量和植株体的镉含量分析

从图3可以看出,种植前土壤中均不检测出镉,这与原土壤的镉含量为0,且污泥源有机肥的镉含量低有关。种植后,土壤中的镉含量提升,说明在试验过程中受到外源污染,如灌溉用水。从图4中,油麦菜植株内镉含量随着污染源有机肥使用量增加而增加,但其含量仍低于食品安全标准。

图5 不同处理种植前后土壤中镉含量

4.4 不同处理种植前后土壤中重金属汞含量和植株体的汞含量分析

从图6可以看出,种植后土壤中汞含量均低于种植前的土壤,说明植株体从土壤中吸收重金属汞,且从图7可以看出,随着污泥源有机肥使用量的增加,油麦菜植株体内的汞含量随之增加,但其含量仍低于食品安全标准。

图6 不同处理油麦菜植株体内镉含量

图6 不同处理种植前后土壤中汞含量

图7 不同处理油麦菜植株体内汞含量

结论

1、使用污泥源有机肥种植油麦菜,会使得油麦菜植株体内的重金属含量升高,且随着添加量的增加,植株体内含量增加。

2、使用污泥源有机肥种植油麦菜后,虽然植株体内含有重金属,但其浓度仍定于标准限值,污泥源有机肥在农作物上的循环利用值得长期关注,有利于有机固体废弃物的循环利用。

3、本试验中发现,除了污染源有机肥给植株带来重金属成分,试水的水源也会成为重金属进入食物链的途径之一,因此,关注食品安全,除了需要关注土壤、添加有机肥的重金属情况,还需关注种植当地的水。

展望

本试验仅对油麦菜一个品种进行了一季的实验分析,对日后的研究提供参考。而污泥源有机肥的循环利用一方面要做好源头分类,根据重金属含量对市政污泥进行分类,为安全起见,同时也为了物质循环利用,对重金属含量低的污泥可回用到绿化、或花卉绿植等行业;第二方面,通过长期监测使用污泥源有机肥种植多种农作物,为污泥源有机肥的循环利用提供数据参考和安全性评估,实现有机废弃物的可循环利用。