常用肥料重金属含量的调查分析——以长沙市为例

胡明勇，蒋丽萍，张 啸，邹 硕，崔晓玉

（长沙市土壤肥料工作站，湖南 长沙410013）

肥料是植物的粮食[1]，农作物的高产离不开肥料的施用。不论是发达国家还是发展中国家，施肥都是最有效的粮食增产措施[2]。近年来，随着农业经济的快速发展，我国肥料的使用量急剧增加，然而，有机肥的生产原料——规模化养殖场的畜禽粪便、生活垃圾、污泥、工农业废弃物等存在有害重金属[3]，部分化肥因生产工艺限制也存在重金属残留风险，使得重金属随着肥料的施用渗入土壤中，容易造成环境污染，耕地质量下降，可能导致土壤及农作物重金属超标，甚至通过食物链危害人类健康。

为贯彻落实国家可持续发展战略，解决当前日益严重的农田污染状况，我国于2009年底发布了《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》(GB/T 23349-2009)国家标准，该标准对肥料中的有害重金属含量进行了严格限制。目前，国内已有少量关于肥料中的重金属对土壤环境污染的研究报道[4-10]，然而缺少针对不同区域肥料使用安全现状的研究资料。笔者以《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》(GB/T 23349-2009)为参考，调查分析了长沙市部分常用肥料中的重金属含量情况，为充分了解和评价当前商品肥的安全现状、控制土壤重金属污染提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 肥料样品的采集

供试样品为2013年4月至12月期间，从长沙市的肥料生产企业或销售点抽取的常用肥料，共20个样品。其中尿素3个，氯化钾3个，过磷酸钙3个、钙镁磷肥3个，复混（合）肥4个，有机肥4个。样品经研磨并过0.18mm 孔径筛后，密封于塑料封口袋储存备用。

1.2 测定方法

称量1 g（精确到0.000 1）肥料样品，加入10 m L 的HCl、HNO3进行消解。消解液中Cd、Pb、Cr、As、Hg 含量采用ICP-MS 测定。

2 结果与分析

2.1 不同种类肥料中Cd 含量差异

从表1 可以看出，各类肥料样品中的Cd 含量差异比较明显。从不同类型间比较来看，以有机肥Cd 含量最高，最大为2.94 mg/kg，其次为复混（合）肥和氯化钾，两者平均值分别为0.98 mg/kg 和0.96 mg/kg，含量最低的是过磷酸钙，平均含量仅为0.23 mg/kg。各类肥料样品中的平均Cd 含量顺序为：有机肥﹥复混（合）肥﹥氯化钾﹥钙镁磷肥﹥尿素﹥过磷酸钙。从同类型肥料不同样品间Cd 含量来看，复混（合）肥中最低值为0.24 mg/kg，最高为2.50 mg/kg，两者相差9.4 倍，说明该类肥料中Cd含量差异较大，其次为钙镁磷肥，样品高低之间相差2.5倍，其他4种肥料样品间Cd 含量差异不大。各类肥料样品Cd 含量虽然存在较大差异，但均未超过《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》（GB/T 23349-2009）限量标准。

表1 各类肥料样品中Cd 含量

2.2 不同种类肥料中Pb 含量差异

表2 为不同种类肥料中Pb 含量的统计情况，从肥料中Pb 含量平均值来看，以钙镁磷肥最高，其次为复混（合）肥，相对较低的为过磷酸钙和尿素。各类肥料样品中的平均Pb 含量顺序为：钙镁磷肥﹥复混（合）肥﹥氯化钾﹥有机肥﹥过磷酸钙﹥尿素。同类型肥料不同样品间Pb 含量也存在较大差异，其中复混（合）肥样品间Pb含量最大相差22.9 倍，有机肥和钙镁磷肥分别为18.6倍和11.3 倍。各类肥料样品间的Pb 含量虽然存在较大差异，但都处在正常范围内，均未超过GB/T 23349-2009限量标准值。

表2 各类肥料样品中Pb 含量

2.3 不同种类肥料中Cr 含量差异

由表3 可知，在6 类肥料中，Cr 含量平均值为45.42～89.80 mg/kg，过磷酸钙Cr 含量相对较高，而复混（合）肥Cr 含量相对较低，各类肥料样品中的平均Cr 含量顺序为：过磷酸钙﹥钙镁磷肥﹥氯化钾﹥有机肥﹥尿素﹥复混（合）肥。从同种肥料的Cr 含量范围值来看，不同样品间差异较大，其中复混（合）肥不同样品间最大相差4.2 倍。以《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》(GB/T 23349-2009)的Cr 含量限值作为评价依据，抽样结果表明，6 类肥料20个样品中，Cr 含量均在150 mg/kg 以下，无超标现象。

表3 各类肥料样品中Cr 含量

2.4 不同种类肥料中As 含量差异

表4 为各类肥料样品中的As 含量统计情况，从各类肥料样品中的As 含量平均值来看，以复混（合）肥最高，达到38.12 mg/kg，有机肥最低，仅为1.78 mg/kg，各类肥料样品中的平均As 含量顺序为：复混（合）肥﹥钙镁磷肥﹥过磷酸钙﹥氯化钾﹥尿素﹥有机肥。从范围值来看，同类型肥料不同样品间As 含量差异较大，其中复混（合）肥As 含量最高相差969 倍，其次为钙镁磷肥，相差374 倍，过磷酸钙As 含量相差较小，为3 倍左右。根据《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》(GB/T 23349-2009)的As 含量限值标准，6 类肥料中，仅复混（合）肥存在As 超标现象，超过限值标准94%，超标率达25%。

表4 各类肥料样品中As 含量

2.5 不同种类肥料中Hg 含量差异

由各类肥料样品中的Hg 含量统计情况可知（表5），6 类肥料样品中的Hg 含量平均值也存在较大差异，其中氯化钾Hg 含量平均值最高达0.5 mg/kg，过磷酸钙最低为0.07 mg/kg，各类肥料样品中的平均Hg 含量顺序为：氯化钾﹥钙镁磷肥﹥复混（合）肥﹥有机肥﹥尿素﹥过磷酸钙。同类型肥料不同样品间Hg 含量也存在较大差异，其中钙镁磷肥Hg 含量最高相差39 倍，而过磷酸钙Hg 含量相差仅为2 倍。抽样结果表明，各类肥料样品间的Hg 含量均未超过GB/T 23349-2009Hg 含量的限值标准。

表5 各类肥料样品中Hg 含量

3 结论

对长沙市6 类常用肥料的5 项重金属指标进行抽样检测，结果表明：有机肥中Cd 含量最高，尿素和过磷酸钙含量较低；Pb 以钙镁磷肥和复混（合）肥含量相对较高，尿素和过磷酸钙含量较低；Cr 以过磷酸钙含量最高，复混（合）肥含量较低；As 以复混（合）肥中含量最高，有机肥含量相对较低；Hg 以氯化钾和钙镁磷肥含量相对较高，过磷酸钙含量相对较低。根据《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》（GB/T 23349-2009）的限值标准，除复混（合）肥存在砷超标外，其他5 类肥料的镉、铅、铬、汞均未超标，说明长沙市常用肥料中除砷存在超标风险外，其他重金属含量基本处于安全范围内。因此，肥料使用中，应警惕复混（合）肥带来的砷污染风险。

4 讨论

调查分析的6 类常用肥料中，参照《肥料中砷、镉、铅、铬、汞生态指标》（GB/T 23349-2009），除复混（合）肥存在一定As 超标风险外，其他5 类肥料均无重金属超标现象。重金属在不同类型肥料中的分布存在一定规律性，与其生产原料和工艺密切相关。如尿素是以液态NH3和CO2为原料合成的简单有机化合物，并且其合成过程中也有部分重金属通过其它的渠道流失，因此As、Cd、Pb、Cr、Hg 的含量相对较低。氯化钾主要是以可溶性钾盐矿采用溶解结晶法、浮选法生产，因矿物原料中含有一定的As、Cd、Pb、Cr、Hg，导致生产的肥料中重金属含量略高。过磷酸钙和钙镁磷肥均属于矿质磷肥，通过化学和物理方法制备，肥料中重金属含量受矿物品质及生产工艺的影响较大，容易出现Cd 等重金属含量超标，但笔者调查的2 类肥料样品中均未出现重金属超标现象，可能与生产原料中重金属含量不高有关。复混（合）肥通常是在不同单质肥料的基础上制得，由于磷肥等的混合会带入部分重金属，因此其重金属含量相对高于单纯的尿素和氯化钾的含量。笔者调查分析的复混（合）肥样品中As 含量超标，可能与生产原料中As 含量较高有关。有机肥料通常是以禽畜粪便、动植物残体等富含有机质的副产品资源为原料，经发酵腐熟后制成，因目前很多饲料厂和养殖场普遍使用含有重金属元素的饲料添加剂，如Cd、Pb、Zn 等，所以禽畜粪便中的重金属含量较高，导致生产的有机肥中部分重金属含量偏高。此次调查的有机肥样品中Cd 含量相对较高，与其成产原料中镉含量偏高有关。因此，肥料中重金属含量的控制应从生产原料的品质和生产工艺进行把关，从而确保所生产肥料的质量安全。

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