王忠林，虞轶俊，王紫艳，杨桂玲*

(1.龙泉市农业农村局，浙江 龙泉 323700； 2.浙江省耕地质量与肥料管理总站，浙江 杭州 310020；3.浙江省农业科学院农产品质量标准研究所 农业农村部农产品质量安全风险评估实验室(杭州)，浙江 杭州 310020)

随着生态农业的大力发展以及人类对绿色有机食品需求的提高，有机肥的作用重新受到人们的重视。近年来，国家实施果菜有机肥替代化肥示范县创建，加大有机肥推广应用力度，实践证明，有机肥替代化肥能够提高耕地土壤肥力，进而改善农产品品质。但由于畜禽业向规模化、集约化发展，因饲料中违规添加、排泄物处理工艺落后、使用方式不当等因素，畜禽粪尿等排泄物，对产地环境、农产品质量安全造成的污染风险日趋严重[1-2]。通过对国内外大量文献中研究结果及结论的整理分析表明，长期施用猪粪等畜禽粪便有机肥会显著增加耕地土壤中重金属的含量，使得重金属在土壤环境中累积风险有升高的趋势，从而造成土壤及农产品中重金属含量超标的现象[3-5]。因此，亟需开展相应的有机肥风险评估工作，跟踪已有风险因子，明确风险来源，为有机肥质量监管和施用技术的生产指导提供科学支撑。

1 材料与方法

1.1 研究区域

龙泉市可使用土地总面积为3 059 km2，能够种植山地蔬菜的面积高达16 667 hm2。龙泉市海拔500 m以上的耕地总面积为8 667 hm2，海拔800 m以上的耕地面积3 333 hm2，可利用面积居全省第一[6]。优越的耕地、气候、生态环境条件，非常适合发展生态精品蔬菜产业，目前已建成高山蔬菜、山地蔬菜和设施蔬菜的高、中、低三个产业带。2017年龙泉市蔬菜种植面积6 833 hm2，产值达4.86亿元。

1.2 样品采集

根据龙泉市蔬菜产业发展及有机肥替代情况的调研结果，选择30多个具有代表性的蔬菜种植基地进行样品采集。具体采集原则为：蔬菜样品采自多个植株且均匀分布，每个蔬菜样品采集量为2 kg。土壤样品采自蔬菜所在地中0～20 cm的耕作层，每个土壤样品由多个子样混合而成，总重为2 kg。采集样品共68批次，且采集土壤样品与蔬菜样品一一对应，各34批次，蔬菜样品为茄果类、豆类、叶菜类等常见蔬菜种类。

1.3 研究方法

1.3.1 污染指数法

单因子污染指数(Pi)是指重金属实际检测值和该重金属限量标准的比值，可用来表征土壤中单一重金属的污染程度，具体公式[7-8]：

式中：Pi为重金属i的单因子污染指数；Ci为土壤中重金属i的检测值(mg·kg-1)；Si为重金属i的限量标准值(mg·kg-1)。

单因子污染指数仅反映了土壤中某单一重金属的污染程度，而内梅罗综合污染指数PN不仅综合了多种重金属污染情况，而且突出了土壤中重金属污染情况最严重的综合污染评价方法，计算如下式所示[9-10]：

式中，PN为内梅罗综合污染指数；Pi平均为综合重金属单因子污染指数的平均值；Pi最大为重金属i的单因子污染指数最大值。

1.3.2 污染指数分级标准

土壤中重金属的污染划分为5个等级[11-12]，标准如表1所示。其中，P≤0.7表示土壤为安全状态，未受污染；0.7

表1 Pi及PN分级标准

1.3.3 膳食暴露风险评估方法

使用健康风险系数(HQi)对不同人群通过蔬菜摄入重金属后的膳食暴露风险进行评估，通过重金属的摄入剂量与参考剂量比值，计算出反映该重金属对暴露人群的危害程度。当HQi<1.0时，表明重金属不会对人体健康产生危害[13-15]。计算公式：

HQi=(Ci×IR蔬菜×EF×ED)/(BW×AT×RfDi)。

式中，IR蔬菜为人均蔬菜消费量(kg·d-1)；EF为人体每年暴露在重金属条件下的天数(d·a-1)；ED为人体暴露在重金属下的年限(a)；BW为体重(kg)；AT为暴露总时间(d)；RfDi为重金属i的参考剂量(mg·kg-1·d-1)。

HQi仅能用来表示某单一重金属对人群的膳食暴露风险，而多种重金属对人群的总膳食暴露风险则用危害系数(HI)表征[11]，计算公式：

HI=∑HQi。

分别对儿童、成年人和中老年3个不同年龄段人群所摄入蔬菜中的重金属膳食暴露风险进行计算[16]。当HI<1.0时，说明蔬菜中的重金属不会对人体造成暴露风险；当HI>1.0时，说明重金属对人体可能产生危害。

1.3.4 评估数据来源

毒理学数据。化学污染物风险评估不仅要考虑统计学意义，还要考虑评估模型的合理性和结果的保守性，对于化学污染物风险评估选择平均值更接近人体摄入污染物实际值。因此，本报告选用平均值对风险进行评估参照，所有未检出数据用1/2LOD(检出限)替代。

消费量及体重数据。蔬菜重金属暴露风险评估中消费量、人群体重数据主要来源于风险评估的相关文献见[15,17]。

2 结果与分析

2.1 土壤污染指数评估结果

如图1所示，根据单因子污染指数计算结果，5.9%土壤受到轻度镍污染；分别有2.9%土壤受到轻度和中度的铜污染；14.7%和 2.9%土壤样品受到轻度和重度锌污染；分别有35.3%、2.9%、11.8%的土壤受到轻度、中度、重度的镉污染；分别有11.8%、2.9%、2.9%的土壤受到轻度、中度、重度的铅污染。

图1 土壤中重金属污染占比

按照内梅罗综合污染指数计算结果，11.8%样品受到重度污染，2.9%样品受到中度污染，5.9%样品受到轻度污染，44.1%样品处于警戒状态，35.3%样品为安全状态。

2.2 蔬菜膳食暴露评估结果

龙泉市蔬菜中的重金属对不同年龄段人群的健康风险系数如图2所示。在所有类别蔬菜中，重金属对儿童的膳食暴露风险均高于青壮年和中老年。就某单一重金属而言，研究区蔬菜重金属HQi及HI平均值排序为Cd>Pb>Cu>Cr>Zn>Ni，说明蔬菜中的镉、铅等重金属产生的暴露风险要高于锌、镍等重金属，但蔬菜中的所有重金属(Cr、Ni、Cu、Zn、Cd、Pb)对儿童、青壮年和中老年人产生的健康风险系数及总危害系数均未超过1.0，表明摄入龙泉地区蔬菜后不会对居民身体健康产生危害。

图2 蔬菜重金属膳食风险评估结果

2.3 富集系数

已有研究表明，农产品对其周边土壤中不同重金属的吸收能力具有明显的差异，而富集系数是反映农产品对土壤中重金属吸收能力的常见指标[18-19]。富集系数是指蔬菜中某重金属检测值与土壤中该重金属检测值的比值，其比值越小，说明蔬菜对土壤中重金属的吸收能力越弱，反之，则说明蔬菜对土壤中重金属吸收能力越强[19-21]。

蔬菜对土壤中重金属富集系数计算结果表明，蔬菜对不同重金属的吸收能力有明显差异，重金属Cr、Pb、Ni、Zn、Cu、Cd的富集系数如图3所示，富集系数最大的是镉，最小的是铬，且富集系数相差100多倍，说明蔬菜对镉、铜较易吸收，对铬、铅的抵抗能力最强。

图3 重金属富集系数

2.4 相关性分析

由表2可知，有机肥使用量与土壤中受污染程度无显著相关(P=0.408>0.05)。可能原因：(1)除土壤外，龙泉地区蔬菜中更多的重金属吸收来源于土壤背景值及大气、水沉降等；(2)样本数据量较少，统计学上可能存在较大误差；(3)蔬菜中施用有机肥的种类较多，如菌肥、菜籽饼、畜禽粪便等，不同有机肥中重金属含量差异较大。

表2 有机肥用量与土壤污染相关性(n=31)

3 小结

污染指数评估结果表明，极少数土壤样品存在镉、铅等重金属超标情况，已超出GB 15617—2018《土壤环境质量 农用地土壤污染风险管控标准(试行)》规定的风险筛选值。龙泉蔬菜中重金属膳食风险评估结果表明，蔬菜中重金属对儿童可能造成的膳食暴露风险要高于青年人和中老年，但对所有年龄段的人群健康均不会产生危害。由于铅、镉部分土壤样品已受到污染，且铅、镉属于长期慢性暴露的有毒、有害重金属。因此，今后需重点关注蔬菜中铅、镉的污染来源，并进行防范治理。同时，当地居民也应合理调整蔬菜食用结构，保障饮食安全，以降低铅、镉重金属在身体中的富集风险。

有机肥施用量与土壤污染程度相关性分析表明，该地区受污染土壤重金属累积风险与有机肥施用暂无相关性的结论，可能是因为该地区土壤重金属背景值较高，或是施用有机肥种类较多，不同有机肥中重金属含量差异较大，存在统计学差异，但不可忽视有机肥长期使用对土壤中重金属的累积风险。建议持续开展不同原料生产的有机肥产品中重金属的含量、有机肥连续使用对土壤中重金属的累积性评估及在不同农产品重金属残留的风险监测评估，为有机肥科学安全使用提供科学的依据。