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资环所在不同原料有机堆肥中微塑料污染特征和生态风险评估研究方面取得新进展
类型：科技成果
发布时间：2023-07-20
来源：北京市农林科学院
近日，我院资环所微塑料创新团队在国际环境领域TOP期刊Journal of Hazardous Materials（Q1，IF=14.224）上发表了题为“Microplastic pollution and the related ecological risks of organic composts from different raw materials”的研究论文。该研究综合评价了不同原料有机堆肥中微塑料的污染特征和生态风险。在我国有机废弃物被广泛用作有机资源的背景下，为有机堆肥在农业生产中的安全应用和低微塑料含量堆肥生产标准的制定提供了科学指导。
微塑料作为一种新型环境污染物对农田土壤生态系统构成了严重威胁，有机堆肥被认为是农业土壤中微塑料累积的一个新兴贡献者。然而，不同原料有机堆肥中微塑料的污染特征等研究未有报道。本研究对北京主要农作物（粮食作物、设施蔬菜和果树等）生产中常用的不同原料有机堆肥进行了广泛调研并采集了124个堆肥样品，堆肥原料主要包括家畜粪便（羊粪、猪粪和牛粪）、家禽粪便（鸡粪、鸭粪和鸽子粪）、作物秸秆（蔬菜和蘑菇秸秆）、固体废物（生活垃圾和污泥）和混合原料（以蚯蚓粪为主）。研究结果发现：（1）上述不同原料有机堆肥中微塑料的平均丰度分别为3277、3529、1500、6615和2320 items kg−1，其中固体废弃物堆肥中微塑料丰度显著高于其它堆肥，家畜和家禽粪便堆肥中微塑料丰度无显著性差异，但均显著高于作物秸秆和混合原料堆肥；通过施用不同原料堆肥向农田土壤中输入的微塑料数量约为8.80×106~2.80×108 items ha−1 yr−1。（2）不同堆肥中微塑料粒径以0.5–1 mm为主（39.5%），微塑料丰度占比随粒径增加均呈现先增加后降低的趋势；微塑料形态包括纤维类、碎片类、薄膜类和颗粒类；颜色包括透明、白色、蓝色、黑色、黄色、红色、绿色和灰色；聚合物类型多样，包括聚丙烯、聚乙烯、丙烯乙烯共聚物、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、人造丝、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、聚氨酯、聚醚型聚氨酯、聚乙酸乙烯酯。（3）不同原料堆肥中不同形状微塑料在机械摩擦、化学氧化或生物降解等作用下表面形貌出现了划痕、皱褶、微孔、裂纹等严重的风化特征，其表面粘附的一些粘土矿物、铁或钛氧化物等进一步促进了堆肥源微塑料对其它污染物的吸附。（4）作物秸秆堆肥中微塑料风险指数为8.8，微塑料危害等级为II级，污染风险低，家畜、家禽粪便和混合原料堆肥中微塑料风险指数分别为67.3、83.6和34.7，微塑料危害等级均为III级，污染风险均为中等；固体废弃物堆肥中微塑料风险指数为134.1，微塑料危害等级为IV级，污染风险高。
不同原料堆肥中微塑料的污染特征和生态风险评估
资环所张佳佳助理研究员为论文第一作者，邹国元研究员和陈延华高级农艺师为共同通讯作者。该研究得到了北京市自然科学基金面上项目（No. 8232027）、院科技创新能力建设专项（No. KJCX20210430）、院青年基金（No. QNJJ202304）、北京市科学技术协会2023-2025年度青年人才托举工程项目（No. BYESS2023294）和国家玉米产业技术体系（No. CARS-02）等课题的资助。
