金茜令狐 金卿 張波 趙久倫 羅稼戟 周開(kāi)方

摘 要：目的：了解中藥渣有機(jī)肥中重金屬元素Pb、Cd、Cr的含量。方法：用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀檢測(cè)，并與污泥有機(jī)肥進(jìn)行比較。結(jié)果：用中藥渣制備的有機(jī)肥中Pb、Cd、Cr單項(xiàng)污染指數(shù)很低，且綜合污染指數(shù)也僅為0.061，但用污泥制備的有機(jī)肥中Cr的單項(xiàng)污染指數(shù)為1.27，偏高，而綜合污染指數(shù)也大于1.00，為輕度污染。結(jié)論：中藥渣有機(jī)肥中Pb、Cd、Cr含量符合NY 525-2012標(biāo)準(zhǔn)要求，但污泥有機(jī)肥中Pb、Cd、Cr含量較高，Cr超標(biāo)1.27倍，存在安全隱患。

關(guān)鍵詞：重金屬;中藥渣;有機(jī)肥;污染指數(shù)

隨著我國(guó)中醫(yī)藥事業(yè)的發(fā)展，中草藥生產(chǎn)、加工過(guò)程中產(chǎn)生的中藥渣廢棄物成為亟待解決的問(wèn)題[1]，中藥渣中常含有一定量的活性成分和大量的粗纖維、粗蛋白、粗多糖及無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)成分等[2]。中藥渣經(jīng)生物活化后每噸含氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)（干基計(jì)算）分別為 3%、1.5%、2.3%和 55%，是制備中藥渣有機(jī)肥的重要原材料[3]。同時(shí)，采收了食用菌后的菌渣中含有豐富的蛋白質(zhì)、纖維素、酶、氮、磷、鉀等，也是制備有機(jī)肥的原材料或輔料[4]，研究表明，利用菌渣發(fā)酵后制成有機(jī)肥進(jìn)行小白菜試驗(yàn)，菌渣有機(jī)肥有助于改善小白菜的生物學(xué)性狀，使小白菜增產(chǎn)，營(yíng)養(yǎng)品質(zhì)得到顯著改善[5]。朱小平等[6]用微生物加菌渣施于辣椒和菠菜上，增產(chǎn)效果顯著。王德漢等[7]研究發(fā)現(xiàn)，菌渣有機(jī)肥對(duì)濃度為50mg/kg的DCP去除率可達(dá)97.87%。劉寶勇等[8]用食用菌菌渣對(duì)礦區(qū)復(fù)墾土壤進(jìn)行改良，使土壤中有機(jī)質(zhì)含量、微生物數(shù)量和肥力增加了。因此，中藥渣、菌渣等是生產(chǎn)有機(jī)肥良好的原料。

自制中藥渣有機(jī)肥是指利用制藥廠排放的廢棄混合中藥渣，添加一定比例的食用菌菌渣、農(nóng)作物秸稈及酒糟等，經(jīng)好氧微生物高溫發(fā)酵、腐熟等生產(chǎn)工藝制成的有機(jī)物料。中藥渣有機(jī)肥含有大量的有機(jī)質(zhì)、微量元素及營(yíng)養(yǎng)元素等，既能改善土壤質(zhì)地、增肥增效，又能減少中藥渣、菌渣等焚燒、填埋、堆積等引起的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染，因此，有機(jī)肥將是未來(lái)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

重金屬是一類典型的累積性污染物，在環(huán)境中難以降解;重金屬不僅改變土壤性質(zhì)、毒害植物、影響作物生長(zhǎng)，還使農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量下降，并通過(guò)食物鏈傳遞、富集，最終危害人類健康[9]。土壤重金屬污染渠道很多，其中有機(jī)肥重金屬含量超標(biāo)，或長(zhǎng)期使用含量較高的有機(jī)肥是土壤污染的一個(gè)重要因素。所以，有機(jī)肥重金屬的質(zhì)量安全等問(wèn)題越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的重視[10-11]，田野等[12]報(bào)道了利用動(dòng)植物糞便和污泥制備的生物有機(jī)肥料重金屬污染相對(duì)嚴(yán)重，因此，有必要對(duì)自制的中藥渣有機(jī)肥中重金屬含量進(jìn)行測(cè)定和評(píng)價(jià)。

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

儀器：6200型電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀（ICP—OES），美國(guó)ThermoFisher公司;ZK—82B型真空干燥箱，上海市實(shí)驗(yàn)儀器總廠;SHIMADZU—AUX220型電子天平，日本島津。所用儀器均用稀酸處理過(guò)，防重金屬污染。

試劑：成都試劑廠生產(chǎn)的HNO3（GR）、HClO4（AR）;1 000μg/mL Pb、Cd、Cr標(biāo)準(zhǔn)溶液，使用時(shí)逐級(jí)稀釋;所用蒸餾水為超純水。

1.2 儀器參數(shù)

按儀器使用說(shuō)明打開(kāi)儀器，持續(xù)通入氬氣2h，預(yù)熱。其最佳工作參數(shù)設(shè)置為RF功率1 150W、泵速45r/min、輔助氣流量0.5L/min、霧化氣體流量0.3～0.2L/min，沖洗30s后，用標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)儀器進(jìn)行工作條件的優(yōu)化，并進(jìn)行樣品檢測(cè)。

1.3 供試樣品及評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

有機(jī)肥：供試樣品為自制中藥渣有機(jī)肥及某公司生產(chǎn)的有機(jī)肥，散裝產(chǎn)品按照GB/T 6679規(guī)定進(jìn)行取樣。將選取的樣品迅速混勻，用四分法將樣品縮分到1 000g，分裝于3個(gè)干凈的廣口瓶中，密封、貼上標(biāo)簽，注明產(chǎn)品名稱、取樣日期、取樣人姓名，一瓶供物理分析、一瓶風(fēng)干、一瓶保存以備查用。將縮分好的有機(jī)肥樣品粉碎，過(guò)100目篩，用于金屬元素的測(cè)定。輔料：菌渣：食用菌采摘后剩下的培養(yǎng)基，常作為廢棄物扔掉;酒糟：釀酒中產(chǎn)生的廢棄物，在有機(jī)肥制備中添加的輔料;農(nóng)作物秸稈。污泥有機(jī)肥：某公司利用城市污水處理廠產(chǎn)生的廢棄物（含有大量的有機(jī)物）以及酒糟、秸稈等發(fā)酵制成的有機(jī)肥。有機(jī)肥樣品中重金屬含量判定依據(jù)：NY 525—2012[13]，但NY 525—2012中對(duì)重金屬的檢測(cè)沒(méi)有具體的方法和標(biāo)準(zhǔn)，但可參照GB 8172—87[14]進(jìn)行測(cè)定（表1）。

1.4 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及方法

單因子污染指數(shù)法：Pi=Ci/Si（1）

式（1）中，Pi為環(huán)境中污染物i的單項(xiàng)污染指數(shù);Ci為環(huán)境中污染物i的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù);Si為污染物的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn);當(dāng)Pi≤1，表示未被污染;Pi>1時(shí)，表示為污染，且Pi值越大，污染越嚴(yán)重。

綜合污染指數(shù)法：P=（maxPi）2+（i）22（2）

式（2）中，P為土壤中重金屬元素綜合累積（復(fù)合）污染指數(shù);maxPi為重金屬元素中最大的單項(xiàng)污染指數(shù)值;i為重金屬元素單項(xiàng)污染指數(shù)的平均值。綜合污染指數(shù)法不僅考慮了各種污染物的平均污染狀況，而且考慮了污染程度最嚴(yán)重的污染物的權(quán)重，能較全面地反映出土壤等受污染的真實(shí)狀況。當(dāng)綜合污染指數(shù)P≤0.7，安全;0.73.0，重度污染。

2 結(jié)果與分析

2.1 元素回歸方程及相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差

據(jù)試驗(yàn)要求，在儀器工作條件下，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，求出相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差。由表2可知，在該儀器工作條件下，各元素標(biāo)準(zhǔn)曲線線性良好，且%RSD也很?。ㄐ∮?%），符合質(zhì)量控制要求。

2.2 有機(jī)肥及輔料中Pb、Cd、Cr含量測(cè)定

據(jù)試驗(yàn)要求，在儀器工作條件下測(cè)定了中藥渣有機(jī)肥、污泥制備的有機(jī)肥及輔料中Pb、Cd、Cr的含量。由表3可知，不同原料、輔料及有機(jī)肥中重金屬元素Pb、Cd、Cr含量不同，中藥渣有機(jī)肥中重金屬元素Pb、Cd、Cr含量遠(yuǎn)小于污泥有機(jī)肥中的含量，含量最高的是Cr、最低的是Cd，其含量順序?yàn)镃r>Pb>Cd;同時(shí)，原料中重金屬Pb、Cd、Cr含量不同，原料中Pb含量為污泥>中藥渣>菌渣>酒糟，原料中Cd含量為污泥>中藥渣>菌渣>酒糟，原料中Cr含量為污泥>菌渣>中藥渣>酒糟。

2.3 不同有機(jī)肥及原料中重金屬含量分析

從表3可以看出，污泥有機(jī)肥中Pb含量較高，為25.05mg/kg，中藥渣有機(jī)肥中Pb 含量較低，為3.855mg/kg，其Pb含量低于污泥有機(jī)肥的6.5 倍;污泥有機(jī)肥中Cd含量為1.719mg/kg，中藥渣有機(jī)肥中Cd含量較低，為0.120 1mg/kg，其含量低于污泥有機(jī)肥Cd的14.3倍;污泥有機(jī)肥中Cr含量最高，為380.9mg/kg，而中藥渣有機(jī)肥中Cr含量很低，為21.58mg/kg，其含量低于污泥有機(jī)肥中Cr的 17.6倍。

從表3還可以看出，制備有機(jī)肥原材料中重金屬元素Pb、Cd、Cr含量不同，含量最高的是污泥，含量分別為26.75、1.788、352.3mg/kg;含量最低的是酒糟，其含量分別為0.953、0.042、3.268mg/kg;由試驗(yàn)結(jié)果可知，當(dāng)原料中重金屬含量高時(shí)，則制成的有機(jī)肥中重金屬含量也高，而中藥渣中及輔料中Pb、Cd、Cr含量很低，則制成的中藥渣有機(jī)肥中Pb、Cd、Cr含量也很低，所以，制備有機(jī)肥原材料中重金屬Pb、Cd、Cr含量將影響有機(jī)肥中重金屬的含量。

2.4 有機(jī)肥中重金屬元素Pb、Cd、Cr污染分析

有機(jī)肥中重金屬安全可借用土壤中重金屬單項(xiàng)污染指數(shù)和綜合累積（復(fù)合）污染指數(shù)來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)[15-16]。由表4可知，不同原料制備的有機(jī)肥中重金屬含量不同，其安全情況不同。中藥渣有機(jī)肥中Pb、Cd、Cr的單項(xiàng)污染指數(shù)很低，分別為0.04、0.04和0.07，均遠(yuǎn)小于0.7，且綜合污染指數(shù)也很小，僅為0.061，說(shuō)明中藥渣有機(jī)肥中Pb、Cd、Cr很安全，為安全等級(jí)。污泥有機(jī)肥中Pb、Cd單項(xiàng)污染指數(shù)較低，分別為0.25、0.57，但污泥有機(jī)肥中Cr的單項(xiàng)污染指數(shù)偏高，為1.27，當(dāng)Pi>1時(shí)表示為污染，且Pi值越大，污染越嚴(yán)重。同時(shí)，污泥有機(jī)肥的綜合污染指數(shù)為1.02，若1.0

2.5 有機(jī)肥質(zhì)量安全評(píng)價(jià)

Cd是生物毒性很強(qiáng)的重金屬之一，影響植物種子萌發(fā)、植物的生長(zhǎng)、細(xì)胞分裂及代謝活動(dòng)，造成農(nóng)作物產(chǎn)量和品質(zhì)下降。Pb主要富集于植物的根部和莖葉，影響植物的光合作用和蒸騰作用，使植物產(chǎn)量下降[15]。Cr影響植物種子萌發(fā)和生長(zhǎng)。根據(jù)國(guó)家有機(jī)肥重金屬含量判定依據(jù)：NY 525—2012，Pb≤100mg/kg、Cd≤3mg/kg、Cr≤300mg/kg，對(duì)被測(cè)有機(jī)肥樣品中重金屬質(zhì)量安全性進(jìn)行評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)表明，中藥渣有機(jī)肥和污泥有機(jī)肥中Pb、Cd、Cr含量完全符合NY 525—2012標(biāo)準(zhǔn)要求，但污泥有機(jī)肥中Cr含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)，超標(biāo)1.27倍，且污泥有機(jī)肥中Pb、Cd、Cr含量也遠(yuǎn)高于中藥渣有機(jī)肥中的含量。故應(yīng)注意控制使用量，防止土壤重金屬污染累積。

3 結(jié)論

中藥渣有機(jī)肥中Pb、Cd、Cr的單項(xiàng)污染指數(shù)很低，且綜合污染指數(shù)僅為0.061，為安全等級(jí);但污泥有機(jī)肥中Cr的單項(xiàng)污染指數(shù)偏高，為1.27，綜合污染指數(shù)為1.02，為輕度污染。用中藥渣制備的有機(jī)肥中重金屬元素Pb、Cd、Cr含量符合NY 525—2012標(biāo)準(zhǔn)要求，但用污泥制備的有機(jī)肥中Cr含量超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)1.27倍。污泥中Pb、Cd、Cr含量均遠(yuǎn)高于中藥渣中的含量，但所用輔料菌渣、酒渣中重金屬含量很低。因此，建議在有機(jī)肥制備過(guò)程中注意原材料及輔料的選取，保證有機(jī)肥的質(zhì)量，降低安全隱患。◇

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