城市固体废物堆肥中新兴污染物微塑料的分布特征与生态风险研究

本研究针对城市固体废物堆肥中微塑料（MPs）污染问题，通过系统采样与多指标分析（PHI/PLI/PERI），揭示伊朗伊斯法罕省三座堆肥厂MPs的高丰度（34,267-44,267 items/kg）及生态风险，为全球堆肥质量评估与塑料污染治理提供关键数据。

　　

塑料污染已成为21世纪最棘手的环境挑战之一。每年有数百万吨塑料垃圾进入环境，其中微塑料（Microplastics, MPs）因其粒径小于5毫米、难降解的特性，成为"隐形杀手"。更令人担忧的是，这些微小颗粒正通过一个被忽视的途径——城市固体废物堆肥（Municipal Solid Waste Compost, MSW compost）悄悄入侵农田生态系统。在伊朗伊斯法罕省，当地农民长期使用MSW堆肥改良土壤，却不知其中可能潜伏着数以万计的MPs颗粒。这些颗粒不仅可能破坏土壤微生物群落，还能吸附重金属和持久性有机污染物，通过作物吸收进入食物链。然而，目前全球缺乏堆肥中MPs的标准化检测方法，发展中国家相关研究尤为匮乏。

为破解这一困局，伊斯法罕医科大学环境健康工程系的研究团队开展了一项为期一年的系统研究。他们选取省内三座堆肥厂（S1-S3），首次采用月度采样策略，结合改进的密度分离法（ZnCl₂饱和溶液）和显微拉曼光谱分析，建立了一套完整的MPs检测流程。研究结果发表于《Environmental Research》，揭示了令人震惊的发现：每公斤堆肥中竟含有超过3万颗MPs，其中41%-49%的颗粒大于1000微米，聚乙烯（PE）和聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）是主要聚合物类型。更严峻的是，三种生态风险指数（PHI/PLI/PERI）均显示这些堆肥存在"高风险"等级，可能对土壤生态系统造成不可逆损害。

关键技术方法包括：1）改进的MPs提取流程（0.05 M Fe (II)+H₂O₂消化有机质，ZnCl₂密度分离）；2）体视显微镜形态学分析；3）显微拉曼光谱聚合物鉴定；4）基于PHI（聚合物危害指数）、PLI（污染负荷指数）和PERI（潜在生态风险指数）的多维度风险评估体系。

【研究结果】
Study area
研究选取伊朗中部伊斯法罕省三座堆肥厂（S1-S3），该地区日均产生3000吨垃圾，堆肥产品广泛用于农业。采样设计覆盖全年各季节，确保数据代表性。

Abundance of MPs
MPs丰度呈现明显时空差异：S1厂最高（44,267±7,240 items/kg），显著高于S3厂（34,267±5,297 items/kg）。碎片状MPs占比49%-51%，>1000μm大颗粒占主导（41%-49%），暗示当前筛分工艺对较大塑料碎片去除效果有限。

Comparative result
与全球数据对比显示，本研究发现的MPs丰度远超中国浙江（2,400 items/kg）和印尼（160 items/200g），但低于北京（6,615 items/kg）。这种差异可能与各地垃圾分选效率、气候条件有关。

Conclusion
研究证实MSW堆肥是MPs进入土壤的重要途径。风险指数显示所有采样点均达高风险等级，其中PET因其高环境持久性成为最危险聚合物。季节变化对MPs丰度影响显著，夏季较高温可能加速塑料破碎。

这项研究首次系统揭示了伊朗堆肥产品中MPs污染的严重程度，其建立的月度采样框架和复合风险评估模型为发展中国家提供了范本。值得注意的是，当前德国等国的堆肥标准仅监管>2mm的塑料颗粒，本研究结果直接挑战了这一监管盲区。从公共卫生视角看，堆肥中的MPs可能通过农作物进入人体，诱发炎症和氧化应激（Zhou et al., 2023）。因此，作者呼吁建立全球统一的堆肥MPs检测标准，并建议采用源头分类、改进筛分工艺、开发可降解包装等多重策略应对这一环境危机。该研究不仅填补了中东地区MPs污染研究的空白，更为全球塑料循环经济政策制定提供了科学依据。