河北水文工程地质勘察院 河北省石家庄市 050000
摘要：镉是一种有毒有害重金属,易在食物链中积累后进入人体,严重危害人类健康。20世纪初因食用镉污染大米,日本大面积爆发“痛痛病”,有关镉污染及防治研究引起全世界关注。本文综合国内外有关文献,对近年来有关研究工作进行了综述,以期推动镉污染防治的进一步发展。
关键词:土壤镉污染；现状；治理措施
引言：目前，土壤污染问题日趋严重，其中土壤重金属污染由于较难察觉，在物质循环和能量循环中难以分解，容易蓄积在土壤中，导致作物减产，并通过植物的根系吸收进入植物体内，再经过食物链的传递和富集而危害人体健康。土壤重金属污染以铅(P)和镉(Cd)为主，镉是生物生长发育过程的非必需元素，是自然界中对动植物和人体危害性最大的重金属种类之一。因此，分析我国土壤镉污染现状、区域和来源，以及治理土壤镉污染的各种修复技术，对了解我国镉污染现状及解决土壤镉污染引发的粮食安全问题具有重要意义。
1土壤中镉污染的现状
土壤作为开放的缓冲动力学体系，在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中，不可避免地会有外源镉进入这个体系。镉对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气中镉的扩散、沉降、累积，含镉废水灌溉农田，以及含镉农药、磷肥的大量施用。外来镉多富集在土壤的表层。在沈阳张士灌区土壤中，经污灌进入土壤中的镉的56．33%累积于土壤的表层，去表土15～30cm，可使稻米中的镉下降50%。我国有关农田镉污染的调查工作是20世纪70年代中、后期开始的，但至今未见镉污染总体状况的资料报道。何电源等在1987～1990年间对湖南省的农田污染状况进行了调查，结果发现，农田镉污染主要来源与工矿企业排放的废气和废水，在各类镉污染农田中5%～10%的面积减产严重。值得注意的是，我国镉污染多数是由于引用工业污水灌溉造成的。目前，我国污灌农田已扩大到1．4×107hm2，由于污灌不当对6．3×107hm2农田造成不同程度的污染，其中镉污染耕地1．3×104hm2，涉及11个省市25个地区，每年生产镉米(是指镉含量超过1mg/kg的糙米，长期食用会引起骨痛病，因而禁止食用)5．0×107kg。如沈阳市张士灌区因污灌使2533hm2农田遭受镉污染(土壤镉含量≥1．0mg/kg)，其中严重污染面积(可能产生的稻米镉含量≥1.0mg/kg的农田)占13%;江西大余县污灌引起的镉污染面积为5500hm2，其中严重污染面积占12%。另外，土壤中的作物受镉污染导致“镉米”的地区还有:上海的沙川灌区、广东的广州和韶关地区、广西的阳朔、湖南的衡阳等。在日本，受镉污染的农田有472125hm2，占重金属污染总面积的82%。
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2土壤镉污染的治理方法
2.1物理方法
镉污染土壤的物理修复方法主要有排土、客土、深耕翻土等传统物理方法以及电修复技术、洗土法等。客土法就是将污染土壤铲除，换入未污染的土壤，去表土法就是将污染的表土移去等。传统的物理修复方法治理镉污染效果非常明显，如吴燕玉等在张士灌区调查时发现去除表层土可使稻米中镉含量降低50%。然而，这种方法需要耗费大量资金、人力物力，且移除的污染土壤又容易引起二次污染，因此难以在大面积治理上推广。电修复技术，是指在土壤外加一个直流电场，土壤重金属在电解、扩散、电渗、电泳等作用下流向土壤中的某个电极处，并通过工程收集系统收集起来进行处理的治理方法。胡宏韬等研究发现，当试验电压为0.5W/cm时，阳极附近土壤中镉的去除效率达到75.1%；淋滤法和洗土法是运用特定试剂与土壤重金属离子作用，然后从提取液中回收重金属，并循环利用提取液。据报道，美国曾应用淋滤法和洗土法成功地治理了包括镉在内的8种重金属，治理了2.0×104t污染的土壤，且重金属得到了回收和利用，而且整个治理过程中没有产生二次污染。
2.2化学方法
化学法治理土壤污染是指土壤中重金属镉可以通过化学反应来减少或降低。可以用化学溶液把镉从土壤中淋洗掉，降低土壤中镉含量。也可加入特定的络合剂，通过离子交换、吸附、沉淀等改变镉在土壤中的存在形态，生成沉淀物，大大减少作物对它的吸收。环保性有机肥具有大量的比表面积和官能团，在改善土壤酸碱性、增加土壤肥力的同时，还可促进土壤中重金属离子形成络合物，从而增加土壤对重金属的吸附能力，提高土壤对重金属的缓冲性，进而减少植物对其吸收的风险，阻止它进入食物链。镉的活性还受土壤酸碱性的影响，在酸性土壤中施用碱性改良剂，如石灰、碱性煤渣、钙镁磷肥、草炭、粉煤灰等，土壤pH值明显升高，一方面增加土壤表面负电荷对Cd吸附，另一方面可将Cd2+水解生成CdOH+，而CdOH+在土壤吸附点上的亲和力明显高于Cd2+，同时生成CdCO3沉淀，使其活性逐渐降低，进而有效降低作物对土壤镉的吸收。
2.3生物方法
生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良镉污染。主要有:①动物治理:利用土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的镉。②微生物治理:利用土壤中的某些微生物对镉产生吸收、沉淀、氧化和还原等作用,降低土壤中镉形成难溶磷酸盐;原核生物(细菌、放线茵)比真核生物(真菌)对镉更敏感,格兰氏阳性菌可吸收镉。③植物治理:利用某些植物能忍耐和超量积累某种重金属的特性来清除土壤中的镉;超积累植物目前已发现400多种,可吸收积累大量的镉,超积累植物积累镉的含量一般在0.1%以上;印度芥菜(Brassicajuncea)吸收镉为200mg/kg时出现黄化现象,并对镉富集为52倍;英国的高山莹属类等,可吸收高浓度的镉等。生物治理措施的优点是实施较简便、投资较少和对环境破坏小,缺点是治理效果不显著。
结束语
土壤镉污染问题是全球关注的环境热点问题之一，在亚洲镉污染尤其严重。经过大量专家的实验研究，已经找到许多方法调节土壤性能，减少作物对镉的吸附作用，如采取物理法、化学法和生物法等治理土壤镉污染问题。这些措施虽然已经比较成熟，但依然存在很多不确定因素，如大范围推广的时间成本、经济成本问题。土壤重金属污染防治不仅需要科学技术，更重要的是需要全人类、全社会的共同关注，一旦发现土壤被污染，各部门要密切配合，提出切实可行的治理方案。在研究土壤污染防控措施时，应根据镉污染物性质（浓度、种类、形态）、土壤自身条件、气候条件等上述各种污染修复技术使用范围，确定相对应的治理措施，综合考虑污染控制的经济与技术因素，坚持“以防为主、防治结合”的方针。
参考文献：
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论文作者:贾琳琳
论文发表刊物:《防护工程》2018年第33期
论文发表时间:2019/2/27
标签：土壤论文; 重金属论文; 农田论文; 方法论文; 生物论文; 含量论文; 灌区论文; 《防护工程》2018年第33期论文;