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农田重金属污染修复的全生命周期评估: 方法构建与应用

农田重金属；土壤修复；生命周期建模；环境影响；管理策略；

摘要：针对农田重金属污染采取必要的修复或风险管控措施是保障食品安全的有效途径。然而，不合理修复治理活动产生的负面效应有时会超过修复本身，导致修复净效益为负值。科学评估所使用修复技术的环境可持续性，建立优化的污染农田管理策略显得尤为重要。目前，重金属污染农田修复相关研究主要关注治理技术研发，对技术使用过程的环境影响仅存在一些探索性研讨。针对修复技术的长期有效性、修复过程所带来的次生影响、以及固有系统边界之外的长期影响，仍然缺乏系统性的评价。因此，本研究基于扩展系统边界的生命周期方法（Consequential LCA）开展修复全生命周期建模。通过引入伤残折损年（DALY）量化与修复有关的污染物环境健康毒性,以及利用边际生产的市场均衡理论估算修复后土地使用改变的长期环境效应，实现了修复全过程一、二、三次环境影响的科学量化。

       应用构建的全生命周期模型，系统评估了无干预、植物提取、化学稳定化和替代种植的总体环境影响。结果显示，污染农田若不采取干预将产生最大的环境影响，主要来源于饮食摄入产生的健康风险。实施植物提取和化学稳定化具有总体的环境正效益，使无干预情景的环境影响分别降低67%和69%。其中，化学稳定化方法具有最佳的环境可持续性。植物提取在生物富集系数和稳定化药剂的长效性是决定两者相对环境优势的决定因子。污染农田实施替代种植如果考虑修复后的种植改变，将产生71%的额外影响，具有较大的不确定性。本研究构建的方法为农田修复技术选择提供一个更全面评估方法以支持更全面的政策制定，并对各种修复技术的未来发展提供了启示。