孫玉桃，黃鳳球，楊 茜，李海露，張春霞，范美蓉*

（1.湖南省土壤肥料研究所/湖南省新型肥料工程技術研究中心，湖南 長沙 410125；2.長沙環(huán)境保護職業(yè)技術學院，湖南 長沙 410004）

有機肥在農產品生產中占有極其重要的地位，是無公害農業(yè)、綠色食品和有機農業(yè)生產中的主要肥料［1］?！笆晃濉逼陂g，農業(yè)部啟動了以增加土壤有機質為重點的“沃土工程”；此后，有機肥作為“十一五”重點扶持的肥料品種之一［1］，2015年公布《到2020年化肥使用量零增長行動方案》［2］等政策，明確提出以有機肥替代化肥，加快推進有機肥資源利用的政策路線。然而，有機肥原料來源繁多、成分復雜、質量參差不齊，部分有機肥產品存在重金屬超標問題。原材料中的重金屬隨著有機肥料的生產和施用進入土壤中，使重金屬在土壤中大量累積，造成耕地質量下降，導致土壤及農作物重金屬超標等問題［3-6］，嚴重威脅糧食安全，進入食物鏈后最終危害人體健康。本文通過對湖南省2013～2017年連續(xù)5年檢測的商品有機肥料產品質量數據進行統計，重點分析標準NY 525-2012《有機肥料》實施后湖南省2013～2017年5年中有機肥產品質量和發(fā)展趨勢，初步評價湖南省有機肥市場重金屬污染對環(huán)境安全的影響，旨在能實現從使用源頭控制湖南省有機肥的質量，為湖南省有機肥行業(yè)整體發(fā)展和有機肥產品安全使用提供數據支撐和科學依據。

1 材料與方法

1.1 有機肥料的收集

本次收集的樣品為湖南省各肥料生產企業(yè)委托檢驗的商品有機肥料樣品，各年度收集檢測的樣品具體情況見表1。

表1 各年度所檢測樣品數量

1.2 試驗方法

按照NY 525-2012《有機肥料》標準對有機肥料進行檢測，全部樣品均測定酸堿度、有機質、水分、總氮、磷、鉀，重金屬鉛、鎘、鉻、砷、汞。其中，酸堿度采用pH計法；有機質采用重鉻酸鉀容量法；水分采用真空干燥法；總氮采用H2SO4-H2O2消煮-凱氏定氮法；磷采用H2SO4-H2O2消煮-釩鉬黃比色法；鉀采用H2SO4-H2O2消煮-火焰光度法；肥料中的重金屬砷、汞、鉛、鎘、鉻含量按照NY/T 1978-2010標準進行測定，汞、砷測定采用原子熒光光度法；鎘、鉛、鉻采用原子吸收分光光度法。

1.3 有機肥料標準要求

按照NY 525-2012《有機肥料》標準對測定結果進行分析，其技術指標及重金屬限量指標應符合表2、3的要求。

表2 有機肥料的技術指標要求

表3 有機肥料中重金屬的限量指標要求

1.4 評價標準及方法

1.4.1 有機肥檢測項目合格率評定方法

樣品中單項重金屬的超標率以該重金屬元素含量超標即為不合格樣品來判定。

重金屬（砷、汞、鉛、鎘、鉻）的綜合超標率以出現任一重金屬元素含量超標即為不合格樣品來判定，若有一項以上重金屬元素均超標仍判為一個樣品超標。

1.4.2 有機肥質量安全評價

單因子污染指數法和內梅羅綜合污染指數法統計有機肥料5種重金屬及各年污染情況。

式（1）中，Pi是第i種重金屬的單因子污染指數，Ci是第i種重金屬含量平均值（mg·kg-1），Si是與第i種重金屬在NY 525-2012標準中的限量值（mg·kg-1）；當 Pi≤1，表示未被污染；Pi＞1 時，表示為污染，且Pi值越大，污染越嚴重。

內梅羅綜合污染指數法：

式（2）中，P綜是5種重金屬內梅羅綜合累積（復合）污染指數，Piav是重金屬元素單項污染指數的平均值，Pimax是重金屬元素中最大的單項污染指數Pi值。綜合污染指數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重的污染物的權重，能較全面地反映出有機肥重金屬污染的真實狀況。當綜合污染指數P≤0.7，安全；0.7＜P≤1.0，警戒線；1.0＜P≤2.0，輕度污染，土壤污染物超出標準，且作物開始受污染；2.0＜P≤3.0，中度污染；P＞3.0，重度污染。

2 結果與分析

2.1 有機肥檢測項目合格率狀況

依據有機肥檢測項目合格率評定方法，對測定項目的合格率進行統計，結果（表4）表明，2013～2017年5年期間有機質的質量分數、總養(yǎng)分的質量分數、酸堿度、水分、重金屬含量總合格率分別為92.3%、96.4%、91.6%、91.4%、93.4%。不同年份之間各測定指標合格率高低存在不規(guī)則變化，2013年樣品有機質和水分的合格率較低，分別為83.7%、87.8%，其他指標均較高，其中酸堿度合格率最高，達98.0%。2014年樣品的有機質的合格率明顯提高，達到95.0%，水分的合格率與2013年的基本持平，為87.1%，其他檢測項目的合格率均較高，其中總養(yǎng)分合格率最高，達96.4%。2015年的抽檢結果，抽檢項目合格率基本均為最高，尤其是總養(yǎng)分合格率高達99.2%。2016年，有機肥樣品的酸堿度、水分、重金屬合格率呈大幅度下滑的態(tài)勢。2017年，有機肥樣品的有機質、總養(yǎng)分、酸堿度合格率為2013～2017年5年中最低，分別為83.8%、82.4%和79.7%，所測74個樣品總體合格率僅為52.7%。依據有機質的質量分數、總養(yǎng)分的質量分數、酸堿度、水分、重金屬含量中任一項目超標即為不合格樣品，對所測663個有機肥料樣品進行統計分析得出，總體合格率為75.9%。由此可見，2013～2017年5年之間所檢測產品出現不合格的指標較分散，導致不合格產品率較高，且各年份之間樣品的合格率呈現先上升后下降再上升的變化趨勢。

表4 有機肥料樣品檢測項目合格率

2.2 有機肥料中重金屬含量狀況分析

對663個有機肥樣品的重金屬含量進行分析，由表5可知，Hg的含量范圍變化波動最大，最低含量為未檢出，最高含量為超標臨界值，與其它5種重金屬比較，變異系數最高，達143.2%，但超標率為0，所檢樣品全部達標；Cd含量的范圍為0.02～9.7 mg·kg-1，變化幅度較大，其平均值為1.1 mg·kg-1，超標樣品數目最多，為33個，與其它5種重金屬比較，超標率為最高，高達5.0%，變異系數適中，達99.0%；As和Pb含量的超標樣品數目和超標率相當，變異系數也較低，說明所檢樣品含量波動相對較為穩(wěn)定；Cr含量變化幅度最大，含量從0.27 mg·kg-1到257.9 mg·kg-1，變化幅度達兩千多倍，但超標量較低，僅為0.6%。重金屬含量總體超標狀況為 Cd＞Pb＞As＞Cr＞Hg。由此可知，663個有機肥料樣品中5種重金屬的變異系數值均較大，但5種重金屬的超標率均較低。

表5 2013～2017年收集的有機肥料樣品中重金屬含量

2.3 有機肥中重金屬含量與合格率變化

2.3.1 As含量狀況分析

由表6可知，連續(xù)5年樣品中As的含量平均值均遠低于限量值，不同年份均出現了超標樣品，超標率在0.7%～5.4%之間，2017年超標率最高，達到5.4%。As含量在5～15 mg·kg-1含量范圍的占比均較高，最高占比值為2014年的50.7%。其余年份的占比也均在20.9%～30.3%之間。As的合格率呈先上升后下降趨勢，整體上合格率較高。

表6 2013～2017年有機肥中As含量狀況

2.3.2 Hg含量狀況分析

由表7可知，連續(xù)5年樣品中Hg的含量平均值均遠低于限量值，Hg含量變化范圍越來越小，Hg含量最大值由2013年的1.1 mg·kg-1減少到2017年的0.8 mg·kg-1。從含量分布占比也可以看出，在2013年和2014年分布在1～2 mg·kg-1范圍的樣品分別為6.1%、4.3%，但2015年以后，此范圍的樣品占比均為零，這也說明有機肥中Hg含量的評價指標較好，含量均集中在較低的范圍。Hg含量的合格率連續(xù)5年一直保持100%，比較穩(wěn)定。

表7 2013～2017年有機肥中Hg含量狀況

2.3.3 Pb含量狀況分析

由表8可知，連續(xù)5年樣品中Pb的含量平均值均遠低于限量值，Pb含量的超標問題不明顯，超標率最高的年份是2014年，為4.3%，其余年份的超標率均較小。樣品中含量＜20 mg·kg-1范圍內的占比達到最大值，最高占比值為2013年的95.9%，其余年份的占比均在87.8%～93.5%之間。Pb在近幾年表現出質量較穩(wěn)定，2017年所檢樣品Pb合格率為100%，其余年份有機肥中Pb合格率均較高。

表8 2013～2017年有機肥中Pb含量狀況

2.3.4 Cd含量狀況分析

由表9可知，連續(xù)5年樣品中Cd的含量平均值均遠低于限量值，2013～2017年Cd超標率在2.1%～14.4%之間，2016年超標率最高，達到14.4%，每個年份均出現了超標樣品。從含量分布占比情況來看，分布在1～3 mg·kg-1范圍的樣品占比均比較高，占比最高的年份為2014年，達43.6%。此后幾年，此含量的占比一直居高不下。Cd的合格率在2016年處于最低值，為85.6%，其他年份的合格率相差不大，均未達到100%，可見，有機肥品質受Cd含量的影響較為明顯。

表9 2013～2017年有機肥中Cd含量狀況

2.3.5 Cr含量狀況分析

由表10可知，連續(xù)5年樣品中Cr的含量平均值均遠低于限量值，Cr含量指標控制良好，僅在2014和2015年存在1.4%和0.8%的超標現象，其余年份均100%合格。從含量分布占比情況看，分布在50～150 mg·kg-1范圍的樣品比例較低，大多數樣品均分布在＜50 mg·kg-1的范圍內，占比率均在91.5%以上，分布較為集中。

表10 2013～2017年有機肥中Cr含量狀況

2.4 有機肥重金屬污染程度發(fā)展趨勢

由圖1可知，2013～2017年以來，砷（As）、汞（Hg）、鉛（Pb）、鎘（Cd）和鉻（Cr）的單因子污染指數Pi值均在0～1之間，屬于清潔級別范圍。2013～2017年所測商品有機肥重金屬的內梅羅綜合污染指數P綜分別是0.28、0.33、0.25、0.39、0.29，均在安全級別（P綜≤0.7）范圍?？梢?，所檢測商品有機肥樣品中重金屬污染程度發(fā)展趨勢良好，可以在農業(yè)生產中安全使用。

圖1 各年份有機肥樣品重金屬單因子污染指數Pi與內梅羅綜合污染指數P綜

3 小結

2013～2017年5年中663個有機肥料所測技術指標的總體合格率為75.9%，其中有機質的質量分數、總養(yǎng)分的質量分數、酸堿度、水分、重金屬含量總合格率分別為92.3%、96.4%、91.6%、91.4%、93.4%，但2013～2017年5年中所檢測產品出現不合格的指標分布較分散，導致不合格產品率較高，且各年份之間樣品的合格率呈現先上升后下降再上升的變化趨勢。

663個商品有機肥料所測5種重金屬的含量差異和變異系數值均較大，總體超標狀況為Cd＞Pb＞As＞Cr＞Hg，但超標率均較低。連續(xù) 5 年所測樣品中Cd的合格率在2016年處于最低值，為85.6%，As的合格率呈先上升后下降趨勢，整體上合格率較高，但每年Cd和As合格率均未達到100%?？梢?，有機肥品質受Cd和As含量的影響較為明顯，Cd和As含量的高低成為限制有機肥品質提高的關鍵因素，這表明湖南省有機肥受到Cd和As污染的風險比較大。Pb的合格率在近幾年表現較穩(wěn)定，合格率自2015年逐年提高，2017年所檢樣品Pb合格率為100%。Cr合格率較高，最低為98.6%，最高達100%，可見，Cr含量不是湖南省有機肥品質的限制因子。Hg含量連續(xù)5年的超標率均為零，也表明Hg元素不是湖南省商品有機肥品質的制約因素。

633個所測商品有機肥重金屬的內梅羅綜合污染指數P綜分別是0.28、0.33、0.25、0.39、0.29，均在安全級別（P綜≤0.7）范圍?？梢?，所檢測商品有機肥樣品中重金屬污染程度發(fā)展趨勢良好，可以在農業(yè)生產中安全使用。

湖南省有機肥產品質量較好，重金屬含量合格率也較高。但有機肥的漚制大多數就地取材，原材料來自于當地，本地區(qū)Cd污染較為嚴重，也造成了有機肥Cd含量超標嚴重的問題。同時，5年中Pb含量合格率僅2017年達到100%；As的合格率均未達到100%，也成為了商品有機肥品質優(yōu)劣的限制因素，應注意控制使用量，防止土壤Pb、As污染累積。因此，在有機肥的生產和使用過程中要重點關注Cd的含量，兼顧Pb、As含量合格率，加強監(jiān)管，保證原料合格，以保障有機肥的品質。

針對市場有機肥生產工藝簡單，品種繁多，質量參差不齊的現狀，建議開展有機肥料安全生產控制標準的研究，制定相應的生產加工行業(yè)規(guī)范以及產品的市場準入要求，加強對商品有機肥料質量品質的監(jiān)督管理，為有機肥行業(yè)的健康發(fā)展和有機農業(yè)生產保駕護航。