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环境学院袁增伟教授课题组在含磷废物资源化方面取得新进展

       近日,袁增伟教授课题组定量刻画出中国近一个多世纪含磷废物生成格局和资源化潜力,这一成果以Historic trends and future prospects of waste generation and recycling in China’s phosphorus cycle为题发表在Environmental Science &Technology上。

       人类活动极大地改变了自然生态系统磷循环,进而引发了磷矿石短缺和水体富营养化等一系列资源环境问题。围绕磷资源可持续利用难题,课题组在前期的研究中首先建立了磷资源循环路径分析方法(Yuan, et al., J Clean Prod, 2014, 84: 502-508),并分析了人类活动对全球(Yuan, et al., Environ Sci & Technol, 2018, 52(5): 2438-2450)、中国(Liu,et al., PNAS, 2016, 113(10): 2609-2614)、巢湖流域(Jiang and Yuan, Environ Sci & Technol, 2015, 49(24): 13973-13982)等多个尺度自然磷循环的影响。结果显示,人类活动造成磷循环呈现由陆地磷矿石向海洋沉积物线性流动特征,进而引发磷资源枯竭风险;同时,磷资源开发利用过程中生成大量含磷废物(如磷石膏、畜禽粪便、餐厨垃圾、城市污泥、园林绿化废弃物等),这些废物若不能得到资源化利用,很容易流失到环境中引起水体富营养化。
       因此,围绕“含磷废物生成格局及其资源化路径与潜力”这一核心问题,本研究量化了1900-2015年间的中国含磷废物生成格局(图1),结果发现,含磷废物的年产生量从1900年的1 Mt P增加到2015年的12 Mt P。在大多数年份,含磷废物主要来自农业种植过程,磷矿石采选和磷化工过程产生的含磷废物增长最快。

图1 1900-2015年含磷废物产生量与产生强度(随颜色强度加深数值升高)


图2 含磷废物资源化量、资源化潜力、资源化率与环境排放量(1900-2015)

       在过去一个多世纪里,含磷废物年资源化量增加了5倍,而磷流失量则增加了26倍。其中,2015年,28%的磷损失进入了耕地,21%进入了非耕地。水产养殖已经取代农业种植成为内陆水体磷的最大贡献者。据估算,2015年中国产生的含磷废物如果被全部循环利用,可减少1/3的磷矿石消费量。不同磷管理策略对磷损失具有显著影响,其中健康饮食将大大增加含磷废物的产生,而合理施肥则可以减少17%的含磷废物产生量,通过含磷废物循环利用可减少35%的磷损失。
       该论文第一作者是南京大学环境学院直博生刘雪薇,通讯作者为袁增伟教授。该研究受国家杰出青年科学基金(41925004)资助。
       论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.est.9b05120
       课题组网页:https://mce.nju.edu.cn

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