摘要：利用镉污染土壤修复生物质能源是解决环境问题和能源问题的新途径。其中镉作为植物非必需元素，在生物圈中的移动性较强，对土壤造成的危害很大。本文在我国重金属污染严重的基础上，对植物修复技术及其应用的镉污染土壤进行了讨论，分析了镉污染土壤修复植物的能源利用潜力，阐释了利用植物修复土壤的镉污染问题。
关键词：土壤镉污染；污染特征；植物修复
1土壤镉污染特征
1.1镉在土壤中的行为特征
镉作为一种特殊的稀有元素，其中没有被污染土壤中的镉则来源于土壤母质。在高酸碱度土壤中，特别是在含有碳酸钙的土壤中，镉的活性会偏低，不会经常移动，但是往往在含酸的土壤中镉的灵活性和毒性会进一步加强。而且，土壤氧化还原反应对镉的活性也有至关重要的作用。例如，当土壤被水冲没时，就会恢复到原状，这时其中的铁锰离子将会大幅度减少，降低镉的活性。土壤中镉的变化对其活性和植物有效性有显著的影响，土壤中的镉可分为残态、水溶态、交换态、还原态、碳酸盐结合态等，镉的众多变化状态之中碳酸盐的结合状态与交换态在植物中对镉的吸收效果最为显著。
1.2土壤镉污染状况
目前，废气的扩散，工业废水的排放，还有将含镉的废水用来灌溉农田是导致土壤中含镉的重要原因。在我国镉污染存在的地区范围广大，依据我国农业部门的监测结果，处于污染水灌溉地区的土壤的含镉量比较多，污染程度较高，含重金属量的面积达到一半以上，同时造成农产品中的含镉量存在着超标现象。当今，在我国的各大城市之中耕地面积中都有镉的存在，对城市的耕地造成了严重的侵害。
2 镉污染土壤的植物修复
2.1吸收镉的植物
目前植物研究人员开展了一系列的含镉植物的研究，通过研究发现，在众多的植物当中遏蓝菜是最常见的能够吸收镉的植物。面临着土壤被镉污染的现状，研究人员开展了解决土壤中含镉的探究。从实验过程中发现植物在土地里的含金属量、植物生长速度以及生物量对植物修复效果有关。譬如，分析遏蓝菜得到，其外观为莲座状，生长的速度慢，生物量小，因此，大量的学者判断遏蓝菜的修复能力不能用于到的镉污染严重的土壤之中。相比较而言，印度荠菜作为一种生长速度较快且生物量大的含镉植物，在条件相等的情况之下，印度荠菜的生物量能够达到遏蓝菜的几倍，不仅对镉的吸收量大，而且具有较强的净化土地能力，这些都是遏蓝菜无法匹敌的。我国研究人员通过温室培养印度荠菜发现，土壤中镉处理浓度越高，印度荠菜吸收镉的量越大。但是印度荠菜一般生长印度地区，能够在中国的生长面积量较小。
通过研究发现，十字花科的芸薹类的较多植物都拥有吸收镉的能力。例如，我国农村的油菜，就隶属于这种植物，而且有部分的油菜种类所拥有净化镉土壤的能力强于印度荠菜，譬如“溪口花籽”。解决我国的土壤镉污染问题，管理部门通过实践研究出植物的特征，为土壤修复提供事实依据。结合研究成果，将油菜进行合理科学地大面积种植，进而改善我国的土壤镉污染问题。
2.2吸收镉植物的修复原理
大多数吸收过镉的植物都具有很强的吸收和积累重金属的能力，比如在重金属含量极高的情况下或者含量低的情况下，它所吸收的金属含量也比没有被污染的植物高出许多倍。镉污染植物可以大幅度地吸收金属，并不会在高浓度下中毒，这取决于它们有效吸收、运输和分解根系的能力。
2.3植物对镉的吸收
大多数植物都可以通过土壤中的有机物来调节适应自己生长的根部环境，可以增强对有机物的充分利用。同时，植物根部释放所分泌的有机物与根部进一步酸化是不同的两个方面。因为植物根部所分泌出来的各种有机物，其中有机酸对吸收重金属有着突出的作用，从而能够进一步酸化土壤的根部，由此可见，植物根部土壤的酸化与植物根部所分泌出来的各种有机物有着不可分割的关系。除此之外，还有大量研究结果表明，根部酸化并不是影响植物吸收重金属的主要因素，所以大多数植物根部土壤的酸化并不会影响对镉的吸收也就不会是造成镉污染的主要因素。
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3植物修复的功能
3.1将植物进一步处理为气体燃料
生物质和各种气化剂通过化学反应可以将其中的可燃部分进一步转化为可燃气体。除此之外，也能对其进行微生物的转化，让其变成可利用的沼气。由生物质制成的气态燃料可以用来照明，也可以代替其他燃料。据研究表明，把沼气作为燃料的电站设备和技术都简单，且便于维护和管理。最重要的是比一般的水电站的造价低，这样一来就可以大幅度地减少成本投入，增加利润。
3.2将植物进一步处理为液体燃料
对植物进行液化可以从中提取原料来制取柴油、甲醇、乙醇等燃料，且这项技术地应用范围及其广泛，国内外都适用。通常情况下，制取乙醇的原始成本极高，所以从中谋取的利润比一般的液体燃料要低得多。这时，对制取乙醇的原料选择就变得十分重要。而通过进一步修复被镉污染的植物可以降低制取乙醇的成本，这样一来就可以利用镉污染植物来大面积制取乙醇来赚取利润，同时也做到了对污染植物的充分利用，正所谓两全其美。除此之外，在一些特别的植物中含油量很高，也可以作为柴油的生产原料。由此可见，将植物转化为液体燃料可以降低许多制作液体燃料的成本来保证利润的谋取。
3.3将植物进一步处理为固体燃料
将镉污染植物进行粉碎，例如稻草、秸秆、果壳、木屑等，变成粒状，棒状或者块状的成型燃料。这样固化得到的燃料相较于一般的固体燃料具有体积小，密度高的优点，而且燃烧时的温度较高，火力也更加持久，排放出的污染气体也较低。另外，将这种燃料通过炭化可以变成化工以及冶金等行业的添加剂和还原剂。这样不仅可以解决大面积镉污染植物的问题，也可以为某些行业提供能源，提高了资源的利用率。
3.4植物修复的优点
植物修复后的能源具有灰分较低、燃烧容易、再生能力强、污染少的优点。利用各种先进的科学技术能够将污染后的植物转化成各种可利用的能源，从而可以减少对有限资源的依赖，做到资源替代。不仅是被镉污染之后的植物，而且镉污染土壤也十分有利用价值。被污染后的土壤在修复之前，要过很长一段时间才能在上面种植其他植物以保证植物食用的安全性。但是在上面种植生长周期较短且生物量很大的植物，可以将其中大量的镉提取出来，这样一来不仅可以修复土壤也可以为其他行业提供制取工业资源的原料。
结束语
当前我国的环境污染问题越来越严重，随着重金属污染的范围日益扩大，我国可利用土壤的面积急剧下降，尤其是镉污染的问题最为严峻，所以治理被镉污染过后的土壤问题就成了目前的首要任务。我国植物种类繁多，领土面积广大为治理镉污染研究奠定了良好的基础，另一方面随着时代的进步，科技的发展，相信治理镉污染土壤的问题将会很快得到解决。还要倡导人们保护环境，为了解决环境问题提供较多的案例。
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论文作者:龚惠红,郑聪
论文发表刊物:《基层建设》2018年第19期
论文发表时间:2018/8/13
标签：土壤论文; 植物论文; 重金属论文; 燃料论文; 根部论文; 印度论文; 荠菜论文; 《基层建设》2018年第19期论文;