王圣淳

(青島經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)致遠(yuǎn)中學(xué)，山東 青島 266590)

工業(yè)革命以來，人類生產(chǎn)生活對重金屬及其化合物的需求和使用范圍不斷增長，而在長期作用下，污染物通過大氣、水等媒介遷移到土壤中。土壤是人類生產(chǎn)生活和動(dòng)植物生存不可替代的環(huán)境因子。由于土壤重金屬污染潛伏期長、遷移性差、修復(fù)難度大，危害程度巨大，通常被稱為“隱身殺手”[1]。據(jù)2014年發(fā)布的《全國土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》[2]，全國土壤污染物總超標(biāo)率為16.1%，其中土壤中鎘超標(biāo)率居無機(jī)污染物之首。聯(lián)合國國際環(huán)境規(guī)劃署和國際勞動(dòng)衛(wèi)生重金屬委員會也把鎘列入重點(diǎn)環(huán)境污染物[3]。研究發(fā)現(xiàn)，通過人類工、農(nóng)業(yè)等活動(dòng)排放的鎘進(jìn)入到土壤的約有82%到90%[4-5]，土壤中鎘污染須得到足夠重視。本文從來源、危害、修復(fù)技術(shù)等幾方面對土壤鎘污染進(jìn)行總結(jié)。

1 土壤中鎘污染來源

土壤中鎘來源可分為自然源和人為源。自然源主要包括其自身成土母質(zhì)所含的重金屬，但土壤中鎘的本底含量很低，土壤中鎘的含量一般為0.01～0.33mg/kg[6]，在自然條件下對環(huán)境和生物體影響不大[7]；人為源則是由于人類活動(dòng)進(jìn)入土壤，主要包括工業(yè)污染、農(nóng)業(yè)污染和交通運(yùn)輸?shù)取?/p>

鎘的工業(yè)用途相當(dāng)廣泛,涉及電鍍、油漆、電器制造及航空材料等多種領(lǐng)域。鎘被大量應(yīng)用于制造鎳鎘電池、合金，同時(shí)用于塑料制品及電鍍行業(yè)中的穩(wěn)定劑；有色金屬礦山的開采與冶煉過程中產(chǎn)生的“三廢”未經(jīng)合理處理排放，使原有的土壤特性發(fā)生改變。

農(nóng)業(yè)活動(dòng)也是環(huán)境中鎘的重要來源。農(nóng)業(yè)污染源包括含鎘農(nóng)藥、化肥的使用和城市污水灌溉農(nóng)田。肥料中最常用的物質(zhì)是磷酸鹽，施肥主要污染物是鎘和砷。通過使用城市含鎘污水灌溉農(nóng)田、草地，使農(nóng)田中重金屬鎘含量不斷增加。對廣西土壤重金屬鎘污染研究中發(fā)現(xiàn)，在長期污灌條件下，農(nóng)田土壤重金屬Cd、Hg、Cr、Cu、Zn等元素表現(xiàn)出不同程度污染，其中以鎘和汞污染最為嚴(yán)重[8]。利用含鎘廢水灌溉農(nóng)田是我國鎘土壤污染的重要原因。

交通運(yùn)輸污染主要源于汽車尾氣的排放，經(jīng)過自然沉降和降水等過程進(jìn)入土壤，污染土壤環(huán)境。

2 土壤中鎘污染的危害

土壤中的鎘被植物根系吸收，通過食物鏈進(jìn)入人體并在體內(nèi)富集，可引起慢性鎘中毒，例如研究發(fā)現(xiàn)廣西土壤污染區(qū)大米、蔬菜中鎘含量超標(biāo)，是影響健康的關(guān)鍵因素[9]。而鎘的生物半衰期長達(dá)10～30 a，對人體健康會產(chǎn)生長期影響。1931年日本富山縣鎘中毒事件，患者癥狀主要為骨軟化、骨質(zhì)疏松和骨折[10]。使用含鎘物質(zhì)處理大鼠后發(fā)現(xiàn)[11]，大鼠的腎臟出現(xiàn)損傷，隨著鎘濃度的增加，損傷加重。對于植物，鎘是其生長過程中的非必需元素，植物吸收的鎘達(dá)到一定程度就會引起組織細(xì)胞分裂，抑制植物體內(nèi)葉綠素的合成，影響植物光合作用[12]。

3 含鎘土壤的修復(fù)進(jìn)展

鎘污染土壤的治理修復(fù)是當(dāng)今環(huán)境領(lǐng)域的熱點(diǎn)。重金屬污染的修復(fù)途徑主要有兩種，一是穩(wěn)定化，改變重金屬在土壤中的存在形態(tài)將其固定，降低污染物的活性，降低其在土壤中的遷移性；另一種是去污化，將污染物清除，使其接近或達(dá)到背景值。主要包括物理法、化學(xué)法、植物修復(fù)法，微生物修復(fù)法,植物-微生物聯(lián)合修復(fù)法，動(dòng)物修復(fù)法等。

物理修復(fù)一般包括客土法、換土法、熱處理法和電動(dòng)力修復(fù)法，客土法和換土法對面積較小的土壤重金屬污染有較好的效果。物理方法中主要為電動(dòng)力修復(fù)法，其原理是在污染土壤中通入低強(qiáng)度直流電，促使鎘離子定向移動(dòng)，并在電極周圍富集，從而清除土壤中的鎘。Karim et al[13]采用電動(dòng)和水動(dòng)結(jié)合法對污染土壤處理一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)，土壤中大部分重金屬污染物被成功去除。但由于物理修復(fù)具有工程量大、高能耗和影響土壤結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，不適合大范圍鎘污染土壤的處理?；瘜W(xué)修復(fù)通常向土壤中加鈍化劑和淋洗劑。鎘修復(fù)采用的化學(xué)方法主要有化學(xué)淋洗法和鈍化法?；瘜W(xué)淋洗法[14]是指通過化學(xué)淋洗劑對土壤重金屬進(jìn)行解吸附和絡(luò)合作用，使重金屬從土壤中轉(zhuǎn)移到淋洗液中，使土壤重金屬污染降低。鈍化修復(fù)技術(shù)是向土壤中添加鈍化修復(fù)劑，通過吸附、螯合、沉淀、氧化還原等作用改變重金屬的形態(tài)，降低重金屬的生物有效性。施用鈍化劑以降低鎘污染生物利用性的同時(shí)，應(yīng)注意鈍化劑的性質(zhì)，防止引入二次污染。

植物修復(fù)指利用植物和根際圈微生物體系的吸收、轉(zhuǎn)化、揮發(fā)和降解等作用，將土壤中的污染物質(zhì)清除。賈永霞[15]等人對羽衣甘藍(lán)富集鎘的研究發(fā)現(xiàn)，羽衣甘藍(lán)葉片富集高于根系富集，且有高耐性，是良好的修復(fù)鎘污染的植物。

微生物修復(fù)主要是利用土壤中微生物通過吸收、沉淀、氧化還原等方式去除污染物的技術(shù)，例如Macaskie 等發(fā)現(xiàn)檸檬酸菌屬可分解產(chǎn)生的HPO42-可與Cd2+形成CdHPO4沉淀。一些微生物如動(dòng)膠菌、硫酸鹽還原菌和藍(lán)細(xì)菌等能與重金屬污染物絡(luò)合，降低農(nóng)作物對鎘的吸收[16]。

植物-微生物聯(lián)合修復(fù)是通過植物和與其共生的微生物體系聯(lián)合修復(fù)受污染的環(huán)境，以達(dá)到清除環(huán)境污染物的目的。如侯伶龍等人通過對魚腥草對土壤中鎘富集作用研究發(fā)現(xiàn)魚腥草其根系微生物(主要是放線菌)利于其對鎘的富集后續(xù)處理[17]。

4 問題與展望

鎘污染來源研究發(fā)現(xiàn)，土壤中的鎘80%來源于農(nóng)業(yè)污染，而含磷化肥的使用和城市含鎘污水灌溉都加大土壤中鎘污染的程度。物理修復(fù)方法，化學(xué)修復(fù)方法和微生物修復(fù)方法都對鎘污染有修復(fù)作用，但某種程度來說也存在缺點(diǎn)，受人力物力或者能源限制。相比之下,植物修復(fù)更具有經(jīng)濟(jì)投入低和環(huán)境友好的特點(diǎn)，很多超富集植物已經(jīng)被應(yīng)用于實(shí)踐，對土壤中鎘污染的修復(fù)去除也都取得了很好的效果，具有良好的發(fā)展前景。但就我國目前的情況而言，盡管已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了很多超富集植物耐性強(qiáng)、對鎘污染有去除效果，但在實(shí)際應(yīng)用中，超富集植物多受生長條件的制約，不同土壤條件下生存生長差異較大。如何處理上述問題，治理土壤鎘污染，特別是農(nóng)業(yè)土壤中的鎘，依然是目前所研究的重點(diǎn)。

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