1 / 1个人的手捧着一个颗粒状农业肥料的样品和一块制造它的磷矿石。来源:杜克大学罗伯特·希尔

一个国际科学家团队使用一种新工具发现了世界范围内矿物磷肥中的有毒金属，以确定这些污染物对土壤、水资源和食物供应的扩散和影响。

杜克大学尼古拉斯环境学院地球与气候科学部主任Avner Vengosh说:“虽然矿物磷肥对促进全球可持续农业和粮食安全至关重要，但我们发现全球许多肥料中含有高浓度的有毒金属。”

“我们的研究开发了一种新方法来识别这些金属的来源和对环境的影响。”这些金属包括镉、铀、砷、钒和铬。

矿物肥料是一种含有植物生长所需基本营养素的合成或天然物质，它的使用帮助提高了全球农作物的可持续产量。但直到最近，有毒金属污染还没有得到系统的评估。这项新研究分析了全球主要磷矿国家的磷肥。

“我们测量了磷酸盐岩石和从这些岩石中产生的肥料中的锶同位素，以显示肥料的同位素‘指纹’如何与它们的原始来源相匹配，”该研究的主要作者、杜克大学的博士生罗伯特·希尔说。

同位素是一种元素的变体，在这里是锶。每种肥料的化学分析都显示出一种独特的同位素混合物，与来源的磷矿相匹配。

希尔说:“考虑到全球磷矿中锶同位素的变化，我们已经建立了一种独特的工具来检测肥料在全球范围内的潜在影响。”

为了了解锶同位素是否是世界范围内肥料中微量元素的可靠指标，研究人员分析了来自美国西部、中国、印度、北非和中东等主要磷矿产区的76种磷矿(磷肥的主要来源)和40种肥料。研究人员从矿山、商业来源和北卡罗来纳州的一个试验田潮汐研究站收集样本。研究小组于2024年5月9日在《环境科学与技术快报》上发表了他们的研究结果。

土壤和地下水中发现的金属既有自然产生的，也有人为制造的。

“锶同位素本质上是一个‘指纹’，可以揭示全球地下水和土壤中的污染，”Vengosh说。他的研究小组还使用锶同位素来追踪垃圾填埋场浸出、煤矿开采、煤灰、水力压裂液以及随着石油和天然气开采而被拉到地表的地下水中的环境污染。

Vengosh说:“同位素是确定污染源的一个代理。”“没有这个工具，很难识别、控制和修复与肥料有关的污染。”

研究中的肥料显示出不同浓度的微量元素，美国和中东的肥料比中国和印度的肥料含量更高。因此，研究人员得出结论，来自美国和中东的磷肥将对土壤质量产生更大的影响，因为与来自中国和印度的肥料相比，它们的铀、镉、铬浓度更高，而中国和印度的肥料含有更高的砷浓度。