污泥有机肥中重金属对茶园土壤影响的评价

黄慧珍，陈建发



污泥有机肥中重金属对茶园土壤影响的评价

黄慧珍，陈建发

（漳州职业技术学院 食品与生物工程系，福建 漳州 363000）

分析了漳州华安县沙建镇试验茶园施用漳州市污水处理厂污泥制成的有机肥前后的土壤中的Cu、Zn、Pb、Cr、Cd、Hg等重金属含量的变化，研究其对茶园土壤的影响；并根据土壤环境质量标准,采用单因子污染指数法和Nemerow污染指数法对污染进行评价。

茶园土壤；重金属；测定；污染评价

茶树生长所必需的养分有碳、氢、氧、氮、磷、钾、钙、镁、硫、铁、铜、锌等，其中除碳、氢、氧三者主要来自大气中CO2和H2O外，其它的养分则主要由土壤供应。“一般而言，土壤中所存在的养分无法完全满足茶树生长的需要，所以必需通过施用化肥或有机肥料来补充”。[1]“由于茶树生长过程中需要的肥量较大，靠施用化肥成本较高，且大量施用化肥使土壤板结、地力和肥力下降等，导致茶叶产量下降、品质降低，不利于我国茶叶产业的可持续发展”。[2-3]

为此本文把城市污泥作为再生资源、有机肥源用于茶园土壤。但污泥中含有重金属等有害成分会对茶园土壤产生不利的影响，因此有必要进行相应的环境污染评价。我们采用漳州市污水处理厂污泥制成的有机肥（以下简称污泥有机肥）在漳州华安沙建镇地区试验茶园对茶园土壤施用效果分析对照，并评价污泥有机肥在茶园土壤的影响，为漳州城市污水处理厂污泥农用利用及茶园上推广应用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

污泥有机肥由漳州市东区污水处理厂提供；从漳州华安沙建镇茶园（共约6667㎡）提取土壤样本。

1.2 试验方法

从漳州华安沙建镇茶园选择六块试验田：A、B、C、D、E、F，每块150㎡；按不同比例施入污泥有机肥。污泥有机肥按不同比例于2007年10月15日全部做基肥一次施入，具体如下：

A块：不施用污泥堆肥(0㎏/亩)＋30㎏复合肥（星王）（100㎏/亩）；

B块：施用污泥堆肥300㎏（1000 ㎏/亩）＋30㎏复合肥（星王）（100 ㎏/亩）；

C块：施用污泥堆肥450㎏（1500 ㎏/亩）＋30㎏复合肥（星王）（100 ㎏/亩）；

D块：施用污泥堆肥600㎏（2000 ㎏/亩）＋30㎏复合肥（星王）（100 ㎏/亩）；

E块：施用污泥堆肥750㎏（2500 ㎏/亩）＋30㎏复合肥（星王）（100 ㎏/亩）；

F块：施用污泥堆肥900㎏（3000 ㎏/亩）＋30㎏复合肥（星王）（100 ㎏/亩）。

半年后，分别测定各块试验田中春茶土壤中的重金属含量。

1.3 测定方法

（1）土壤中重金属（Cd、Cr、Cu、Zn、Pb）采用火焰原子吸收分光光度法（GB7479-1987）；

（2）Hg采用冷原子荧光光谱法。

1.4 污染评价

1.4.1 评价标准

茶园土壤的评价依据国家土壤环境质量标准（GB15618—1995）中的二级标准表1，并根据中国绿色食品发展中心推荐的土壤污染等级标准对茶园土壤划分等级表2。

表1 土壤环境质量标准值[4](mg/kg）

表2 茶园土壤重金属综合评价分级标准[5]

1.4.2 评价标准茶园土壤中的重金属污染评价

采用单因子污染指数和综合污染指数法来分析和评价茶园土壤中的重金属。

（1）单因子污染指数法

Pi＝Ci/Si

式中Pi为单因子污染指数值；Ci为污染物i的实测浓度；Si为污染物i的评价标准。

单因子污染指数法具体反映某污染物超标倍数和程度。Pi≤1表示未受污染，Pi＞1表示已经受污染，Pi值越大表示受污染越严重。

（2）综合污染物指数法

根据国家《土壤重金属污染评价标准（GB15618-1995）》为土壤环境质量标准，按污染物（i）的控制指标为各污染物的评价标准(S)，计算污染指数，综合污染指数全面地反映了污染物对土壤污染的不同程度，同时又突出高浓度重金属对土壤环境质量的影响及土壤综合污染水平。P≤1，未污染；1＜P≤2，轻度污染；2＜P≤3，中度污染；P＞3，重度污染。

2 结果与分析

2.1 污泥的营养基质

福建漳州市城市污泥是漳州城市污水处理市区生活污染水、糖厂废水和少量工业污水后所产生的固态沉积物。“丁文等研究表明，漳州城市污泥中有害重金属含量较低，并含有丰富的有机质和氮、磷、钾等植物营养元素，具有较高的农用价值可作为再利用的有机肥源。”[6]其中营养元素含量平均为有机质38.1%（16.1-49.8%）、全氮2.4%、全磷1.6%和全钾0.91%。而污泥中的有害重金属含量平均为Hg 0.48 mg/kg、Pb 62.0 mg/kg、Cr 76.5 mg/kg、Cu 283.4 mg/kg、Zn 383.8 mg/kg、As 6.77 mg/kg均低于GB18918-2002《城镇污水处理厂污泥物排放标准》限量。

2.2 施用污泥有机肥前后的土壤中的重金属含量

测定了漳州华安沙建镇茶园试验茶园施用污泥有机肥前后的土壤中的重金属Cu、 Zn、 Pb、Cr、Cd和Hg 含量，结果如表3所示。

由表3可看见，茶园使用污泥有机肥后，施用与未施用污泥有机肥的土壤中的6种重金属Zn、 Pb、Cr和Hg的含量没有显著差异，Cu相差2.5倍，而Cd相差1倍，均符合国家土壤环境质量标准（GB15618—1995）中的二级标准(表1)。这说明试验茶园的土壤所施用污泥有机肥中Cu、 Zn、 Pb、Cr、Cd和Hg含量较低、施用后带入重金属较少。

表3 试验茶园土壤中重金属的含量（mg/kg）

2.3 土壤样品中重金属污染评价

利用单因子污染指数和综合污染指数法分析结果。

从表4中可见，单因子污染指标，试验茶园土壤中重金属污染指数均小于1，说明试验茶园土壤中的6种重金属元素含量均达到无公害茶园生产土壤环境质量标准；

同时，在表4可看出，在未施用污泥堆肥的土壤和有施用污泥堆肥的土壤重金属综合污染指数均小于1，它们的P值均小于0.7，污染等级为1级，污染水平为清洁，污染程度为安全，该调查区域的土壤环境质量状况良好。

综合上述分析，施用污泥堆肥的漳州华安沙建镇的土壤适合生茶无公害茶叶。

表4 试验茶园土壤中重金属的污染指数

3 结论

通过实地调查研究，对测定结果进行综合分析和污染评价，表明该试验茶园的土壤重金属含量均符合国家二级土壤环境质量标准，同时也达到了无公害基地土壤质量要求的标准，可以大力推广利用漳州市的污泥有机肥。今后仍需加强技术宣传，普及茶园安全知识，规范茶农施用的有机肥和农药；通过加强对茶园周围产生“三废”的工业企业的监管等措施，有效监控和防治重金属污染，确保茶叶生产的优质高效。

[1]石元值，金李孟，祝幼松.茶叶重金属元素含量现状及累积特点[J].中国茶叶，2007（6）：17-19.

[2]朱学红，黄广英.城市污水处理厂剩余污泥制肥的探讨[J].江苏环境科技，2005，18(3)：35-37.

[3]李天宝，熊正为，刘勇.城市污泥处理方法综述[J].南华大学学报：理工版， 2003，17(4)：28-33.

[4]中国人民共和国国家标准.GB15618-1995.土壤环境质量标准[S].1995：1-6.

[5]刘小文，高熹，等.云南主要茶区土壤重金属的监测与污染评价[J].安徽农业科学，2008，36(33)：14727-14728.

[6]丁文,卢敏洲,林芗华，等.漳州市城市污泥的农用价值及农用利用途径[J].福建农业科技，2005(1)：54-55.

Assessments of the effects of heavy metals in organic sludge fertilizer on the tea garden soil

HUANG Hui-zhen，CHEN Jian-fa

（Department of &Bioengineering,Zhangzhou Institute of technology,Zhangzhou 363000，China）

The changes of the heavy metals such as Cu, Zn, Pb, Cr, Cd, Hg, and etc. in the tea garden soil in Shajian, Hua’an, Zhangzhou before and after the fertilization by the organic sludge from Zhangzhou Wastewater Treatment Plant were analyzed. The effects of these changes on the tea garden soils were also studied.The single-factor pollution index method and the Nemerow pollution index method were used for pollution assessment based on the environmental quality of the soil.

tea garden soil；heavy metals；determine；pollution assessment

S141.6；S155.4＋6

B

1673-1417（2010）01-0025-04

2009－12－05

黄慧珍（1979－），女，福建南靖县人，助教，硕士。

（责任编辑：季平）