北京商品有机肥重金属含量与污染程度分析

范珊珊 刘继远 高飞 季卫 李昌伟 谭晓东

摘要 通過北京市2012—2019年的788个商品有机肥料样品检测，分析北京市商品有机肥料重金属含量状况和污染程度情况。结果表明，重金属Hg、As、Pb、Cr和Cd的含量差异和变异系数值均较大，平均值分别为0.3、8.0、11.5、53.9和0.3 mg/kg，均符合农业行业标准NY 525—2012有机肥料中重金属限量标准。近8年来重金属Hg、As、Pb、Cr和Cd含量整体呈下降趋势，分别下降了50.0%、21.2%、26.1%、48.1%和50.0%。5种重金属元素总体超标状况为As>Cr>Pb>Hg>Cd，超标率较低，合格率以2.4 %/a的趋势增长。Cr每年都有超标，As仅有2017年未超标，As和Cr含量成为限制商品有机肥品质提高的关键因素。5种重金属单因子污染指数均小于1.0，全部为清洁等级范围。内梅罗综合污染指数P综除2016年在警戒线边缘（P综=0.75），其他全部为安全级别（P综≤0.7）。因此，北京市商品有机肥重金属整体质量状况和污染程度发展趋势良好，但在施用过程中应注重控制使用量，防止环境污染的风险，尤其加强As和Cr元素防控。

关键词 商品有机肥;重金属;含量;超标情况;污染评价

中图分类号 S19文献标识码 A

文章编号 0517-6611（2021）10-0083-03

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.10.022

开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

Analysis of Heavy Metal Content and Pollution Degree of Commercial Organic Fertilizers in Beijing

FAN Shan-shan，LIU Ji-yuan，GAO Fei et al （Beijing Soil Fertilizer Extension Service Station，Beijing 100029）

Abstract Through the testing of 788 commercial organic fertilizer samples in Beijing from 2012 to 2019，the heavy metal content and pollution level of commercial organic fertilizers in Beijing were analyzed.The results showed that there were great variability in the contents and coefficient of variation in heavy metals such as Hg，As，Pb，Cr and Cd.On average，the contents of the above heavy metals were 0.3，8.0，11.5，53.9 and 0.3 mg/kg，respectively，which were in line with the agricultural industry standard NY 525-2012 for heavy metals in organic fertilizers.In the past 8 years，the content of heavy metals Hg，As，Pb，Cr，and Cd had shown a downward trend as a whole，with a decrease of 50.0%，21.2%，26.1%，48.1% and 50.0% respectively.The order of over the limitation of agricultural standard rate of five heavy metal content was As>Cr>Pb>Hg>Cd，but the exceeding rates of the five heavy metals were relatively low.The passing rate increased by an average of 2.4% per year.The Cr exceeded the limitation every year，and the As exceed too except in 2017.Therefore，the content of As and Cr was the key factor to limit the quality improvement of commercial organic fertilizer.The single factor pollution index was less than 1.0，which indicated the heavy metals were clean level.Nemerow integrated factor pollution index were clean and safe level which was under the 0.7，except the edge of the warning line level in 2016 which was the 0.75.In general，the heavy metals quality and pollution level of commercial organic fertilizer in Beijing were good，but in the application process，the amount of heavy metals should be controlled to prevent the risk of environmental pollution，especially to strengthen the prevention and control of As and Cr elements.

Key words Commercial organic fertilizers;Heavy metals;Content;Excessive situation;Pollution evaluation

有机肥是我国农业生产中非常重要的肥料，富含丰富的有机质、作物生长必需的养分及有机酸等物质，具有培肥、改良土壤、提高作物产量的功效，是绿色农业和有机农业生产中的主要肥料。2015年农业农村部公布《到2020 年化肥使用量零增长行动方案》，明确提出以有机肥替代化肥[1]，鼓励企业和农民发展有机肥市场，有机肥应用越来越受到广泛关注。同时，各地也结合实际，相应出台了一系列促进有机肥发展的扶持政策，包括补贴资金等管理措施，加快推进有机肥资源利用的政策路线、生产应用和行业发展[2]。

有机肥原料来源广泛、质量参差不齐，甚至部分商品有机肥产品重金属含量存在超标问题[3-5]。有研究表明，不同有机肥产品由于原料和工艺的差别，重金属含量差别很大[6]，将这些有机肥施入土壤后，土壤中重金属元素含量明显增加[7]。如果过量施用含重金属元素的有机肥，就会造成土壤重金属污染，降低土壤肥力，影响作物生长，甚至导致农作物重金属超标[8-10]，最终引发农产品安全问题，严重威胁人类健康[11-12]。因此，掌握有机肥重金属含量状况，如何有效控制有机肥施用，降低对农田污染，成为当前研究的热点。该研究通过对北京市2012—2019年连续8年检测的商品有机肥料重金属含量进行统计，参照《有机肥料》NY 525—2012限量标准，分析北京市商品有机肥产品中重金属含量情况和发展趋势，初步评价北京市有机肥市场重金属污染对环境的影响，为北京市有机肥行业整体发展和有机肥产品安全监督提供数据支撑和科学依据。

1 材料与方法

1.1 样品的采集

样品来源于2012—2019年北京市肥料检测样品，包括房山、大兴、顺义、通州、昌平、密云、延庆、怀柔等12个区县的788个商品有机肥样品，采样方法按有机肥的采集与处理进行。

1.2 样品重金属测定方法

样品重金属含量参照NY/T 1978—2010[13-14]标准进行处理，将样品风干后过2 mm筛，置于样品袋中干燥保存，样品经过盐酸-硝酸消煮后， 用原子吸收分光光度法分析测定Cd、Pb、Cr，采用原子荧光分光光度法测定As、Hg的含量。

1.3 重金属状况评价标准

商品有机肥中的总As、总Hg、总Pb、总Cd、总Cr 等重金属成分限量指标参考NY 525—2012[15]有机肥料中重金属的限量指标（以烘干基计，Hg≤2 mg/kg、As≤15 mg/kg、Pb≤50 mg/kg、Cr≤150 mg/kg、Cd≤3 mg/kg），样品中重金属超标率指所取样本中重金属含量超过限量指标值的样本的百分数。

1.4 肥料中重金属污染评价方法 采用单因子污染指数法[16-17]评价5种水溶肥料重金属污染状况，单因子污染指数计算公式如下：

Pi=CiSi（1）

式中，Pi为第i种重金属的质量分数（单因子污染指数）;Ci为第i种重金属含量的均值（mg/kg）;Si为第i 种重金属限量标准（mg/kg）。Pi值越大重金属污染越严重。

为全面反映5种重金属在商品有机肥中的综合污染状况，采用内梅罗（Nemerow）综合污染指数法[16-17]比较5种水溶肥料重金属污染的总体差异。计算公式如下：

P综=（i）2+（Pimax）22（2）

i=1nni=1Pi（3）

式中，P综为内梅罗综合污染指数;Pi为某种重金属单因子污染指数;Pimax为5种重金属单因子污染指数的最大值。综合污染指数法不仅考虑了各种污染物的平均污染状况，而且考虑了污染程度最严重的污染物的权重，能较全面地反映出有机肥重金属污染的真实状况。

1.5 数据处理 采用 Microsoft Excel 2010统计软件进行数据分析。

2 结果与分析

2.1 商品有机肥中重金属含量情况

商品有机肥原料来源复杂，导致重金属含量差异较大，从痕量到千分之几，不同重金属之间含量也有很大差异。对788个有机肥样品的重金属含量进行分析，结果发现（表1），2012—2019年抽检样品中5种重金属元素（Hg、As、Pb、Cr和Cd）的含量平均值远低于限量值。Hg和Cd平均值均为0.3 mg/kg，平均含量最低，变化范围分别在0～45.8和0～10.4 mg/kg，Hg变异系数最高，达882.7%，Cd变异系数为181.8%，均为强变异，说明不同样本重金属含量差异性较大。As变化范围在0.4～54.8 mg/kg，平均含量为8.0 mg/kg，变异系数最低，为72.8%，说明As含量相对集中;Cr平均值最高，为53.9 mg/kg，变化范围最大，在0.2～4 404.2 mg/kg，变化幅度达2萬多倍，变异系数仅次于Hg，为478.4%，为强变异。Pb变化范围在0～628.7 mg/kg，与其他重金属比较，变化范围和平均含量均仅次于Cr，变异系数为209.8%，为强变异。

从表2可以看出，2012—2019年5种重金属平均含量均有不同程度下降。Hg含量下降50%，Cr含量下降48.1%，其中2016年两者的平均含量均为最高值，这是因为在这一年有2个样品的Hg含量超过40 mg/kg，有2个样品的Cr含量每千克达数千毫克，有10个样品的Cr含量每千克达数百毫克，导致这一年平均含量突然上升。As和Pb平均含量没有明显规律性变化，呈缓慢波动型下降，与2012年相比，平均含量分别下降21.2%和26.1%。Cd含量整体下降50.0%。

2.2 商品有机肥中重金属超标情况 由表3可知，788个商品有机肥料样品中重金属的变异系数值均较大（表1），但总体超标率均较低，为14.7%（超标个数为116个）。从5种重金属超标情况看，As超标率最大，为7.8%，其次是Cr，为4.0%，其他3种元素超标率均小于1.0%，表现为As>Cr>Pb>Hg>Cd。Cr每年均有超标，在2016年超标率最高，为13.0%，可见Cr对商品有机肥质量影响较大。As除2017年外，其他年份均有超标情况，2015和2012年超标情况较为明显，超标率分别为20.6%和18.1%;Hg、Pb和Cd仅在部分年份出现超标现象，其中Hg在2012、2015和2016年均出现了超标样品，超标率分别为1.6%、0.7%和2.2%;Pb在2014、2018和2019年均出现了超标样品，超标率分别为4.0%、1.7%和1.4%;Cd在2012、2013和2018年均出现了超标样品，超标率分别为0.8%、2.3%和0.9%。从每年超标率情况看，2015年超标率最高，为4.9%，2017—2019年超标率明显低于2012—2016年，近年来由于市场监管力度加大，肥料质量明显提升。

将每年商品有机肥重金属含量的合格率进行线性回归，以直线斜率表示每年平均增长量，得到5种重金属元素合格率平均增长量线性方程（表4），2012—2019 年重金属总合格率平均增长量为2.4%/a，其中，As合格率平均增长量最高，为2.2%/a，Pb的年平均增长量呈下降趋势，为-0.1%/a，说明近年来重金属虽有超标现象，但合格率越来越高，北京市商品有机肥料重金属质量有所提升。

2.3 商品有机肥中重金属污染情况

从表5可以看出，2012—2019年5种重金属含量单因子污染指数（Pi）均小于1，全部为清洁等级（表6）。2016年Cr的Pi值在所有年份和元素中最高，达到0.96，接近轻污染等级;其他年份，As的Pi值普遍高于其他重金属的Pi值，说明As污染程度普遍偏高。

从图1可以看出，2012—2019年北京市商品有机肥重金属综合污染指数分别为0.51、0.46、0.38、0.52、0.75、0.33、0.29、0.40，除2016年在警戒线范围内，其他全部为安全级别（表6）。单因子污染指数和综合污染指数分别都在2016年处于污染的边界值，是因为2016年有2个样本量的Cr含量极高所致。

3 结论

2012—2019 年检测的788个商品有机肥料中重金属Hg、As、Pb、Cr和Cd的含量差异和变异系数均较大，从痕量到千分之几，平均值分别为0.3、8.0、11.5、53.9和0.3 mg/kg。近8年来有机肥重金属平均含量均呈下降趋势，分别下降了50.0%、21.2%、26.1%、48.1%和50.0%。

参照我国现有的 NY 525—2012 有机肥料中重金属限量标准，总体超标率为14.7%，总体超标状况为As>Cr>Pb>Hg>Cd，其中，Cr每年均有超标情况，As仅有2017年未超标。合格率年平均增长量为2.4 %/a，说明北京市商品有机肥重金

属情况整体良好，但由于受As和Cr的影响较明显，因此农

用中应注意控制使用量，如大量施用，仍存在土壤和环境污染的风险。

用单因子污染指数法和内梅罗综合污染指数法评价有机肥料重金属污染情况，结果表明，单因子污染指数全部小于1，全部为清洁等级范围。2012—2019年内梅罗综合污染指数P综分别是0.51、0.46、0.38、0.52、0.75、0.33、0.29、0.40，除

2016年在警戒线边缘，其他全部为安全级别。可见，北京市商品有机肥样品中重金属污染程度整体发展趋势良好，可以适当地在农业生产中安全使用。

因此，针对市场有机肥生产工艺简单、品种繁多、质量参差不齐的现状，加强对商品有机肥料质量品质的监督管理是非常有必要的，同时，在未来制定相应的产品市场准入规范和要求，为有机肥行业的健康发展和农产品质量安全生产保驾护航。

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