鎘金屬污染對土壤環(huán)境的影響及防治對策

羅千植　王楊松

摘要：鎘是一種非必需且生物毒性很強(qiáng)的重金屬元素之一，隨著工業(yè)和農(nóng)業(yè)的發(fā)展，重金屬污染情況普遍存在，對土壤環(huán)境和人體健康造成了潛在威脅，其中鎘污染越來越受到人們的重視。本文闡述了我國土壤鎘污染現(xiàn)狀、分布及不同標(biāo)準(zhǔn)，鎘污染的來源如大氣、污水及施肥等，以及鎘污染對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人群健康產(chǎn)生的危害和臨床表現(xiàn)，并對土壤鎘污染主要的防治進(jìn)行了概括。最后對我國鎘污染治理的發(fā)展方向作出了展望。

關(guān)鍵詞：鎘；污染；土壤環(huán)境；影響因素；防治對策

在污染生態(tài)環(huán)境的諸多重金屬中，鎘的毒性較強(qiáng)，僅次于汞而位居第二。據(jù)2014年《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，我國土壤環(huán)境狀況總體不樂觀，部分地區(qū)土壤污染較重，耕地土壤環(huán)境質(zhì)量堪憂。其中，鎘污染物超標(biāo)率達(dá)到7.0%，呈現(xiàn)從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態(tài)勢，不僅嚴(yán)重影響作物的產(chǎn)量和品質(zhì)，而且可以通過食物鏈在人體的積累危害人體健康，例如20世紀(jì)60年代在日本富山縣神通川流域出現(xiàn)的“骨痛病”事件。針對我國鎘污染現(xiàn)狀，本文將從鎘污染的來源、危害、修復(fù)治理等方面進(jìn)行了論述，詳細(xì)介紹鎘污染這一生態(tài)環(huán)境污染問題。

一、土壤鎘污染的現(xiàn)狀

目前重金屬的污染已成為環(huán)境問題之一。1980年中國農(nóng)業(yè)環(huán)境報(bào)告顯示，我國農(nóng)田土壤中鎘污染面積為9333hm²，到2003年我國鎘污耕地面積為1.33×10hm²，并有11處污灌區(qū)土壤鎘含量達(dá)到了生產(chǎn)鎘米的程度。近年來，隨著我國工業(yè)的發(fā)展，化肥、農(nóng)藥的大量施用，工業(yè)廢水和污泥的農(nóng)業(yè)利用，土壤中鎘的含量明顯增加，土壤鎘污染狀況越發(fā)嚴(yán)重，目前，我國鎘污染土壤的面積已達(dá)2×105km²，占總耕地面積的1/6。

二、土壤鎘污染的來源

土壤環(huán)境中的鎘來源歸于自然和人為兩大來源，前者主要來自巖石和礦物。后者的主要來源有工業(yè)含鎘廢水的排放和農(nóng)業(yè)上含鎘磷肥的施用，通過工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動直接或間接地將鎘排放到環(huán)境的人為活動。調(diào)查也表明，農(nóng)田土壤鎘污染的主要來源是工礦企業(yè)排放的廢氣和廢水。此外，大量堆積的工業(yè)固體廢棄也會造成土壤的鎘污染。造成鎘污染的主要途徑歸主要有如下2個方面：

1.施肥不當(dāng)。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中為了獲得高產(chǎn)，一般都加大農(nóng)藥化肥的投入，長期施用含有鎘的農(nóng)藥化肥必然導(dǎo)致土壤的鎘污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，磷肥中含有較多的鎘，氮肥和鉀肥含量較少，因此含鎘磷肥的施用對我過土壤影響最為嚴(yán)重。韓曉日等研究也發(fā)現(xiàn)，長期施用磷肥和高量有機(jī)肥能夠增加土壤鎘含量。由此可見，長期施用含鎘的化肥會增加土壤的鎘含量，給土壤帶來嚴(yán)重的重金屬污染問題。

2.污水灌溉。鍍鋅廠以及與塑料穩(wěn)定劑、染料及油漆等生產(chǎn)有關(guān)工廠產(chǎn)生的工業(yè)污水中含有多種重金屬，其中就有大量的鎘，這些廢水如不經(jīng)處理或者處理不達(dá)標(biāo)，廢水中的鎘就會隨著污灌進(jìn)入土壤，利用這些工業(yè)污水進(jìn)行灌溉造成了嚴(yán)重的重金屬污染，污水灌溉已經(jīng)是我國農(nóng)田土壤鎘污染的主要原因。

三、土壤鎘污染的危害

鎘是一種具有毒性的重金屬微量元素，是人體、動物和植物的非必需元素，但它在冶金、塑料、電子等行業(yè)非常重要，通常通過“工業(yè)三廢”等途徑進(jìn)入土壤。土壤中鎘的形態(tài)有水溶態(tài)、可交換態(tài)、碳酸鹽態(tài)、有機(jī)結(jié)合態(tài)、鐵錳氧化態(tài)和硅酸態(tài)等，水溶性和交換態(tài)鎘可以被植物吸收，并通過食物鏈進(jìn)入人體富集，達(dá)到一定程度時會引發(fā)各種疾病，嚴(yán)重危害植物和人體的健康，且具有長期性、隱蔽陛和不可逆性等特點(diǎn)。

1.鎘對人體健康的危害。鎘是人體非必需的微量元素，具有較強(qiáng)的致癌、致畸及致突變作用，對人體會產(chǎn)生較大的危害，例如，20世紀(jì)60年代發(fā)生在日本神通川流域的“骨痛病”，原因就是當(dāng)?shù)鼐用袷秤面k米造成的。因此，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署將其列為具有全球性意義的危險(xiǎn)化學(xué)物質(zhì)。

2.鎘對植物健康的危害。鎘是植物生長的非必需元素，當(dāng)鎘在植物組織中含量達(dá)到1.0mg/kg時，會通過阻礙植物根系生長、抑制水分和養(yǎng)分的吸收等引起一系列生理代謝紊亂，如蛋白質(zhì)、糖和葉綠素的合成受阻，光合強(qiáng)度下降和酶活性改變等，使植物表現(xiàn)出葉色減褪、植物矮化、物候期延遲等癥狀，最終導(dǎo)致作物品質(zhì)下降和減產(chǎn)，甚至死亡。

四、土壤鎘污染的防治對策

為了有效利用現(xiàn)有的土地資源，減少鎘等重金屬人體造成的危害，需要采取有效措施治理和恢復(fù)受污染的土壤。目前，有關(guān)鎘污染土壤的治理方法有很多，主要有物理方法、化學(xué)方法和生物方法等。

1.物理方法。鎘污染土壤的物理修復(fù)方法主要有排土、客土、深耕翻土等傳統(tǒng)物理方法以及電修復(fù)技術(shù)、洗土法等?？屯练ň褪菍⑽廴就寥犁P除，換入未污染的土壤，去表土法就是將污染的表土移去等。傳統(tǒng)的物理修復(fù)方法治理鎘污染效果非常明顯，但這種方法需要耗費(fèi)大量資金、人力物力，移除的污染土壤又容易引起二次污染，因此難以在大面積治理上推廣。

2.化學(xué)方法?；瘜W(xué)法是指通過在土壤中施用化學(xué)制劑、改良劑等化學(xué)物質(zhì)以降低土壤中鎘的水溶性、擴(kuò)散性和生物有效陛，從而減弱毒害作用，增加土壤粘粒和有機(jī)質(zhì)，改變土壤氧化還原電位和pH值等理化性質(zhì)，降低鎘的生物有效性，以減輕對其它生物的危害?；瘜W(xué)方法具有操作簡單、治理效果、費(fèi)用適中等優(yōu)點(diǎn)，缺點(diǎn)是容易再度活化重金屬。因此，該方法適用于重金屬污染不太嚴(yán)重的地區(qū)，對污染太嚴(yán)重的土壤不適用。

3.生物方法。生物方法是指通過某些特定微生物、動物或植物的代謝活動，吸附降解土壤污染物質(zhì)、降低土壤重金屬生物活性的治理方法，具有土壤擾動小、原位性、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，一般分為微生物修復(fù)、動物修復(fù)、植物修復(fù)3種。目前常用的植物修復(fù)辦法，是種植對鎘吸附較強(qiáng)的蕨類和十字花科植物。該法經(jīng)濟(jì)，操作簡單，但是周期較長。

五、結(jié)語

鎘污染問題是全球關(guān)注的環(huán)境問題之一，鎘是我國耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一，土壤鎘污染日趨嚴(yán)重。因此，要開展切實(shí)有效的管理控制、污染防治綜合治理等，首先，從源頭上控制鎘對土壤的污染，采取清潔生產(chǎn)與資源循環(huán)利用措施，減少甚至避免各類鎘污染物進(jìn)入土壤環(huán)境；其次，加強(qiáng)鎘污染土壤修復(fù)技術(shù)的研究，特別是植物修復(fù)技術(shù)和微生物技術(shù)；再次，發(fā)展聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，將生物修復(fù)與物理化學(xué)法、工程措施和農(nóng)藝措施有效結(jié)合起來，開展多學(xué)科聯(lián)合的生態(tài)修復(fù)。只有這樣，才有可能修復(fù)已經(jīng)被鎘等重金屬污染的土地，保護(hù)未被污染的土地資源。