近日，我院资环所在土壤重金属污染防控与有机废物资源化利用交叉领域取得重要研究成果。相关研究“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”在环境领域国际知名期刊《Environment International》（IF:9.7中科院1区）在线发表。该研究基于 16 年长期定位试验，首次阐明 “土壤重金属形态稳定化可解耦总积累量与生态健康风险” 的机制，并建立不同有机堆肥类型的安全施用年限评估模型，为有机废物循环利用的环境风险管控及粮食安全保障提供科学依据。

随着垃圾分类推进和农业绿色发展的要求，鸡粪、污泥、生活垃圾等有机废物制成堆肥还田，成为 “变废为宝” 的重要途径。但问题也随之而来：有机堆肥常携带镉（Cd）、汞（Hg）等重金属，长期施用可能带来生态与健康风险。当前研究多为短期、单一堆肥探索，针对华北平原（玉米主产区）不同堆肥长期施用的重金属积累规律、形态转化及风险耦合关系尚不明确，制约其安全应用。

研究发现，鸡粪堆肥、污泥堆肥和厨余垃圾堆肥连续施用16年后，土壤中 Cd、Hg、Zn 等部分重金属浓度有不同程度上升，但玉米籽粒重金属并未显著增加，且土壤和玉米籽粒重金属总浓度均未超过国家控制标准。更关键要的是，堆肥施用后显著促进土壤重金属向稳定形态转化，而活性较高的可交换态比例普遍下降，有效降低了重金属的生物有效性。通过健康风险评估，成人与儿童食用玉米非致癌风险（HI<1）、致癌风险（10⁻⁶-10⁻⁴）均在国际公认的安全范围内，无健康隐患。

图 不同施肥处理重金属化学组分

基于16年数据与环境容量模型，首次量化了合理用量下不同堆肥的安全施用年限：鸡粪堆肥、污泥堆肥的安全年限分别为117和131年，主要受 Zn 积累限制；厨余垃圾堆肥在试验施用量下，未观测到重金属浓度累积的趋势，理论上可长期安全施用。

图 土壤重金属浓度随有机肥施用年限的累积模型

本研究首次构建不同堆肥施用下“土壤重金属形态 - 生物有效性 - 生态风险 - 安全施用年限”的耦合关系模型，明确“土壤重金属形态稳定化可解耦总积累量与生态健康风险”的核心机制，为有机堆肥施用及环境风险管控提供量化依据，助力有机废物资源化利用与农业可持续发展的协同推进。

本研究由我院资环所团队完成，助理研究员张玲为该论文的第一作者，邹国元研究员与许俊香副研究员为通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划项目（2023YFD1702000）、北京市农林科学项目（QNJJ202311、KJCX20240407）及国家玉米产业技术体系的资助。

论文链接https://doi.org/10.1016/j.envint.2025.109830