陳佳 包蓉

摘 要：該文論述了土壤鎘的污染現(xiàn)狀以及鎘來源和污染特點，提出了土壤鎘防治的必要性和緊迫性，通過防治技術(shù)的研究，尤其是優(yōu)點和缺點的分析，為土壤鎘污染的進(jìn)一步治理提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：土壤;鎘污染;防治技術(shù)

中圖分類號 X833 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-7731（2020）24-0135-03

鎘（Cd）是生物毒性最強(qiáng)的重金屬元素，具有化學(xué)活性強(qiáng)、移動性大和毒性持久的特點，而且極易通過食物鏈的富集作用危及人類健康，對人體具有致病、致癌和致突變作用。本文對鎘污染現(xiàn)狀、來源、污染途徑、污染特點、危害以及防治技術(shù)進(jìn)行了論述，以期推動鎘污染防治的進(jìn)一步發(fā)展，提高農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全水平，保障人民群眾的身體健康。

1 鎘污染現(xiàn)狀

工業(yè)“三廢”的肆意排放，農(nóng)業(yè)投入品尤其是農(nóng)藥、化肥的大量施用，使得重金屬通過各種途徑進(jìn)入土壤[1]。2011年，我國鎘污染的土壤面積達(dá)130萬hm2，占總耕地面積的1/6[2]，按照工業(yè)發(fā)展的速度，鎘污染將呈擴(kuò)大化趨勢，受污染土壤面積也在不斷增加，當(dāng)前土壤鎘污染涉及11個省市的25個地區(qū)[2，4]。農(nóng)田土壤鎘污染主要是由于引用工業(yè)污水灌溉造成的。目前，我國工業(yè)企業(yè)年排放的未經(jīng)處理的污水高達(dá)300～400億t，工業(yè)污水灌溉農(nóng)用田地面積占污灌總面積的45%，造成了嚴(yán)重的土壤鎘污染[3]。

重金屬鎘在土壤中很難消除，當(dāng)其在土壤中累積到一定程度時，就會對土壤-植物系統(tǒng)產(chǎn)生危害，造成土壤質(zhì)量下降、農(nóng)作物產(chǎn)量和內(nèi)在品質(zhì)降低等問題，以及土壤中一些常見的昆蟲數(shù)量發(fā)生變化，并隨著食物鏈最終進(jìn)入動植物體和人體，進(jìn)而危及人類健康[4-8]。因此，對鎘的防控和污染治理迫在眉睫，也勢在必行。

2 鎘污染途徑和污染特點

目前，自然界的鎘主要分為自然形成和人為帶入2種。自然形成的鎘是指來自大自然中的礦物和巖石，鎘的含量因類型不同而有所差異，其中土壤中的含量為5×10-8mg/kg，地殼中的含量為5×10-7mg/kg，生物體中為1×10-8mg/kg。人為帶入則是指由于人類活動直接或間接地將鎘排放到大自然中。

2.1 污染途徑 鎘的污染除成土母質(zhì)自身因素以外，主要是人為因素造成的。鎘的污染途徑概括起來有以下4個方面：工業(yè)“三廢”中鎘的擴(kuò)散、沉降和積累，通過降雨和灌溉滲透進(jìn)土壤;機(jī)動車尾氣排放;農(nóng)業(yè)投入品的濫施濫用，包括化肥、農(nóng)藥和地膜等[9];生活垃圾被隨意丟棄。農(nóng)業(yè)投入品的污染中，化學(xué)肥料是最容易被忽視的。但據(jù)西方國家估算[10]，人類活動對土壤污染的貢獻(xiàn)中磷肥占54%～58%，全球磷肥中平均鎘含量為7mg/kg，每年會給全球帶來66000kg的鎘。

2.2 污染特點 研究報道稱，鎘在人體的代謝很慢，需要10%～30年才能排出50%，而且鎘污染只有通過儀器才能檢測出來。鎘污染具有相當(dāng)大的不可逆性，土壤一旦被污染，即便經(jīng)過多年，所產(chǎn)農(nóng)作物中的鎘含量也僅會有細(xì)微變化。土壤中鎘污染具有隱蔽性、潛伏性、累積性、不可逆性和長期性、后果嚴(yán)重性等特點[9]。鎘比其他重金屬更容易被農(nóng)作物吸附，重金屬在水稻植物遷移能力的大小依次為：Cd、Cr>Zn、Cu>Pb。

3 鎘污染防治技術(shù)

目前，重金屬土壤的修復(fù)技術(shù)主要有物理、化學(xué)、電動法、生物和農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)等。

3.1 物理法 物理法主要有翻耕、客土和淋洗3種。翻耕法主要是將污染重的表層翻到下層，污染輕的翻到表層?？屯练ㄊ桥c沒有污染的土壤進(jìn)行交換。淋洗法是通過處理將土壤中的表層鎘去除掉。這3種方法快速穩(wěn)定，但是需要大量的資金和人力，且不適合面積大的污染區(qū)域，而且一旦處理不好，將造成土壤二次污染。林匡飛[11]研究表明，鏟除表土5～10cm可以使大米中的鎘含量降低25%～30%，鏟土15～30cm大米中的鎘含量降低50%。但這種方法也存在實施復(fù)雜，治理費(fèi)用高，容易引起土壤肥力下降等缺點。

3.2 化學(xué)法 化學(xué)法是茲土壤中加入一些化學(xué)改良劑，如堿性改良劑、黏土礦物、拮抗物質(zhì)、有機(jī)質(zhì)等，將重金屬進(jìn)行固定轉(zhuǎn)換、提取分離和溶解抽提，從而改變鎘的形態(tài)，將其活性鈍化。近年來，國內(nèi)外一些學(xué)者將有機(jī)質(zhì)[12-13]、石灰[14-15]、磷肥[16]等材料運(yùn)用于重金屬污染土壤的原位鈍化修復(fù)中，取得了較好的成果。該方法治理效果和費(fèi)用適中，但是一旦環(huán)境發(fā)生變化，鎘將再次活化。有研究報道，該方法還可能導(dǎo)致土壤中微量元素的損失和土壤復(fù)合污染。通過該方法可以發(fā)現(xiàn)，改變生產(chǎn)方式和農(nóng)業(yè)投入品的使用習(xí)慣對于土壤重金屬鎘污染是有效的，未來農(nóng)業(yè)也必定是以減少化學(xué)品的使用和增強(qiáng)有機(jī)肥的使用為趨勢。

3.3 電動法 電動法將電極插入污染土壤，營造一個外電場，讓重金屬鎘在外電場作用下發(fā)生帶電離子遷移，聚集在電極附近，從而清潔土壤。Marceau等[18]研究了小規(guī)模的鎘污染土壤電動修復(fù)試驗，經(jīng)過超過3000h，最終98.5%的鎘被清除掉。該方法具有化學(xué)試劑少、消耗低、修復(fù)完善等優(yōu)點，但局限性也很大，這是因為不同土壤的類型、電流的大小、不同電極材料和結(jié)構(gòu)對土壤的修復(fù)效率和速度都有影響。在科技和科學(xué)的帶動下，電動法也有可能會因新型材料和技術(shù)的問世而大放光彩，改變目前鎘污染治理的困境。

3.4 生物修復(fù)法 生物修復(fù)法是指利用生物的某些特征，來吸收、降解、轉(zhuǎn)化、抑制和改善重金屬污染。鎘污染土壤的生物修復(fù)主要有：（1）動物治理：利用土壤中的一些低等生物如蚯蚓、鼠類來吸附土壤中的鎘。王彥青等[17]研究表明，蚯蚓能夠通過生態(tài)鏈的放大作用富集重金屬元素。（2）植物治理：利用一些植物對鎘的忍耐性和超富集性來清除土壤中的鎘[19-20]。目前已發(fā)現(xiàn)的超積累植物有400多種，可以吸收積累大量的鎘，積累鎘的含量一般在0.1%以上，如印度芥菜和英國的高山瑩屬類[21]。（3）微生物治理：利用土壤中某些微生物對鎘的吸收和氧化還原等作用，降低土壤中鎘[22]。研究表明，細(xì)菌、放線菌比真菌對鎘更敏感，而革蘭氏陽性菌對鎘具有吸附性。生物修復(fù)法的優(yōu)點是不破壞土壤結(jié)構(gòu)，經(jīng)濟(jì)適用，但修復(fù)時間長和治理效果不顯著是一大難題。

3.5 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)法 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)是指根據(jù)當(dāng)?shù)貤l件因地制宜選擇農(nóng)業(yè)管理系統(tǒng)，減少重金屬危害，包括農(nóng)藝修復(fù)措施和生態(tài)恢復(fù)措施。主要措施如下：（1）控制土壤水分來調(diào)節(jié)土壤氧化還原電位，改變鎘的形態(tài)使其變?yōu)闊o機(jī)鹽沉淀和低有效性狀態(tài)，從而降低鎘污染;（2）提高土壤pH，因為鎘的活性隨著pH的增加逐漸降低。崔斌等[23]在沈陽張士灌區(qū)施用石灰1500～1875kg/hm2后發(fā)現(xiàn)水稻中鎘含量下降50%;（3）選擇鎘含量低的化學(xué)肥料;（4）改變施肥習(xí)慣，采用有機(jī)肥。這是因為土壤中有機(jī)質(zhì)含量增加后，土壤中的重金屬會由碳酸鹽結(jié)合態(tài)轉(zhuǎn)化為有機(jī)結(jié)合態(tài)，從而實現(xiàn)鎘在土壤中的遷移，吸收和降解[24];（5）因地制宜采用輪作、間作等方式種植對鎘吸附弱的品種。王新的研究[25]表明不同作物對重金屬鎘具有不同的吸附性，其中水稻根系吸收鎘的含量占整個作物吸收量的58%～99%;（6）不在鎘污染區(qū)域種植進(jìn)入食物鏈的植物。

農(nóng)業(yè)生態(tài)恢復(fù)措施雖然修復(fù)時間長且效果緩慢，但是在實際生產(chǎn)中更易于操作，且成本低，目前廣泛推廣的就是這種方法。由于該方法具有保持土壤肥力，促進(jìn)自然生態(tài)循環(huán)和系統(tǒng)協(xié)調(diào)運(yùn)行的有力優(yōu)勢，這是其他方法所無法比擬的。

4 展望

鎘污染及其防治是一個世界性難題。目前，國內(nèi)外對土壤鎘污染治理的研究已有了一定的成效，但也存在一些理論和實際上的問題，如土壤中鎘的二次污染處理，大面積復(fù)合重金屬污染區(qū)域的系統(tǒng)治理，低吸收鎘品種的選育等，有待于進(jìn)一步的研究。今后可利用微生物與動植物的協(xié)同作用，聯(lián)合物理和化學(xué)方法，結(jié)合農(nóng)業(yè)措施，強(qiáng)化生物降解能力，降解土壤鎘，必定事半功倍。同時，希望通過發(fā)現(xiàn)超富集植物品種或者從遺傳育種上去除鎘吸附基因等方式，發(fā)揮植物修復(fù)技術(shù)應(yīng)用的潛力。

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