污泥堆肥施用对土壤-玉米系统中潜在有毒元素的影响及健康风险评估

《Soil Science Society of America Journal》：Effects of sludge compost application on soil–maize potentially toxic elements and health risk assessment

　　污泥在农业应用中的生态风险及健康效应研究，评估不同配比（S0-S4）下土壤重金属潜在生态风险（R值）及玉米中重金属含量，发现S4组土壤生态风险达中度水平（R=164.44），但玉米重金属未超标。蒙特卡洛模拟显示儿童经口摄入的健康风险指数（HI）显著超安全阈值（1.36-2.42），总癌症风险（TCR）均超标，需加强长期风险评估。

　　

摘要

污泥在农业中的应用已成为全球范围内一种越来越具有吸引力和可持续性的方法。因此，评估污泥应用的风险对于做出关于其在农业中使用的明智决策至关重要。本研究主要评估了在玉米（Zea mays L.）种植过程中施用污泥堆肥对农田土壤的生态风险以及通过饮食摄入对人类健康的风险。实验采用了不同比例的污泥堆肥和化学肥料，包括仅施用化学肥料（作为对照的S0组）、基于20%肥料氮的污泥堆肥（S1组）、基于50%肥料氮的污泥堆肥（S2组）、基于100%肥料氮的污泥堆肥（S3组）以及基于200%肥料氮的污泥堆肥（S4组）。对土壤中潜在有毒元素的生态风险进行了评估（R值），结果显示除S4组外均为轻微风险水平，其R值为164.44（大于150，表明为中等风险水平）。随着污泥施用量的增加，玉米籽粒中的重金属含量也随之上升，但未超过谷物中污染物的最大限值（GB2762-2017标准）。通过蒙特卡洛模拟方法，估算了通过摄入途径导致的多种潜在有毒元素共同污染对成人和儿童的总体癌症风险（TCR）和健康风险指数（HI）：成人的HI值范围为0.10至0.86，低于参考值1，属于低风险；而儿童的HI值略高于安全范围（1.36–2.42）。成人和儿童的TCR值分别为4 × 10^?4至3 × 10^?3和3.9 × 10^?3至6.1 × 10^?3，超出了安全范围。这表明在过量施用污泥堆肥的农田中种植玉米会对人类健康构成风险，尤其是对儿童。因此，有必要对污泥的应用进行长期的风险评估研究，特别是针对不同作物和土壤类型的过量施用情况。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。