美国农田施用生物固体、畜禽与钻井废弃物：环境中污染物再分布的风险与特征解析

《Environmental Science: Processes & Impacts》：Land application of biosolid, livestock, and drilling wastes to US farmland: a potential pathway for the redistribution of contaminants in the environment

本研究针对美国农田施用生物固体、畜禽与钻井废弃物可能导致的污染物环境再分布问题，开展了全国34个点位的多组分分析。研究人员通过22种分析方法检测了566种化学物质、9类微生物及毒性指标，揭示了三类废弃物独特的污染物谱系及其雌激素效应/细胞毒性风险，为废弃物资源化安全管理和环境健康风险评估提供了关键科学依据。

　　

在美国，市政污水处理产生的生物固体（biosolids）、畜牧业产生的畜禽废弃物（livestock waste）以及油气钻井作业产生的钻井废弃物（drilling waste）常被施用于农田。虽然这种处置方式具有成本效益，但其对生态系统、野生动物和人类健康可能造成的污染物暴露风险尚未得到充分研究。本研究在美国34个农田点位对上述三类废弃物进行了系统的化学、微生物和毒性分析，采用22种分析方法检测了452种有机化学品、114种无机化学品、9类微生物群组以及雌激素活性（estrogenicity）和细胞毒性（cytotoxicity）。分析结果表明这三类废弃物具有独特且复杂的污染物特征谱：生物固体中家用化学品、农药、药物、全氟/多氟烷基物质（PFAS）、钙和磷含量最高；畜禽废弃物中可浸出溶解性有机碳、内源性激素、霉菌毒素、植物雌激素、总无机氮和钾含量最突出；钻井废弃物则富含苯系物（BTEX，包括苯、甲苯、乙苯和二甲苯）、多环芳烃（PAHs）、稀土元素、钡、锶以及铀-钍系列放射性核素。微生物分析显示生物固体和畜禽废弃物含有更丰富的可培养异养细菌、嗜盐菌、大肠杆菌（Escherichia coli, E. coli）、肠球菌和葡萄球菌，且多样性高于钻井废弃物。生物测定表明畜禽废弃物与生物固体可能引发雌激素效应，而钻井废弃物则主要表现细胞毒性。本研究证实当前农田废弃物施用实践可能成为具有生物活性、内分泌干扰性和致癌性污染物混合物向环境再分布的重要途径，研究结果可为制定优化管理策略、平衡废弃物资源化效益与环境健康风险提供数据支撑。