污水污泥对热带桉树人工林潜在毒性元素生物地球化学循环的12年残留效应

本研究针对污水污泥(SS)在热带桉树人工林长期应用中的环境风险问题，通过12年田间试验系统评估了单次施用SS对酸性土壤-植物系统中11种潜在毒性元素(PTEs)的残留效应。研究发现SS虽提高表层土壤和植物组织中PTEs水平，但未超出法定限值且显著促进林木生物量，为森林土地可持续利用SS提供了科学依据。

　　

随着城市化进程加速，全球每年产生约5000万吨污水污泥(SS)，这种富含有机质和营养元素的废弃物若处置不当，既浪费资源又可能因含砷(As)、镉(Cd)等潜在毒性元素(PTEs)引发环境风险。尽管欧美国家已尝试将SS用于农业，但在热带森林生态系统的长期效应研究仍属空白。巴西圣保罗大学的研究团队在《Forest Ecology and Management》发表的研究，首次揭示了单次施用SS后12年间对热带桉树人工林PTEs循环的深远影响。

研究采用田间定位试验设计，设置5种处理（3种SS用量10/20/30 Mg ha^-1
、矿物肥料MF及对照），通过分层采样（0-0.4 m土壤）、季节性凋落物收集及树木器官分离（叶/枝/皮/干），结合ICP-MS元素分析等技术，系统追踪了As、Ba等11种PTEs的迁移规律。

土壤化学属性与PTEs水平
数据显示SS处理使0-0.05 m土层pH降低2-7%，但土壤有机质(SOM)和阳离子交换量(CEC)提升7-63%。PTEs富集主要发生在表层土壤，其中锌(Zn)和铜(Cu)含量随SS用量增加显著上升，但仍低于巴西土壤质量基准值。

12年残留效应提升热带土壤PTEs水平
长期监测发现SS处理的PTEs主要滞留于0-0.2 m土层，向下迁移有限。关键机制在于SS输入的有机质通过络合作用固定金属元素，而热带酸性土壤的铁铝氧化物进一步增强了PTEs的吸附。

凋落物与树木组织的PTEs动态
干季凋落物的PTEs含量普遍高于湿季，其中树皮对铅(Pb)的富集系数达3.2，显示林木通过器官分化实现元素选择性分配。值得注意的是，木材收获可移除约18%的输入PTEs，构成重要的生物净化途径。

结论与意义
该研究证实SS在热带桉树林的长期应用能促进PTEs的生物地球化学循环而不造成污染风险：①表层土壤PTEs积累符合"生物有效性递减"规律；②林木通过器官分异和季节性凋落实现元素调控；③木材采伐可同步实现PTEs移除与碳封存。这为全球森林生态系统安全利用SS提供了范式，尤其对巴西等热带国家发展"污泥-森林"循环经济模式具有指导价值。研究创新性地提出桉树作为"重金属缓冲物种"的生态功能，为环境政策制定提供了量化依据。