《Journal of Hazardous Materials》：Integrated fate of organic emerging contaminants and antibiotic resistance genes in biosolid-amended soils: effects of composting, biochar addition, and soil texture in wheat crops.
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土壤质地控制着生物固体改良土壤中有机新兴污染物（ECs）和抗生素抗性基因（ARGs）的持久性。堆肥处理可降低污染物的负载量，但在富含粘粒的土壤中增加了ECs的持久性。生物炭添加在特定土壤中降低了ECs的持久性和β-内酰胺类ARGs的丰度。在单次施
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土壤质地控制着生物固体改良土壤中有机新兴污染物（ECs）和抗生素抗性基因（ARGs）的持久性。堆肥处理可降低污染物的负载量，但在富含粘粒的土壤中增加了ECs的持久性。生物炭添加在特定土壤中降低了ECs的持久性和β-内酰胺类ARGs的丰度。在单次施用条件下，小麦籽粒中未检测到ECs或ARGs。研究表明，缓解策略需要针对特定土壤条件制定，而非采用通用方法。研究人员通过温室栽培实验，在砂土和粉砂质粘壤土（SCL）两种质地土壤上设置生物固体、生物固体+10%生物炭（BB）、生物固体衍生堆肥、无机肥料和未施肥对照五种处理，结合58种ECs靶向分析、9个抗性基因定量、16S rRNA基因扩增子测序及一阶降解动力学模型，系统揭示了土壤质地、改良剂类型及其交互作用对污染物归趋、作物产量和人类健康风险的调控机制。研究发现，土壤质地是决定ECs和ARGs在生物固体改良土壤中归趋的关键因素，砂土有利于ARGs的长期持久性，而SCL土壤则促进ARGs的时间衰减但增强ECs和重金属的滞留。生物炭添加在SCL土壤中展现了最优的缓解效益，可显著降低ECs持久性、临床相关β-内酰胺抗性基因丰度及ARGs向秸秆的转移。尽管单次施用下籽粒中未检出目标污染物，但秸秆中检出的ARGs提示作物残留可能是抗性传播的重要途径。该研究为制定土壤特异性的生物固体管理策略提供了科学依据。
论文解读文章
全球农业生产正面临人口增长、集约耕作和土壤肥力下降的多重压力，合成肥料虽能短期内弥补养分缺口，但其能源密集型生产过程和温室气体排放引发了对长期可持续性的担忧。在循环经济框架下，生物固体作为污水处理产生的营养丰富的半固体副产物，因其含有氮、磷、有机碳及微量元素而被视为有前景的有机肥源。然而，生物固体中携带的有机新兴污染物（ECs，包括药物、个人护理产品和工业化学品）、重金属以及抗生素抗性细菌（ARB）和抗生素抗性基因（ARGs）可能对土壤-作物系统构成潜在的环境与健康风险。此前研究多局限于单一污染物类别、单一缓解策略或单一环境介质，缺乏对不同污染物在生物固体-土壤-植物系统中复合行为的综合理解，也未能系统比较土壤质地的影响。为此，研究人员开展了一项整合多因素评估的温室栽培实验，以小麦（Triticum aestivum）为测试作物，在西班牙加泰罗尼亚Agròpolis-UPC农业研究站进行。实验采用砂土和粉砂质粘壤土（SCL）两种质地对比土壤，设置生物固体、生物固体+10%生物炭（BB）、生物固体衍生堆肥、无机肥料和未施肥对照五种处理，持续140天，系统追踪了ECs、ARGs和重金属在土壤-植物系统中的归趋。研究结果发表于《Journal of Hazardous Materials》，核心发现是土壤质地主导着ECs和ARGs的环境归趋，缓解策略必须因土制宜，不能采用通用方案。
研究人员采用了多维度的技术手段。使用IMPACT II Q-TOF LC-MS系统（Bruker Daltonics，美国）靶向分析58种ECs，土壤和籽粒样品采用QuEChERS前处理方法；重金属依据UNE-EN ISO/IEC 17025:2017认证程序以电感耦合等离子体发射光谱（ICP-OES）测定；DNA提取使用DNeasy PowerSoil Kit（QIAGEN）；以定量PCR（qPCR）检测9个目标基因，包括磺胺类抗性基因sul1、喹诺酮类抗性基因qnrS、β-内酰胺类抗性基因blaTEM、blaCTX和blaOXA、大环内酯类抗性基因ermB和ermF，以及移动遗传元件（MGEs）intI1和incW，并以16S rRNA基因拷贝数作为细菌丰度参照；采用16S rRNA基因V3-V4区扩增子测序（Illumina配对末端平台，DADA2去噪，SILVA数据库注释）解析土壤细菌群落；ECs消散动力学以一阶降解模型拟合。土壤样本取自西班牙加泰罗尼亚Esparreguera（砂土）和Fonollosa（SCL），生物固体取自服务约200万人口的Prat de Llobregat污水处理厂。
3.1 生物固体和堆肥中重金属、ECs、目标基因和细菌群落的发生。通过T0材料表征，研究人员发现生物固体中Cu、Zn、Ni和Pb浓度均高于堆肥，但所有金属浓度均低于西班牙皇家法令1310/1990规定的农业施用限值。58种ECs中生物固体检出25种，氟喹诺酮类（恩诺沙星793 ng g?1干重）和大环内酯类（阿奇霉素656 ng g?1干重）为主导类别；堆肥仅检出14种且浓度较低，环丙沙星、恩诺沙星等11种化合物在堆肥中完全消失。堆肥中细菌丰度较生物固体低约两个数量级，且blaCTX和qnrS未检出，但ermF因堆肥中残留的大环内酯类抗生素选择压力而保持较高丰度。
3.2 有机改良剂对砂土和SCL土壤中重金属、ECs、目标基因丰度和细菌群落组成的影响。3.2.1砂土和SCL土壤中重金属的积累和消散：T140土壤分析显示所有金属浓度符合法规限值；堆肥改良在两种土壤中提高了Zn浓度，并在SCL中显著增加Pb、Cu和Cr浓度，归因于堆肥形成的腐殖化有机质在细质地土壤中提供更多金属络合位点；10%生物炭未降低总金属浓度，与其通过吸附降低金属迁移性和生物有效性而非减少总量的作用机制一致。3.2.2砂土和SCL土壤中ECs的积累和消散：无机肥和对照土壤中始终未检出ECs；一阶动力学半衰期模型显示，砂土中各处理ECs中位半衰期相近（26-28天）；SCL土壤中堆肥显著增加ECs持久性，中位半衰期从生物固体的28天升至124天，而生物炭添加将中位半衰期从37天降至27天，表明细质地土壤中生物炭可通过吸附和催化作用促进ECs衰减。3.2.3砂土和SCL土壤中目标基因动态：qPCR分析显示有机改良处理中多数ARGs和MGEs丰度显著高于无机肥和对照；堆肥处理中intI1、sul1和incW在T140保持较高丰度，与重金属（Zn、Cu、Cr）和残留药物（卡马西平、左氧氟沙星、双氯芬酸）的共选择机制相关；生物炭添加显著降低了blaOXA和blaTEM丰度，尤其在砂土中；SCL土壤表现出更强的ARGs时间衰减，而砂土有利于blaTEM和blaOXA的持续存在。16S rRNA扩增子测序表明，140天后土壤类型对细菌群落组成的塑造作用强于改良剂类型，且改良剂引入的ARGs并非通过外源菌群存活而是通过水平基因转移进入本地土壤微生物群落。
3.3 作物吸收：秸秆和籽粒中的ECs和ARGs。籽粒中未检测到任何目标ECs或ARGs，可能与单次施用、低初始浓度及植物生理屏障有关。秸秆附生微生物群落中检测到除blaCTX外的所有目标基因，生物固体处理秸秆中blaOXA、blaTEM、ermF和sul1丰度显著高于堆肥和BB处理，表明堆肥和生物炭可减少ARGs向地上部组织的转移。
3.4 对作物产量的影响。砂土中有机改良处理（生物固体、BB、堆肥）的籽粒和秸秆产量与无机肥相当，显著高于未施肥对照；SCL土壤中处理间差异较小，仅无机肥的秸秆产量略高于生物固体处理，反映出土壤基础肥力对改良剂效果的调控作用。
3.5 缓解策略：有效性、局限性和对人类健康的影响。综合主成分分析（PCA）显示，砂土中有机改良处理主要与产量提升相关联，而SCL中处理差异主要由污染物持久性驱动。生物炭添加在SCL中提供了最均衡的效益：降低ECs持久性、减少临床相关β-内酰胺ARGs并抑制ARGs向秸秆转移。堆肥在细质地土壤中因促进污染物滞留而需谨慎评估。单次施用下籽粒未检出污染物，表明短期膳食暴露风险较低，但秸秆中持续存在的ARGs提示作物残留可能是抗性基因在农田生态系统中扩散的重要节点。
总结与讨论部分强调，没有任何单一改良剂可以成为通用缓解方案，土壤类型是农艺效益与环境风险平衡的主导因素。砂土中养分供应是主要矛盾，有机改良剂可有效替代无机肥；SCL土壤中污染物持久性成为核心关注点。研究局限性在于单次施用和140天温室条件无法反映重复施用的长期累积效应。研究结论指出：土壤质地是控制ECs和ARGs归趋的关键调节因素，砂土利于ARGs持久性而SCL增强ECs和重金属滞留；在营养贫乏砂土中有机改良可提高产量，SCL条件下生物炭改良的生物固体表现最优；籽粒中未检出目标污染物，短期膳食风险较低，但需要长期田间重复施用研究以验证污染物的累积行为、转化产物及对环境和食品安全的长期影响。该研究为制定土壤特异性的生物固体管理策略和风险评估框架提供了重要科学依据。
