土壤重金屬鎘污染及其修復技術研究進展

沈倩　黨秀麗

摘要 綜述了我國土壤鎘污染的主要種類、來源、污染影響因素與遷移轉化過程，介紹了土壤鎘污染環境風險研究現狀，同時探討了通常應用修復技術中的問題。

關鍵詞 土壤；鎘；遷移轉化；環境風險；修復技術

中圖分類號 S158.4 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）15-092-03

Review of Soil Heavy Metal Cadmium Pollution and Remediation Technology

SHEN Qian， DANG Xiuli*

（School of Land and Environment， Shenyang Agricultural University， Shenyang， Liaoning 110866）

Abstract The main types of soil cadmium pollution in China， the sources of pollution， the influence factors， migration and transformation rules were summarized. The research status of environmental risk of soil cadmium pollution was introduced. The problems in repair technology application were discussed.

Key words Soil； Cadmium； Migration and transformation； Environmental risk； Repair technology

土壤不僅是人類賴以生存的物質基礎和寶貴財富的源泉，而且是人類最早開發利用的生產資料。雖然我國幅員遼闊，但是由于受海陸分布、地形地勢、氣候、水分配和人口增加、工業化擴展等的影響，我國耕地土壤資源十分短缺，后備耕地資源不足，更嚴重的是隨著城市化進程的推進，人均耕地面積下降的形勢還將進一步惡化。土壤資源的有限性已成為制約國家和地區經濟、社會發展的重要因素。有限的土壤資源供應能力與人類對土壤總需求之間的矛盾將日趨尖銳。我國作為世界人口第一大國，雖然占有世界耕地與園地總面積的6.8%，但人均占有量只有世界水平的32.3%[1]，所以糧食安全問題顯得尤為重要。自20世紀70年代中期起，我國就陸續開展有關土壤鎘污染的調查工作，但是由于土壤污染的復雜性與潛在性，至今仍沒有得出一個全面的、權威的結論。1980年中國農業環境報告指出，我國土壤鎘污染面積達9 333 hm2，到1998年我國鎘污染耕地面積已達133萬hm2，并有全國包括遼寧沈撫污灌區李石開發區在內11處污灌區土壤鎘含量嚴重超標，累計已生產“鎘米”5萬t[2]。全國范圍內已有超過10%的水稻作物被污染，每年受污染土地面積還在不斷擴大。長期食用此種“鎘米”，會對人畜骨骼系統產生不良影響，極大地增加人畜患“痛痛病”的概率，甚至會引起死亡。水稻作物受鎘污染十分嚴重。2008年，潘根興和其研究小組從江西、湖南、廣東等省份的農貿市場隨機選取63種作物。經檢測，發現60%以上樣品的Cd殘留超過國家限值[3]。土壤鎘污染問題已經嚴重威脅到我國食品安全。土壤重金屬污染具有不可逆性、富集性和累積性等特點。若不加以合理控制，則Cd通過食物鏈循環、生物積累作用會對人體健康產生巨大的負面影響。因此，土壤鎘污染問題已引起全世界范圍內的高度關注。

1 Cd污染種類

Cd的存在形式種類多樣。采用比較受推崇的加拿大地球化學家Tessier等提出的連續浸提法，可將土壤中的Cd分為可交換態、鐵錳氧化物結合態、有機結合態、殘渣態和碳酸鹽結合態5種，其中以交換態、鐵錳氧化物結合態、有機結合態、殘渣態形態危害最為嚴重。水溶態Cd在土壤中只能以二價簡單離子或簡單配位離子的形式如CdOH+、CdS等存在于土壤溶液中，含量較少。

2 Cd污染來源

土壤Cd污染的主要來源是采礦、選礦、有色金屬冶煉、電鍍、合金制造以及玻璃、陶瓷、油漆和顏料等行業。在生產過程中排放的“三廢”物質通過污水灌溉和污泥施肥進入土壤環境，造成污染。農藥、化肥的不合理施用以及大氣沉降也是外源Cd進入土壤的重要途徑。

2.1 大氣沉降

大氣中許多重金屬是經干濕沉降進入土壤的。公路、工礦附近土壤污染更為嚴重。公路兩側多形成土壤帶性污染。法國索洛涅地區A71號高速公路沿途土壤Cd污染嚴重，其濃度已超過當地土壤背景值2～8倍，沿途土壤中其他重金屬濃度也高出當地背景值7～26倍[4]。

2.2 污水灌溉和污泥施肥

據統計，我國農田污灌面積已達3.33×106 hm2，造成由于灌溉不當而使66.67×105 hm2農田受到不同程度的污染，特別是Cd，污染情況不容樂觀[5]。污泥中由于含有部分植物生長所需元素，使用成本又十分低廉，早已被許多國家用作肥料施用。瑞典、荷蘭、法國和英國等歐洲各國城市污泥土地利用率達50%左右，盧森堡更是達到80%以上[6]。但是，在污泥為作物提供營養的同時，也作為面源污染源向土壤環境帶入Cd、Pb等重金屬，通過食物鏈循環的生物積累和生物放大作用，最終不止對植物作物，還會對人類健康產生十分不利的影響[7]。

2.3 農藥、化肥農業固體廢物帶來的Cd污染

過磷酸鹽類化肥或農藥中一般含有較多Cd，其次為磷肥，氮肥、鉀肥中也含有微量Cd[8]。有研究人員在新西蘭試驗中發現，在50年間連續取同一地點58個土樣進行檢測，施用磷肥后的土壤中Cd含量從背景值的0.39 mg/kg增加至0.85 mg/kg[9]。在農用塑料類制品生產過程所使用的熱穩定劑中同樣含有Cd元素。該類制品在自然狀態下十分易老化腐爛，如果不及時清理，殘留在土壤中，那么會成為土壤Cd的點狀污染源。

6 結論

我國土壤鎘污染現狀依然不容樂觀，污染來源廣。不當的耕作方式是治理過程中面臨的巨大難題。現階段普遍推廣的土壤鎘污染修復技術尚存在諸多不足之處，仍需繼續改進和創新解決辦法。土壤污染問題直接關系到國家的糧食安全問題，切實關乎到每個公民的利益，是相關研究人員重點要研究的課題。我國關于土壤鎘污染的研究還有待繼續深入。

參考文獻

[1] 中國土壤學會.土壤科學與農業持續發展[M].北京：中國科學技術出版社，1994.

[2] 崔力拓，耿世剛，李志偉.我國農田土壤鎘污染現狀及防治對策[J].現代農業科技，2006（1）：184-186.

[3] 李月.鎘污染稻米與“痛痛病”[J].綠色觀察，2011（4）：40-42.

[4] LEE P K，TOURAY J C，BAILLIF P，et al.Heavy metal contamination of settling particles in a reteniton pond along the A71 motorway in Sologne，France[J].Sciece of the Total Environment，1997，201（1）：1-5.

[5] 全國土壤普查辦公室.中國土壤[M].北京：中國農業出版社，1998：1016-1017.

[6] 莫測輝.論城市污泥農用資源化與可持續發展[J].應用生態學報，2000（1）：157-159.

[7] 馬彩云，蔡定建，嚴宏.土壤鎘污染及其治理技術研究進展[J].河南化工，2013，30（9）：17-21.

[8] 王煥校.污染生態學[M].北京：高等教育出版社，2000：188-211.

[9] TAYLOR M D.Accumulation of cadmiumderivedfromfertilizers in NewnZelanad soil[J].Science of the Total Environment，1997，208（1）：123-124.

[10] TYLER L D，MCBRIDE M B.Mobility and extractability of cadmium，copper，nickel and zinc in organic and mineral soil columns[J].Soil Science，1982，134：198-202.

[11] 張磊，宋鳳斌.土壤吸附重金屬的影響因素研究現狀及展望[J].土壤通報，2005，36（4）：628-629.

[12] ECHEVERRA J C，MORERA M T，MAZKIARN C，et al.Compettitive sorption of heavy metal by soil，isotherms and fractional factorial experiments[J].Environmental Pollution，1998，101：275-283.

[13] CALACE N，LIBERATORI A，PETRONIO B M，et al.Characteristics of different molecular weight fractions of organic matter in lad fill leach ate and their role in soil sorption of heavy metals[J].Environmental Pollution，2001，113：331-338.

[14] 曹曉玲，羅尊長，黃道友，等.鎘污染稻草還田對土壤鎘形態轉化的影響[J].農業環境科學學報，2013，32（9）：1786-1789.

[15] 潘逸，周立祥.施用有機物料對土壤中Cu、Cd形態及小麥吸收的影響：田間微區試驗[J].南京農業大學學報，2007，30（2）：142-145.

[16] 單玉華，李昌貴，陳晨，等.施用秸稈對淹水土壤鎘銅溶出的影響[J].生態學雜志，2008，27（8）：1362-1365.

[17] 任繼平，李德發，張麗英.鎘毒性研究進展[J].動物營養學報，2003，15（1）：611-615.

[18] HE D，LIU Y G，HUANG Y E，et al.Effects of calcium on chlorophyll and antioxidant enzymes in Phragmite australis under cadmium stress[J].Journal of AgroEnvironment Science，2007，26（1）：197-199.

[19] TEWARI R K，KUMAR P，SHARMA P N.Morphology and physiology of zincstressed mulberry plants[J].Journal of Plant Nutrition and Soil Science，2008，171（2）：286-293.

[20] WANG C，ZHANG S H，WANG P F，et al.The effect of excess Zn on mineral nutrition and antioxidative response in rapeeed seedings[J].Chemosphere，2009，75（11）：1468-1474.

[21] 陳懷滿，鄭春榮.中國土壤重金屬污染現狀與防治對策[J].AMBIO：人類環境雜志，1999，28（2）：130-133.

[22] 李明德，童潛明，楊海濤，等.海泡石對鎘污染土壤改良效果的研究[J].土壤肥料，2005（1）：42-44.

[23] 孫文博，莫創榮，安鴻雪，等.施用蔗渣對土壤鎘賦存形態和生物有效性的影響研究[J].農業環境科學學報，2013，32（9）：1793-1799.

[24] 劉威，束文圣，蘭崇鈺.寶山堇菜（Viola baoshanensis）——一種新的鎘超富集植物[J].科學通報，2003，48（19）：2046-2049.

[25] 劉振楊，劉超.廢啤酒酵母吸收鎘離子的特性探討[J].釀酒，2008，36（5）：67-69.