吳榮 劉善江 杜穎

摘要：筆者綜述了城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用資源化的優(yōu)點(diǎn)和潛在風(fēng)險(xiǎn)，旨在為城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)利用降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。研究表明：城鄉(xiāng)生活中產(chǎn)生的有機(jī)廢棄物作為肥料施入農(nóng)田后對(duì)土壤性質(zhì)產(chǎn)生了影響，從而間接影響了土壤微生物量和土壤酶活性；有機(jī)廢棄物中的重金屬會(huì)在土壤中積累對(duì)土壤環(huán)境造成的危害，因此有必要對(duì)廢棄物農(nóng)用后的土壤環(huán)境進(jìn)行長期研究。

關(guān)鍵詞：有機(jī)廢棄物；農(nóng)業(yè)利用；重金屬；土壤微生物；土壤酶

中圖分類號(hào)：S151.9，X712文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A論文編號(hào)：2013-0996

0引言

城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物，是指在城市發(fā)展及鄉(xiāng)村生活等一系列活動(dòng)中提取組分后棄之不用的剩余有機(jī)物質(zhì)，主要包括畜禽糞便、農(nóng)作物秸稈、生活垃圾、城市污泥等。隨著人口增長、人民生活水平提高以及城市化進(jìn)程的加速，城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物的排放量日益增加，城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物含有病菌、重金屬等有害物質(zhì)，施入土壤后會(huì)對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境造成危險(xiǎn)，并對(duì)人類的生存環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重威脅。因此，研究有機(jī)廢棄物農(nóng)用后廢棄物對(duì)土壤環(huán)境影響評(píng)價(jià)的長期研究有著重要意義。目前，國內(nèi)外對(duì)有機(jī)廢棄物的研究主要集中在有機(jī)廢棄物土地利用是有機(jī)廢氣物的主要處置方式[1-2]，但對(duì)城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)利用和農(nóng)用對(duì)土壤環(huán)境造成的危害方面研究不足，特別是農(nóng)用對(duì)土壤微生物學(xué)的影響甚少見報(bào)。因此，筆者通過對(duì)城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物對(duì)土壤重金屬和生物學(xué)方面的影響做一些詳細(xì)的介紹，以期為有機(jī)廢物農(nóng)用提供參考依據(jù)，并指出今后城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物在農(nóng)業(yè)利用發(fā)展中的研究展望。

1城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物現(xiàn)狀

隨著城鄉(xiāng)生活水平的不斷提高，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)水平的快速發(fā)展，城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物的排放量日益增大。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2010年中國的污水處理廠達(dá)2000余座[3]，污泥的產(chǎn)量大幅增加；畜禽場(chǎng)密集的鄉(xiāng)鎮(zhèn)，畜禽類糞便已到達(dá)到600 t[4]；秸稈的總量也在逐年增加[5]，對(duì)城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物的處置與再利用已十分迫切。目前，土地利用、陸地填埋、焚燒和排海這4種方式是世界上大多數(shù)國家對(duì)有機(jī)廢棄物普遍采取得方式[6]。由于排海直接對(duì)海洋環(huán)境造成污染，這種方法在大多數(shù)國家已被禁用[6]，陸地填埋會(huì)造成土壤的污染和高昂的土地污染恢復(fù)治理費(fèi)用，焚燒不僅成本高，而且廢棄物焚燒工藝的尾氣排放會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染[7]。有機(jī)廢棄物農(nóng)用不僅可大量處置廢棄物，而且施用后對(duì)土壤物理、化學(xué)及生物學(xué)性狀有一定的改良作用[8]。因此，有機(jī)廢棄物的土地利用現(xiàn)已成為各國最廣泛的處置方式。對(duì)于中國而言有機(jī)廢棄物農(nóng)用是最為可行、最為現(xiàn)實(shí)的處置方案[9-11]。

2城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用優(yōu)點(diǎn)

2.1城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用對(duì)土壤肥力的影響

城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物含有與廄肥大致相似的全氮、磷、鉀等含量，施入土壤后能明顯提高土壤中氮磷含量[12]，從而提高土壤肥力。城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物中含有的有機(jī)質(zhì)、腐殖質(zhì)可改善土壤物理性質(zhì)，是良好的土壤改良劑，它可以促成團(tuán)粒形成，增大土壤孔隙[12-13]，增加土壤微生物的活性，使得土壤中養(yǎng)分得到活化，提高了土壤肥力。

2.2城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用對(duì)作物的優(yōu)點(diǎn)

城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物含有大量的有機(jī)物質(zhì)和植物生長隨需要的營養(yǎng)成分，對(duì)植物的生長產(chǎn)生很好的促進(jìn)作用?？瞪俳艿萚14]研究污泥肥對(duì)油菜品質(zhì)性狀及重金屬累積特性的影響，結(jié)果表明適量的污泥肥可明顯提高油菜產(chǎn)量和品質(zhì)。蔡全英等[15]通過對(duì)城市污泥及其堆肥對(duì)盆栽通菜和蘿卜產(chǎn)量的影響，得出不同性質(zhì)土壤上施用適量污泥，通菜的產(chǎn)量得到明顯的提高。陳同斌等[16]的研究表明，污泥復(fù)合肥可以提高小麥產(chǎn)量，并且增產(chǎn)效果高于化肥。黃繼川等[17]的研究結(jié)果表明，秸稈堆肥可明顯提高生菜的品質(zhì)。以上研究表明，有機(jī)廢棄物農(nóng)用在施用適量范圍內(nèi)可以提高作物的產(chǎn)量和品質(zhì)。有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)利用可替代部分化學(xué)肥料，使生產(chǎn)費(fèi)用降低，適合中國目前的經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顩r。

3有機(jī)廢棄物農(nóng)用對(duì)土壤造成的潛在風(fēng)險(xiǎn)

3.1城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用對(duì)土壤重金屬的影響

重金屬污染是土壤污染中污染面積最廣、危害最大的環(huán)境問題之一。農(nóng)業(yè)有機(jī)廢棄物中的重金屬進(jìn)入土壤后難以被微生物降解，遷移性小，很難被清除，易在土壤中富集。

許多研究認(rèn)為，城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物資源化處置的最有效方法是城市有機(jī)廢棄物農(nóng)用。然而，目前的研究結(jié)果對(duì)城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用的風(fēng)險(xiǎn)方面的研究并不足，特別是重金屬在土壤中積累的問題，隨著城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用，重金屬在環(huán)境中積累的風(fēng)險(xiǎn)日漸被人們關(guān)注[18-19]。長期施用有機(jī)廢棄物最終會(huì)對(duì)土壤和作物造成污染[20-21]。李國學(xué)等[22]通過施用污泥堆肥，對(duì)土壤和青菜重金屬積累特性的影響研究表明，長期施用污泥堆肥會(huì)引起作物重金屬超標(biāo)。

3.2城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用對(duì)生物學(xué)性質(zhì)的影響

3.2.1城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用對(duì)土壤酶的影響土壤酶是一類具有催化能力的生物活性物質(zhì)，是土壤生態(tài)系統(tǒng)代謝的重要?jiǎng)恿χ?，土壤中一切生物、化學(xué)過程要在酶的參與下才能完成[23]。

土壤理化性質(zhì)的不同也可以影響土壤酶活性的變化。和文祥等[24]、Brookes[25]的研究認(rèn)為，土壤理化性質(zhì)可以直接或間接影響土壤酶活性。土壤酶具有穩(wěn)定、敏感的特性，其活性大小能夠作為判定土壤重金屬污染程度的指標(biāo)[26-28]，這與高秀麗等[29]發(fā)現(xiàn)，當(dāng)土壤基本性質(zhì)一致時(shí)部分土壤酶可以反映重金屬污染的研究結(jié)果一致。由于城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用可以影響土壤理化性質(zhì)，有機(jī)廢棄物農(nóng)用也會(huì)改變土壤酶的活性。土壤酶活性能夠比較全面、靈活可靠地反映土壤肥力質(zhì)量變化[23]，土壤酶也是評(píng)價(jià)土壤質(zhì)量的指標(biāo)；孫瑞蓮[30]研究發(fā)現(xiàn)，蔗糖酶、脲酶及磷酸酶與土壤養(yǎng)分各因子均呈顯著或極顯著正相關(guān)。一般認(rèn)為，有機(jī)質(zhì)與土壤酶的來源和營養(yǎng)有關(guān)，對(duì)土壤酶活性有重大影響[31]。和文祥等[24]通過研究陜西7種不同土壤認(rèn)為，土壤有機(jī)質(zhì)與土壤脲酶呈顯著或極顯著相關(guān)，得出土壤有機(jī)質(zhì)等肥力因素是影響土壤脲酶的主要因子。王涵等[32]認(rèn)為，在有機(jī)質(zhì)含量豐富并不是酶活性限制因子時(shí)，土壤酶活性與有機(jī)質(zhì)并無太大關(guān)系。

3.2.2城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用對(duì)微生物學(xué)性質(zhì)的影響早期研究發(fā)現(xiàn)，土壤微生物參數(shù)可以敏感地指示土壤環(huán)境條件的變化[33-34]，向土壤中加入有機(jī)廢氣物必然會(huì)改變土壤的基本性質(zhì)，然而任何能改變土壤性質(zhì)的因素都可影響土壤的微生物區(qū)系[35]，從土壤微生物角度，研究土壤環(huán)境條件的改變對(duì)土壤生物學(xué)的影響是非常有必要的。

土壤微生物在土壤中繁衍，是土壤中活的有機(jī)體，土壤中微生物量、生物活性與土壤中有機(jī)質(zhì)的含量有密切的關(guān)系[36]。有關(guān)研究表明，土壤有機(jī)質(zhì)含量增加可以提高土壤中微生物的總量[37]，高養(yǎng)分是城市有機(jī)廢棄物的主要特征。李秀英等[38]的研究表明，長期向土壤中施加NPK配施有機(jī)肥或秸稈可使土壤中的細(xì)菌、真菌、放線菌的數(shù)量得到明顯的提高，也可增加土壤中的固氮菌、氨化細(xì)菌、反硝化細(xì)菌、硝化細(xì)菌、纖維素分解菌的數(shù)量。譚周進(jìn)等[39]得出土壤的肥力水平可用土壤中的真菌數(shù)量表示，并且土壤微生物活性與土壤有機(jī)質(zhì)含量程正相關(guān)。徐陽春等[40]、胡誠等[41-42]的研究結(jié)果表明，土壤微生物體內(nèi)的碳含量與土壤的生化活性呈正相關(guān)。影響微生物活性的環(huán)境因子較多，施入土壤中的有機(jī)廢棄物在不同條件下對(duì)微生物的影響也不盡相同。

4城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物資源化研究的展望

城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)利用是目前中國對(duì)廢棄物處置最為主要的方法，有機(jī)廢棄物農(nóng)業(yè)利用可以改良土壤物理性狀，提高土壤保肥能力，使農(nóng)作物增產(chǎn)。但是不可否認(rèn)，以高養(yǎng)分和重金屬雙重富集為特征的有機(jī)廢棄物對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了潛在風(fēng)險(xiǎn)[43-47]，必須予以重視。有機(jī)廢棄物中的重金屬的持久性，積累性特點(diǎn)是影響城鄉(xiāng)有機(jī)廢棄物農(nóng)用推廣的主要因素，如何更好地推動(dòng)有機(jī)廢棄物的農(nóng)業(yè)利用需要進(jìn)行如下的工作：（1）有機(jī)廢棄物農(nóng)用要嚴(yán)格控制有機(jī)廢棄物的施用指標(biāo)，不得超過國家標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的有害物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)根據(jù)其土壤背景值嚴(yán)格按照計(jì)算得到的廢棄物施用量進(jìn)行施用。（2）要根據(jù)土壤的承受能力、作物的敏感程度科學(xué)地向土壤中施加有機(jī)廢棄物，因?yàn)椴煌耐寥?、不同的作物?duì)有機(jī)廢棄物的適應(yīng)性不同。（3）有機(jī)廢棄物對(duì)土壤和作物造成的危害是一個(gè)長期積累的過程，向土壤中施入有機(jī)廢棄物其風(fēng)險(xiǎn)不會(huì)立即表現(xiàn)出來，長期施用其不利的一面才會(huì)明顯的變現(xiàn)出來，因此有機(jī)廢棄物農(nóng)用要進(jìn)行長期定位監(jiān)測(cè)，長期關(guān)注施入土地內(nèi)土壤及作物的變化。（4）加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)研究，為有機(jī)廢棄物安全使用提供科學(xué)依據(jù)。

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