防範重金屬污染之有機肥最大承載量評估

防範重金屬污染之有機肥最大承載量評估

　　農業棄物可再循環利用，如製成堆肥回歸土壤，除了增進農田土壤生產力，亦解決環境污染問題。但是有機肥料不當管理與施用，仍會對環境衛生、農作物造成傷害或造成二次污染，故使用上仍需留意。首先可參考農政單位之推廣手冊等，按著有機質的分解速度，估算合理的施用量，以避免過量氮素釋出。並且注意堆肥的處置與儲存，以避免二次污染。此外，要注意堆肥中重金屬在農田的累積問題。

　　根據分析，台灣禽畜堆肥以銅、鋅、鉻、鎳含量較高。這些高含量之銅、鋅、鉻、鎳之來源主要為飼料中銅、鋅之添加，以及在堆肥製作過程中皮革粉之添加（添加鉻酸、鎳酸來搓揉皮革，其鉻、鎳含量分別佔皮革粉中之 5.4％與 0.03%）之故。依黃賢喜與戴順發 ( 1995 ) 所述旗山試區有機農耕法玉米總穗收穫量為 10.6 公噸，換算銅移走量為 37公克，而鋅移走量為 107 克，此量僅為施入量之 3 %，故造成土壤中以 0.1 N 鹽酸萃取法所萃取之銅、鋅量逐年增加。此外，根據無數的實驗室與田間試驗指出，大部份之重金屬要污染地下水是不可能的，除非在很砂質地的土壤及淺層的地下水條件下。因此，堆肥中重金屬在農田表土的累積問題值得注意。

　　為防範重金屬污染所估算之有機肥最大承載量評估，可依陳鴻堂(1995)之估算方法。假設土壤中重金屬之最大可承載濃度(Maximum Loading Concentration , MLC)之估算為土壤中重金屬之管制值與背景值間之差，可用下式表示：

最大可承載濃度＝管制值濃度－背景值濃度———————(1)

　　土壤重金屬含量之背景值通常是一個含量範圍值，為計算方便起見，現以背景值之平均值為基準來估算最大可承載濃度，其結果如表 8 所示。如依王銀波等人 ( 1994 a )之研究，其最大可承載濃度分別為As 11.1 mg / kg，Cd 1.2 mg / kg，Cr 157 mg / kg，Cu 128 mg / kg，Hg 0.8 mg / kg，Ni 78 mg / kg，Pb 60 mg / kg與 Zn 110 mg/kg。依此結果，可計算在  1 公頃範圍內表土 20 公分土壤中(假設容積比重為 1.2 Mg / m³ )，可添加之最大承載重量(Maximum Loading Capacity, MLC, kg/ha)應為As 26.6 kg / ha， Cd 2.9 kg / ha，Cr 377 kg / ha，Cu 307 kg / ha，Hg 1.9 kg / ha，Ni 187 kg / ha，Pb 144 kg /  ha與 Zn 264 kg / ha。

　　依據表 1 中之最大可承載量(MLC)之推估，再依據堆肥中重金屬之濃度，即可很容易計算出最大堆肥施用量，其計算式如下：

最大堆肥施用量 ( ton / ha )=

最大可承載估算量 ( kg / ha ) / 堆肥中重金屬濃度( mg / kg )X10³——(2)

　　例如在表 1 中，土壤中最大可承載銅量為 307 kg / ha，而堆肥中重金屬銅濃度允許上限為 300 mg / kg，依上式公式，我們可添加之最大堆肥重量為 1000 噸 / 公頃左右。

　　因此，在確保土壤中重金屬不會超過污染管制值之情況，我們依堆肥中重金屬可能濃度狀況下，估算其最大施肥量如表 2 所示。但在肥料規定中重金屬含量上限條件下，估算豬糞堆肥之最大施用量為 Cu 3000噸 / 公頃，Zn 500 噸 / 公頃，Cr 2330 噸 / 公頃與 Ni 7200噸 / 公頃。因此，綜合來說，在此上限濃度下之最大施用量最好控制在500噸/公頃以下。

　　為考慮對土壤、作物及環境之品質，建議合理施用量應為估算最大施用量之一半較為安全，最好不要超過 250 噸 / 公頃。但如將生產堆肥之過程中，其重金屬濃度控制在銅 100 mg / kg及鋅 200 mg / kg以下，則最大施用量可達 1250 噸 / 公頃，而建議合理施用量為 600 噸 / 公頃左右，可確實增加土壤中之有機質含量且可確保土壤品質，不會受到重金屬污染。

　　以上之估算，乃以有機肥料中重金屬含量上限，概估其最大施用量，亦可以有機肥料中實測之重金屬濃度計算，若每年累用的堆肥量已超過最大容許量，即應停止施用，並在施用安全期限內，採土樣檢測，以了解重金屬累積情形，再計算可施用之最大量，以確保土壤品質。並詳實記錄每年的施用量，以避免施用總量超過安全施用量。

資料來源：陳琦玲，張瑞明，「合理化施肥與環境維護－防範重金屬污染之有機肥最大承載量評估」，永續農業作物合理化施肥技術，1999年6月