为什么生污泥不可以种菜

摘要：在水稻土上施用城市污泥及其堆肥盆栽通菜，应用GC／MS联机检测技术对植株中8类共44种有机污染物进行系统分析。结果表明，通菜中检出28种有机化合物，主要是邻苯二甲酸酯类、硝基苯类和多环芳烃类化合物。各类污染物均以个别或少数化合物为主，其它化合物的含量低得多或未检出。施用污泥的通菜中有机污染物的含量普遍较高，是空白对照的数倍至数10倍，而施用各种污泥堆肥的通菜中有机污染物的含量普遍较低，甚至低于空白对照，尤其是施用污泥加牛粪堆肥的通菜中仅检出1种化合物。因此，污泥直接施用可能导致作物中有机污染物的吸收累积，需经适当的堆肥处理后施用才较为安全。

城市污泥（简称污泥）是城市污水处理厂产生的亟待解决的城市固体废物，通常含有丰富的氮、磷、钾和有机质，农用资源化前景广阔，有利于城市和农业的可持续发展。污泥中重金属和有机污染物在农业环境和作物中的归宿是必须要解决的问题。对于前者国内外都已进行了大量研究，但对于后者却较少。尤其是国内关于作物中有机污染物的累积效应的研究至今鲜见报道。作物中的有机污染问题至今仍未引起人们足够的重视，如目前所谓“无公害蔬菜”的标准中仍缺乏有机污染物的指标。USEPA种“优控污染物”中有种是有机污染物，其中有些具有致癌、致畸、致突变作用。为此本文应用GC／MS联机检测技术对水稻土上施用城市污泥及其堆肥盆栽的通菜中8类共44种有机污染物进行系统分析。

1材料与方法

1.1盆栽实验

供试城市污泥于年3月取自广州市大坦沙污水处理厂，按3种方式进行堆肥处理，即得污泥堆肥、污泥加稻草堆肥和污泥加牛粪堆肥。供试土壤取自华南农业大学资源环境学院农场水稻田。通菜品种为白梗通菜。盆栽试验在华南农业大学玻璃网室进行，设5个处理（见表1），4个重复，随机排列。每盆装土2.5kg，污泥及其堆肥施用量为50g／盆。将土壤分别与污泥及其堆肥均匀混合装盆，每盆种植3株幼苗。用去离子水浇淋，严禁使用农药。种植28d后收割。各处理通菜植株的平均生物量（鲜重）分别为30.97a（空白）、45.26b（污泥）、40.06b（污泥堆肥）、42.64b（污泥加稻草堆肥）和48.00c（污泥加牛粪堆肥）（数据后含相同字母者为差异不显著，p＝0.05）。

1.2样品提取与分析

各处理分别以4个重复的组合样进行分析。先用去离子水清洗表面灰尘，剪碎后用二氯甲烷清洗3次，晾干后粉碎，用乙醚进行索氏抽提（24h）。将提取液脱水、浓缩至约1mL，过无水硫酸钠-硅胶柱净化分离，依次用正己烷、二氯甲烷和甲醇洗脱，获得非极性组分、弱极性组分和极性组分的洗脱液。将洗脱液浓缩至近干，分别用上述3种溶剂稀释并转移到细胞瓶，用高纯氮气吹干，最后再分别用3种溶剂定容。

标准物质包括芘-d10标准溶液、苯胺-d5标准溶液和中-碱性化合物混合标准溶液，前两者分别作内标化合物和加标空白用，后者包括醚类、卤代苯类、硝基苯类、胺类、多环芳烃类、邻苯二甲酸酯类、氯代烷类和氯代烯类共44种属于USEPA“优控污染物”或我国“黑名单”的化合物。以上标准物质均购自美国ULTRAScientific，Inc。，NorthKingstown；RI。

GC／MS分析参考USEPAC方法。气相色谱仪为HPⅡ，质谱检测器为HPA。色谱柱：HP-m×0.22mm×0.11μm；载气为高纯氦气；初始压力35kPa，载气流速0.mL／min，最终压力kPa；采用不分流进样，进样体积为1μL。升温程序：初始温度45℃→℃（6.0℃／min）→℃（8.0℃／min），进样口温度℃，检测器温度℃；溶剂延迟时间3.00min；运行时间39.33min。质谱仪所用离子源为电子轰击源（EI）；电子倍增器的电压eV，扫描质量范围50～amu。数据采集与处理系统为GCMSD（AHP）化学工作站。根据质谱特征离子及相对保留时间进行样品定性，并与仪器所附质谱库（Pripol.L，Nbs75k。L）的标样质谱图进行比较，其吻合度达80％，采用内标法定量。在空白中未检出目标化合物，可见整个实验流程对目标化合物没有人为因素影响。加标（芘-d10）回收率在65.42％～87.74％之间。

2结果与讨论

各处理通菜中44种有机化合物及其含量见表1。

2.1不同处理通菜中各类有机污染物的总含量

对不同处理通菜中各类有机污染物的含量进行统计结果表明（表2），除了氯代烯类在各处理通菜中均未检出外，胺类、醚类、卤代苯类、氯代烷类、硝基苯类、邻苯二甲酸酯类和多环芳烃类均被检出。同一处理通菜中各类有机污染物之间含量差别很大，除了污泥加牛粪堆肥对照的通菜中仅检出醚类外，其它处理的通菜中均以邻苯二甲酸酯类、硝基苯类、卤代苯类和多环芳烃类为主。如对于空白处理的通菜，邻苯二甲酸酯类的含量高达26.mg／kg，卤代苯类和硝基苯类的含量在5.0mg／kg左右，其它类有机污染物的含量均低于0.5mg／kg或未检出；对于污泥处理的通菜，邻苯二甲酸酯类的含量高达.mg／kg，卤代苯类和硝基苯类的含量在30.0mg／kg左右，其它类有机污染物的含量均低于4.0mg／kg或未检出。

不同处理之间的通菜中同一类有机污染物的含量差别也很大。在污泥处理通菜中，除了氯代烷类和氯代烯类均未检出，醚类的含量较低（0.mg／kg）且与空白对照通菜中的相近外，其它类有机污染物的含量均较高，是空白对照通菜中的数倍甚至十多倍。也就是说，施用污泥导致了通菜中多类有机污染物的明显吸收累积。然而，污泥堆肥和污泥加稻草堆肥处理的通菜中，除了多环芳烃类和氯代烷类高于空白对照，卤代苯类的含量与空白对照相当以外，其它类有机污染物的含量都明显低于空白对照。尤其是污泥加牛粪堆肥处理的通菜，仅检测到醚类，而且其含量低于空白对照，其它7类有机污染物均未检出（包括被检出但含量为零，下同）。

2.2不同处理通菜中单个有机化合物的含量

由表1可见，有16种化合物（N-亚硝基二甲胺、二（2-氯异丙基）醚、4-氯苯基苯醚、4-溴苯基苯醚、1，2-二氯苯、1，3-二氯苯、1，4-二氯苯、1，2，4-三氯苯、二（2-氯乙氧基）甲烷、六氯丁二烯、六氯环戊二烯、苯并（a）蒽、茚并（1，2，3-cd）芘、二苯并（a，h）蒽、苯并（g，h，i）和萘）在各处理通菜中均未检出，其余28种化合物都在1个或多个处理的通菜中被检出。污泥加稻草堆肥、污泥堆肥、污泥、空白和污泥加牛粪堆肥处理的通菜中分别检出22种、20种、16种、14种和1种化合物。有7种化合物（N-亚硝基二苯胺、二氟联苯、2，6-二硝基甲苯、邻苯二甲酸正二丁酯、邻苯二甲酸丁基苄基酯、荧蒽和芘）在前4个处理的通菜中均被检出，有7种化合物仅在某个处理的通菜中被检出，它们是偶氮苯（空白对照）、2-氯萘（污泥处理）、六氯乙烷、苯并（b＋k）荧蒽（污泥堆肥处理）、N-亚硝基-N-丙胺、六氯苯和苯并（a）芘（污泥加稻草堆肥）。

各处理通菜中主要是邻苯二甲酸酯类化合物、硝基苯类化合物和多环芳烃类化合物。各类有机污染物均以个别或少数化合物为主，其它化合物的含量低得多或未检出。胺类中的N-亚硝基二苯胺、醚类中的二（2-氯乙基）醚、卤代苯类中的二氟联苯、硝基苯类中的2，4-二硝基甲苯和2，6-二硝基甲苯、邻苯二甲酸酯类中的邻苯二甲酸正二丁酯和邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯以及多环芳烃类中的荧蒽、芘、和苯并（a）芘是各处理通菜中的主要化合物。如污泥处理的通菜中，胺类只检出N-亚硝基二苯胺，醚类只检出二（2-氯乙基）醚，卤代苯类只检出二氟联苯，硝基苯类主要是2，6-二硝基甲苯（84％），邻苯二甲酸酯类主要是邻苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（58％）和邻苯二甲酸正二丁酯（36％），多环芳烃类只检出芘、2-氯萘和荧蒽。

不同处理之间的通菜中各种有机化合物的含量差别很大。污泥加牛粪堆肥处理的通菜中，仅检出二（2-氯乙基）醚，其它化合物均未检出。污泥处理的通菜中所检出的16种化合物的含量都较高，不同程度地高于空白对照通菜中的含量，有的高出数10倍。但这些化合物在污泥堆肥和污泥加稻草堆肥处理的通菜中含量却较低，甚至低于空白对照通菜中的含量。如N-亚硝基二苯胺在空白对照的通菜中含量为0.mg／kg，在污泥处理的通菜中高达1.mg／kg，而在污泥堆肥和污泥加稻草堆肥处理的通菜中分别仅为0.mg／kg和0.mg／kg；邻苯二甲酸正二丁酯在空白对照的通菜中含量为5.mg／kg，在污泥处理的通菜中高达.mg／kg，而在污泥堆肥和污泥加稻草堆肥处理的通菜中分别仅为0.4mg／kg和0.mg／kg。由此可见，对于污泥中的多数有机污染物而言，将污泥进行适当的堆肥处理后再施用，能显著地降低它们在通菜中的含量。

由表1还可以看出，少数化合物尤其是中、低分子量的多环芳烃类化合物，它们在空白对照和污泥处理的通菜中未检出，但却在污泥堆肥和污泥加稻草堆肥处理的通菜中被检出。这表明在污泥的堆肥处理过程中，大部分有机污染物被降解的同时，可能也衍生成少数其它化合物残留在堆肥中。也可能作为堆肥材料的稻草本身含有这些化合物。有研究表明不同植被中可能含有各种有机污染物。这样，稻草中含有的这些化合物在堆肥过程中若未能完全被降解而残留在堆肥中，在施用堆肥时就可能被通菜吸收累积。

另有少数化合物，如菲、蒽和偶氮苯在空白对照的通菜中被检出，但在污泥和各种堆肥处理的通菜中含量反而更低甚至未检出。可能因为污泥和各种堆肥中不含有这些化合物或含量较低，同时污泥和堆肥中富含各种微生物和有机质。当土壤中施用污泥和堆肥中时，大大提高了土壤中微生物的活性，从而也提高了其中菲、蒽和偶氮苯的生物降解率，以致于它们通菜中的含量反而更低甚至未检出。

值得指出的是，空白对照的通菜中也检出了14种化合物，尤其是邻苯二甲酸酯类化合物，有的含量高达5.0mg／kg左右，甚至19.mg／kg。这表明供试土壤来源的水稻田可能在某种程度上已遭受了有机污染。然而，目前国内对于农业土壤和农产品的有机污染问题，在思想认识上仍相当滞后，研究程度也十分薄弱，与无机污染问题形成了鲜明对比。国外关于农业土壤和农产品的有机污染问题已进行了较多的研究，甚至开展了不同程度的普查工作。

3小结

施用污泥和各种污泥堆肥的通菜中检出了28种有机污染物，主要是邻苯二甲酸酯类、硝基苯类和多环芳烃类化合物。施用污泥的通菜中有机污染物的含量普遍较高，而施用各种污泥堆肥的通菜中有机污染物的含量普遍较低。因此，污泥直接施用可能导致作物中有机污染物的吸收累积，需经适当的堆肥处理后施用才较为安全。农业土壤和农产品的有机污染问题是今后值得重视的研究方向。