蔡佳盛,施教忠,葉志隆,李葉楠,UZMA Shaheen,陳少華
(1.中國(guó)科學(xué)院城市環(huán)境研究所城市污染物轉(zhuǎn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,福建 廈門 361021;2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué),北京 100049;3.廈門市同安區(qū)市政公用工程建設(shè)中心,福建 廈門 361100)
農(nóng)村廁所問題關(guān)系到廣大農(nóng)民群眾的切身利益,是城鄉(xiāng)發(fā)展不平衡和人居環(huán)境條件差異的突出體現(xiàn),解決該問題已成為實(shí)施鄉(xiāng)村振興戰(zhàn)略和推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的重要任務(wù)。當(dāng)前,農(nóng)村“廁所革命”已成為一個(gè)社會(huì)熱點(diǎn),其對(duì)于改善農(nóng)村人居環(huán)境、提高人民生活品質(zhì)、有效控制鄉(xiāng)村生態(tài)環(huán)境污染等具有重要的意義。至2020年,我國(guó)農(nóng)村廁改將實(shí)現(xiàn)85%的衛(wèi)生廁所普及率,而到2030年將達(dá)到100%的衛(wèi)生廁所普及率[1]。
廁所糞污包括尿液和糞便,其含有大量的營(yíng)養(yǎng)元素。通常每人每年可排泄5.7 kg 的N、0.6 kg 的P 和1.2 kg 的K,這些元素都是農(nóng)作物生長(zhǎng)不可或缺的重要營(yíng)養(yǎng)成分[2]。另外,尿液所含的N、P、K 分別可以占市政廢水的75%~87%、50%~90%和40%~50%,然而其體積卻只占市政廢水總體積的1%,說明尿液中各種營(yíng)養(yǎng)元素的濃度非常高[3]。如果可以將這些人體排泄物妥善地收集和處理,并用于作物的種植,那么將大約節(jié)省全球20%的化肥使用量[2]。然而,廁所糞便資源化過程中,需要密切關(guān)注重金屬、抗生素等有毒有害污染物。這些污染物在隨糞便施用于農(nóng)田時(shí)易造成二次污染,并引發(fā)潛在的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),進(jìn)而危害人體健康以及自然環(huán)境[4]。因此,在對(duì)人體排泄物進(jìn)行資源回收時(shí),有必要對(duì)這些污染物進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
在農(nóng)村廁改中,根據(jù)用水情況可以將公廁分成節(jié)水型公廁和水沖型公廁。節(jié)水型公廁主要用于城鎮(zhèn)污水管道無法連接到的農(nóng)村或者北方冬天低溫的地區(qū),產(chǎn)生的尿液與糞便分別收集,糞便一般加入一些輔料,如鋸末和植物灰分,以進(jìn)行好氧發(fā)酵生產(chǎn)肥料;而水沖型公廁則在南方較為常見,其是利用自來水將排泄物沖入化糞池中[5?6]。農(nóng)業(yè)農(nóng)村部《農(nóng)村廁所糞污無害化處理與資源化利用指南》中指出,農(nóng)村廁所糞污處理有4種方式,包括水沖式廁所糞污分散處理利用、水沖式廁所糞污集中處理利用、衛(wèi)生旱廁糞污處理利用和簡(jiǎn)易旱廁糞污處理利用。因此,本研究選取2 座典型的糞污處理利用衛(wèi)生旱廁(節(jié)水公廁)和3座典型的糞污分散處理利用水沖式公廁,采集其產(chǎn)生的不同類型尿液和糞便樣品,分析其中C、N、P 等營(yíng)養(yǎng)組分,以及重金屬和抗生素的濃度;并進(jìn)一步采用生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法和風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法評(píng)價(jià)水沖型公廁和節(jié)水型公廁糞便資源化利用時(shí)重金屬和抗生素殘留給環(huán)境帶來的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)兩種類型公廁糞污進(jìn)行組分分析和資源化利用時(shí)重金屬和抗生素的潛在生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,為農(nóng)村“廁所革命”的開展和廁所糞污資源化利用提供一定的數(shù)據(jù)支撐。
本研究選取福建省廈門市同安區(qū)的5 座農(nóng)村公廁進(jìn)行調(diào)研和采樣,1 號(hào)公廁和2 號(hào)公廁為節(jié)水型公廁(分別簡(jiǎn)稱為節(jié)水1 和節(jié)水2),3~5 號(hào)為水沖型公廁(依次簡(jiǎn)稱為水沖1、水沖2和水沖3)。所取樣品包括節(jié)水型公廁所產(chǎn)生的新鮮尿液和原位好氧發(fā)酵產(chǎn)物,以及水沖型公廁中的糞液和糞渣。節(jié)水型公廁糞渣的處理方式為加入鋸末后進(jìn)行好氧發(fā)酵。節(jié)水型公廁取尿液與生態(tài)發(fā)酵后的固體產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)定;水沖型公廁取化糞池中的糞液和糞渣進(jìn)行測(cè)定。節(jié)水型公廁和水沖型公廁內(nèi)部照片如圖1所示。
1.2.1 水樣分析方法
節(jié)水型公廁的總固體(Total solid,TS)、總?cè)芙庑怨腆w(Total dissolved solid,TDS)、溶解性揮發(fā)固體(Dis?solved volatile solid,DVS)和懸浮性固體(Suspended solid,SS)均采用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定[7];pH 值使用 PHS?3S型pH 計(jì)(雷磁,上海精科)測(cè)定;總有機(jī)碳(Total or?ganic carbon,TOC)采用總有機(jī)碳分析儀(TOC Vcph,Shimadzu)測(cè)定采用納氏試劑分光光度法測(cè)定采用鉬銻抗分光光度法測(cè)定;TP 采用過硫酸鉀法消解后,使用鉬銻抗分光光度法測(cè)定和Cl?采用離子色譜儀(Dionex ICS?3000,USA)測(cè)定。
水樣中常見金屬元素的檢測(cè):樣品經(jīng)過消解后[7],采用電感耦合等離子體發(fā)射光譜儀(ICP?OES,Optima 7000DV,USA)測(cè)定K、Na、Mg、Ca 和Al 含量。重金屬則采用電感耦合等離子體質(zhì)譜儀(ICP?MS,Agilent 7500cx,USA)測(cè)定。
1.2.2 固體分析方法
固體中的常規(guī)指標(biāo)——含水率、灰分、TS、揮發(fā)性固體(Volatile solid,VS)和pH 值均采用標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定[8]。常見金屬元素和重金屬經(jīng)過消解后,分別采用ICP?OES 和ICP?MS 測(cè)定;使用CNS 元素分析儀(Ele?mentar analysensysteme GmbH,Vario MAX,German)測(cè)定C、N和S含量。
1.2.3 抗生素測(cè)定
本研究測(cè)定的抗生素為四環(huán)素類、喹諾酮類和磺胺類,四環(huán)素類包括四環(huán)素(Tetracycline,TC)、土霉素(Oxytetracycline,OTC)、金霉素(Chlortetracycline,CTC)和強(qiáng)力霉素(Doxycycline,DXC),喹諾酮類包括氧氟沙星(Ofloxacin,OFLO)、環(huán)丙沙星(Ciprofloxacin,CIP)和恩諾沙星(Enrofloxacin,ENX),磺胺類包括磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SDZ)和磺胺甲惡唑(Sulfa?methoxazole,SMZ)。
水樣前處理參考LOU 等[9]采用的方法,具體步驟如下:取一定量的水樣,加入200 mL 體積比為1∶9 的鹽酸溶液,pH 3.0、濃度為0.02 mol·L?1的KH2PO4和終濃度為50 μg·L?1的三類抗生素內(nèi)標(biāo)物(D5?諾氟沙星、13C?磺胺嘧啶和D6?四環(huán)素)。然后,使用活化過的Oasis HLB 固相萃取小柱(200 mg,6 mL)進(jìn)行固相萃??;再使用5%的甲醇和超純水淋洗固相萃取小柱,之后真空干燥1 h。使用HPLC 級(jí)別的甲醇將抗生素洗脫至10 mL 的玻璃管中,使用氮?dú)獯蹈杉状既軇?,再加? mL 20%的甲醇定容,轉(zhuǎn)移至色譜瓶中避光保存于?18 ℃下待測(cè)。
固體樣品先進(jìn)行冷凍干燥,然后研磨過100 目篩,稱取一定量的固體加入2.5 mL 1 mol·L?1的 NaCl、2.5 mL 1 mol·L?1的草酸、5 mL 的無水乙醇和終濃度為 50 μg·L?1的三類抗生素內(nèi)標(biāo)物(D5 ?諾氟沙星、13C?磺胺嘧啶和D6?四環(huán)素);然后,超聲45 min,7 000 r·min?1條件下離心15 min,將上清液轉(zhuǎn)移,重復(fù)以上步驟3次,得到的提取液同水樣一樣進(jìn)行固相萃取。
采用高效液相串聯(lián)三重四極桿線性離子阱質(zhì)譜儀(HPLC?MS/MS,ABI 3200 Q TRAP)測(cè)定抗生素的含量。測(cè)試條件如下[9]:使用的色譜柱為Phenomen?nex C18 柱(4.6 mm×100 mm,2.6 μm),柱溫40 ℃,進(jìn)樣量20 μg·L?1;梯度洗脫,流動(dòng)相A為0.5%的甲酸,B相為HPLC級(jí)甲醇;流速設(shè)定為0.8 mL·min?1。
文中所有指標(biāo)皆取樣測(cè)定3 個(gè)平行值,并基于3個(gè)平行值計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)偏差。
1.3.1 糞便肥農(nóng)用重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法可以用于評(píng)估污泥和生物炭農(nóng)用時(shí)的重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[10]。生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法可以評(píng)估環(huán)境中單一重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)和多種重金屬所產(chǎn)生的復(fù)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),其計(jì)算公式如下[11]:
1.3.2 糞便肥農(nóng)用抗生素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)法可以用于評(píng)估肥料農(nóng)用后,抗生素進(jìn)入土地所引發(fā)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)[17]。風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(QH)的計(jì)算公式如下[18]:
式中:CPEC代表環(huán)境中抗生素的預(yù)測(cè)值,對(duì)于糞渣(CPECf),通過式(5)計(jì)算[17],對(duì)于化糞池糞液或節(jié)水型公廁的新鮮尿液(CPECu),通過式(6)計(jì)算[19],μg·kg?1;CPNEC代表無危害的情況下環(huán)境中抗生素的最大濃度,μg·kg?1;cfeces為糞渣中抗生素的含量,g·kg?1;mfeces為每年每公頃土壤中施用的糞渣總量,t·hm?2;curine為糞液或者尿液中抗生素的濃度,μg·L?1;Vurine為每年土壤中施用的化糞池糞液或尿液的體積,L·hm?2;ρ為當(dāng)?shù)赝寥烂芏萚20],其值為 1 500 kg·m?3;D為抗生素在土壤中滲透的深度[21],為 0.2 m;CT代表抗生素對(duì)土壤微生物的毒性,可以使用半數(shù)致死量(ED50)來表示[22],μg·kg?1;FA代表急性常數(shù)[23],其值為1 000。
根據(jù)QH值,可以劃分為3個(gè)等級(jí)[24]:QH≥1,土壤中所具有的抗生素會(huì)帶來較大的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),應(yīng)該引起高度注意;0.1≤QH<1,土壤中存在的抗生素對(duì)土壤會(huì)造成中度的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn);QH<0.1,土壤中存在的抗生素帶來的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較小。
需要施用的節(jié)水型公廁生態(tài)堆肥產(chǎn)品或水沖型公廁糞渣的質(zhì)量如方程(8)所示:
式中:Rn1為以糞渣為肥料時(shí),每年不同種類植物所需要的養(yǎng)分?jǐn)z取量[25],t·hm?2;nfeces為糞渣中營(yíng)養(yǎng)組分的含量,g·kg?1。
需要施用的化糞池糞液或新鮮尿液的體積如方程(9)所示:
式中:Rn2為以糞液或尿液為肥料時(shí),每年不同種類植物所需要的養(yǎng)分?jǐn)z取量[25],t·hm?2;nurine為糞液或尿液中營(yíng)養(yǎng)組分的含量,mg·L?1。
表2 為公廁尿液和化糞池糞液的理化指標(biāo)。對(duì)比兩種公廁液體的營(yíng)養(yǎng)組分含量可以看出,節(jié)水型公廁尿液中和K等營(yíng)養(yǎng)組分的含量明顯高于水沖型公廁糞液。例如尿液中TOC 的濃度是糞液中的 10~260 倍、TN 的濃度為 18~400 倍、TP 的濃度為11~520 倍、K 的濃度為6~7.5 倍。由于化糞池糞液中含有較低濃度的、Cl?、Na和K,因此將其直接施用于土壤并不會(huì)導(dǎo)致作物發(fā)育不良甚至停止生長(zhǎng);而節(jié)水型公廁產(chǎn)生的尿液中各種營(yíng)養(yǎng)組分如Cl?、Na 和 K 的濃度過高,直接施用于土壤,勢(shì)必不利于作物的生長(zhǎng)[26],因此可以將其作為高價(jià)值的液態(tài)肥,以一定的比例用水稀釋將營(yíng)養(yǎng)組分的濃度適當(dāng)降低,或者采用滴灌技術(shù)使作物緩慢吸收尿液中的各種營(yíng)養(yǎng)組分。
表2 公廁新鮮尿液和化糞池糞液的理化指標(biāo)Table 2 Regular parameters in effluent from septic tanks of public toilets
從表3 可以看出,節(jié)水型公廁糞便生態(tài)發(fā)酵產(chǎn)品和水沖型公廁糞渣中含有植物所需的營(yíng)養(yǎng)組分。由于處理方式的不同,節(jié)水型公廁好氧發(fā)酵產(chǎn)品和水沖型公廁糞渣的營(yíng)養(yǎng)組分含量差異大,從而影響后續(xù)的資源化處理。節(jié)水型公廁的糞污首先在蹲便器進(jìn)行尿液和糞便的分離,分離后的糞便掉入發(fā)酵槽好氧降解,通過向發(fā)酵槽中添加鋸末或稻殼來調(diào)節(jié)含水率,進(jìn)而產(chǎn)生腐殖化程度較高的生態(tài)好氧堆肥產(chǎn)品。腐殖化程度較高的特性使其可以作為優(yōu)良的有機(jī)肥料和土壤改良劑直接施用于土壤[5,27]。對(duì)于水沖型公廁的糞渣,由于C/N 僅為5~12,無法達(dá)到厭氧堆肥所需的最適C/N(25~30∶1),因此可以向糞渣中加入一定比例高有機(jī)物含量的餐廚垃圾調(diào)節(jié)C/N,以此來促進(jìn)糞渣的厭氧堆肥過程[28?29]。
表3 公廁糞便生態(tài)發(fā)酵產(chǎn)品與水沖型公廁化糞池糞渣的理化指標(biāo)Table 3 Regular parameters in feces from public toilets
圖2 為公廁尿液和糞液中重金屬的殘留濃度。從圖中可以看出,尿液和糞液中含有多種重金屬元素。節(jié)水型和水沖型公廁尿液中的重金屬包括Zn、Cu、Mn、Mo、Co、Ni、V、Cr、Cd、As、Pb,節(jié)水型公廁濃度范 圍 分 別 為 705.61~895.03、226.38~473.32、14.10~47.88、96.29~171.68、1.44~1.93、25.92~36.93、4.47~6.25、239.23~367.64、2.74~3.17、35.14~52.78 μg·L?1和24.00~30.90 μg·L?1。水沖型公廁濃度范圍分別為284.52~18 519.34、88.74~3 047.04、119.22~4 241.64、73.18~468.47、1.50~50.00、21.40~268.86、4.45~104.05、353.70~996.15、2.03~54.79、1.04~160.00 μg · L?1和15.29~344.09 μg·L?1。
圖3 為公廁糞便生態(tài)發(fā)酵產(chǎn)品和糞渣中重金屬的殘留含量。糞便發(fā)酵產(chǎn)物重金屬含量:Zn 為995.59~1 334.03 mg·g?1、Cu 為 182.69~226.41 mg·g?1、Mn 為 981.03~3 185.07 mg·g?1、Mo 為 35.14~45.72 mg·g?1、Co 為 4.11~11.33 mg·kg?1、Ni 為 53.38~185.78 mg·kg?1、V 為 53.95~63.73 mg· kg?1、Cr 為 256.11~657.17 mg·kg?1、Cd 為 3.96~5.44 mg· kg?1、As 為 6.08~51.86 mg·kg?1和 Pb 為 22.96~28.75 mg·kg?1。糞渣中重金屬的含量:Zn 為 7 125.38~19 105.59 mg·kg?1、Cu 為1 179.42~2 960.53 mg·kg?1、Mn 為 3 188.67~4 931.79 mg· kg?1、Mo 為 81.91~236.67 mg· kg?1、Co 為 15.47~54.36 mg · kg?1、Ni 為 158.08~249.11 mg · kg?1、V 為124.91~258.64 mg·kg?1、Cr 為 323.88~651.01 mg·kg?1、Cd 為 12.43~57.47 mg·kg?1、As 為 127.30~264.68 mg·kg?1和 Pb 為 316.64~1 127.22 mg·kg?1。對(duì)比《肥料中有毒有害物質(zhì)的限量要求》(GB 38400—2019)中關(guān)于部分重金屬限量的要求,糞便發(fā)酵產(chǎn)品中Cr 和Cd 的含量全部超過限值,節(jié)水1 糞便發(fā)酵產(chǎn)品中As 含量超過限值,糞渣中 Cr、Cd、As 和 Pb 含量都遠(yuǎn)超出限值。
表4 公廁糞液和尿液土地施用后各種重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)(Eri)和復(fù)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(IR)Table 4 Assessment on heavy metal contamination using ecological risk coefficient(Eri)and ecological risk index(IR)after soil application of effluent from septic tanks of public toilets
表5 為各公廁糞便發(fā)酵產(chǎn)品和糞渣作為肥料施用后,重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)和IR值。從看,發(fā)酵產(chǎn)品和糞渣中Mn、Co、V 和Cr 可能帶來低風(fēng)險(xiǎn)而Ni 和Pb 為中等和低風(fēng)險(xiǎn)或者高風(fēng)險(xiǎn)(水沖2)。對(duì)于As,除節(jié)水2 為低風(fēng)險(xiǎn)外(Eri<40),其他公廁均為顯著風(fēng)險(xiǎn)以上等級(jí)(Eri≥80)。Cd的Eri值均高于320,提示當(dāng)公廁發(fā)酵產(chǎn)品或者糞渣土地施用時(shí),需要關(guān)注Cd所帶來的極高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。表5中IR值均高于600,說明糞便資源化存在重金屬?gòu)?fù)合污染的風(fēng)險(xiǎn)。
表5 公廁糞便生態(tài)發(fā)酵產(chǎn)品和糞渣土地施用后各種重金屬的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)系數(shù)(Eri)和復(fù)合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)(IR)Table 5 Assessment on heavy metal contamination using ecological risk coefficient(Eri)and ecological risk index(IR)after soil application of eco?fermentation products/feces of public toilets
將節(jié)水型公廁和水沖型公廁糞便的Eri和IR比較發(fā)現(xiàn),節(jié)水型公廁Eri和IR值均低于水沖型公廁,說明節(jié)水型公廁糞便資源化帶來的重金屬生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)低于水沖型公廁。
圖4和圖5分別為公廁尿液、糞液和堆肥產(chǎn)品、糞渣中抗生素的殘留情況。節(jié)水型公廁尿液中四環(huán)素類、喹諾酮類和磺胺類抗生素的濃度范圍分別為0.21~128.13、0.19~50.20 μg·L?1和 0.01~1.92 μg·L?1,而水沖型公廁糞液中的濃度范圍分別為0~52.40、0~18.81μg·L?1和未檢出。堆肥產(chǎn)品與糞渣中四環(huán)素類的含量范圍分別為 0~4.16 mg·kg?1和 0.02~6.73 mg·kg?1,喹諾酮類的濃度范圍分別為 0.003~0.09 mg·kg?1和0.04~32.32 mg·kg?1,而磺胺類則未檢出。
圖6 為公廁糞液和尿液分別作為液態(tài)N、P、K 肥施用于土壤時(shí),糞液和尿液中抗生素可能帶來的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[30]。節(jié)水型公廁尿液中抗生素為低風(fēng)險(xiǎn)(QH<0.1),但節(jié)水1尿液中的OFLO、CIP和節(jié)水2尿液中的OTC 為中風(fēng)險(xiǎn)和高風(fēng)險(xiǎn)(QH>0.1)。對(duì)比圖 4,由于OFLO 和 CIP 的生物毒性較強(qiáng)(CPNEC分別為 1.47 μg·kg?1和 1.48 μg·kg?1),因此生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)最大[17]。對(duì)于水沖型公廁,糞液直接資源化的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)比節(jié)水型公廁高。此外,根據(jù)不同種類植物所需要的不同養(yǎng)分?jǐn)z取量,糞液和尿液作為不同N、P、K 肥料施用時(shí),生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)也有明顯不同[25]。如圖6 所示,糞液和尿液作為P肥比作為N 肥和K 肥時(shí)對(duì)土壤的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高;而作為N肥和K肥時(shí)只產(chǎn)生中等風(fēng)險(xiǎn)或低風(fēng)險(xiǎn)。
圖7 為公廁糞渣分別作為N、P、K 肥施用于農(nóng)田時(shí),糞渣抗生素對(duì)于環(huán)境的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。當(dāng)糞渣施用于農(nóng)田土壤時(shí),大部分的抗生素對(duì)土壤會(huì)產(chǎn)生低風(fēng)險(xiǎn)。而OTC、OFLO 和CIP 對(duì)土壤會(huì)產(chǎn)生中、高風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于OTC,當(dāng)將糞渣作為N 肥施用時(shí),QH大于1,表明OTC 可造成高生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。水沖3 糞渣中OFLO 的QH最高,分別為303.38(以N 肥計(jì))、20.30(以P 肥計(jì))和31.80(以K 肥計(jì)),且全部大于1(高風(fēng)險(xiǎn))。由于CPNEC代表某種抗生素在環(huán)境中不產(chǎn)生危害情況下的最大含量,因此糞渣中OFLO 的CPNEC(1.47 μg·kg?1)較低可以解釋OFLO 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)高的計(jì)算結(jié)果。值得注意的是,圖5顯示糞渣中CIP含量普遍較低(0.06~0.37μg·g?1),但是由于其較低的CPNEC(1.48 μg·kg?1),導(dǎo)致CIP可能帶來中、高風(fēng)險(xiǎn),因此在將糞渣作為肥料施用時(shí),也需要注意CIP 所帶來的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。此外,節(jié)水型公廁中的糞便生態(tài)發(fā)酵產(chǎn)品抗生素比水沖型公廁糞渣生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)要低,表明節(jié)水型公廁糞便經(jīng)發(fā)酵后更有利于資源化利用,這不僅因?yàn)槠溆懈S富的養(yǎng)分含量,而且引發(fā)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)更低。
(1)節(jié)水型公廁和水沖型公廁中的尿液以及糞渣中含有豐富的營(yíng)養(yǎng)組分,適于作有機(jī)肥料,但其中重金屬和抗生素殘留顯著。
(2)糞液和尿液中重金屬含量對(duì)農(nóng)田土壤的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)可忽略;糞渣中重金屬對(duì)農(nóng)田土壤存在不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn),其中 Co、V 和 Cr 為低風(fēng)險(xiǎn),Ni 和 Pb 為中等或高風(fēng)險(xiǎn),Cd為極高風(fēng)險(xiǎn)。
(3)抗生素對(duì)于土壤所產(chǎn)生的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)與將尿液、糞液以及糞渣作為何種肥料施用有關(guān),尿液、糞液以及糞渣中可能帶來較嚴(yán)重生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的抗生素主要有OTC、OFLO和CIP。
(4)與水沖型公廁糞渣相比,節(jié)水型公廁糞便的抗生素生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)更低。
農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)2021年10期