近日，北京市農(nóng)林科學院資環(huán)所在土壤重金屬污染防控與有機廢物資源化利用交叉領域取得重要研究成果。相關研究“Decoupling total accumulation from ecological and health risks: speciation stabilization of heavy metal(loid)s in soil-maize systems under 16-year application of various organic fertilizers”在環(huán)境領域國際知名期刊《Environment International》在線發(fā)表。該研究基于16年長期定位試驗，首次闡明“土壤重金屬形態(tài)穩(wěn)定化可解耦總積累量與生態(tài)健康風險”的機制，并建立不同有機堆肥類型的安全施用年限評估模型，為有機廢物循環(huán)利用的環(huán)境風險管控及糧食安全保障提供科學依據(jù)。北京市農(nóng)林科學院資環(huán)所助理研究員張玲為該論文的第一作者，鄒國元研究員與許俊香副研究員為通訊作者。

隨著垃圾分類推進和農(nóng)業(yè)綠色發(fā)展的要求，雞糞、污泥、生活垃圾等有機廢物制成堆肥還田，成為“變廢為寶”的重要途徑。但問題也隨之而來：有機堆肥常攜帶鎘（Cd）、汞（Hg）等重金屬，長期施用可能帶來生態(tài)與健康風險。當前研究多為短期、單一堆肥探索，針對華北平原（玉米主產(chǎn)區(qū)）不同堆肥長期施用的重金屬積累規(guī)律、形態(tài)轉化及風險耦合關系尚不明確，制約其安全應用。

研究發(fā)現(xiàn)，雞糞堆肥、污泥堆肥和廚余垃圾堆肥連續(xù)施用16年后，土壤中Cd、Hg、Zn等部分重金屬濃度有不同程度上升，但玉米籽粒重金屬并未顯著增加，且土壤和玉米籽粒重金屬總濃度均未超過國家控制標準。更關鍵要的是，堆肥施用后顯著促進土壤重金屬向穩(wěn)定形態(tài)轉化，而活性較高的可交換態(tài)比例普遍下降，有效降低了重金屬的生物有效性。通過健康風險評估，成人與兒童食用玉米非致癌風險（HI<1）、致癌風險（10??-10??）均在國際公認的安全范圍內，無健康隱患。

圖 不同施肥處理重金屬化學組分

基于16年數(shù)據(jù)與環(huán)境容量模型，首次量化了合理用量下不同堆肥的安全施用年限：雞糞堆肥、污泥堆肥的安全年限分別為117和131年，主要受Zn積累限制；廚余垃圾堆肥在試驗施用量下，未觀測到重金屬濃度累積的趨勢，理論上可長期安全施用。

圖 土壤重金屬濃度隨有機肥施用年限的累積模型

本研究首次構建不同堆肥施用下“土壤重金屬形態(tài)-生物有效性-生態(tài)風險-安全施用年限”的耦合關系模型，明確“土壤重金屬形態(tài)穩(wěn)定化可解耦總積累量與生態(tài)健康風險”的核心機制，為有機堆肥施用及環(huán)境風險管控提供量化依據(jù)，助力有機廢物資源化利用與農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的協(xié)同推進。

論文鏈接：

https://doi.org/10.1016/j.envint.2025.109830