鎘金屬污染對土壤環境的影響及防治對策

羅千植　王楊松

摘要：鎘是一種非必需且生物毒性很強的重金屬元素之一，隨著工業和農業的發展，重金屬污染情況普遍存在，對土壤環境和人體健康造成了潛在威脅，其中鎘污染越來越受到人們的重視。本文闡述了我國土壤鎘污染現狀、分布及不同標準，鎘污染的來源如大氣、污水及施肥等，以及鎘污染對農業生產和人群健康產生的危害和臨床表現，并對土壤鎘污染主要的防治進行了概括。最后對我國鎘污染治理的發展方向作出了展望。

關鍵詞：鎘；污染；土壤環境；影響因素；防治對策

在污染生態環境的諸多重金屬中，鎘的毒性較強，僅次于汞而位居第二。據2014年《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，我國土壤環境狀況總體不樂觀，部分地區土壤污染較重，耕地土壤環境質量堪憂。其中，鎘污染物超標率達到7.0%，呈現從西北到東南、從東北到西南方向逐漸升高的態勢，不僅嚴重影響作物的產量和品質，而且可以通過食物鏈在人體的積累危害人體健康，例如20世紀60年代在日本富山縣神通川流域出現的“骨痛病”事件。針對我國鎘污染現狀，本文將從鎘污染的來源、危害、修復治理等方面進行了論述，詳細介紹鎘污染這一生態環境污染問題。

一、土壤鎘污染的現狀

目前重金屬的污染已成為環境問題之一。1980年中國農業環境報告顯示，我國農田土壤中鎘污染面積為9333hm²，到2003年我國鎘污耕地面積為1.33×10hm²，并有11處污灌區土壤鎘含量達到了生產鎘米的程度。近年來，隨著我國工業的發展，化肥、農藥的大量施用，工業廢水和污泥的農業利用，土壤中鎘的含量明顯增加，土壤鎘污染狀況越發嚴重，目前，我國鎘污染土壤的面積已達2×105km²，占總耕地面積的1/6。

二、土壤鎘污染的來源

土壤環境中的鎘來源歸于自然和人為兩大來源，前者主要來自巖石和礦物。后者的主要來源有工業含鎘廢水的排放和農業上含鎘磷肥的施用，通過工農業生產活動直接或間接地將鎘排放到環境的人為活動。調查也表明，農田土壤鎘污染的主要來源是工礦企業排放的廢氣和廢水。此外，大量堆積的工業固體廢棄也會造成土壤的鎘污染。造成鎘污染的主要途徑歸主要有如下2個方面：

1.施肥不當。在農業生產過程中為了獲得高產，一般都加大農藥化肥的投入，長期施用含有鎘的農藥化肥必然導致土壤的鎘污染。據統計分析，磷肥中含有較多的鎘，氮肥和鉀肥含量較少，因此含鎘磷肥的施用對我過土壤影響最為嚴重。韓曉日等研究也發現，長期施用磷肥和高量有機肥能夠增加土壤鎘含量。由此可見，長期施用含鎘的化肥會增加土壤的鎘含量，給土壤帶來嚴重的重金屬污染問題。

2.污水灌溉。鍍鋅廠以及與塑料穩定劑、染料及油漆等生產有關工廠產生的工業污水中含有多種重金屬，其中就有大量的鎘，這些廢水如不經處理或者處理不達標，廢水中的鎘就會隨著污灌進入土壤，利用這些工業污水進行灌溉造成了嚴重的重金屬污染，污水灌溉已經是我國農田土壤鎘污染的主要原因。

三、土壤鎘污染的危害

鎘是一種具有毒性的重金屬微量元素，是人體、動物和植物的非必需元素，但它在冶金、塑料、電子等行業非常重要，通常通過“工業三廢”等途徑進入土壤。土壤中鎘的形態有水溶態、可交換態、碳酸鹽態、有機結合態、鐵錳氧化態和硅酸態等，水溶性和交換態鎘可以被植物吸收，并通過食物鏈進入人體富集，達到一定程度時會引發各種疾病，嚴重危害植物和人體的健康，且具有長期性、隱蔽陛和不可逆性等特點。

1.鎘對人體健康的危害。鎘是人體非必需的微量元素，具有較強的致癌、致畸及致突變作用，對人體會產生較大的危害，例如，20世紀60年代發生在日本神通川流域的“骨痛病”，原因就是當地居民食用鎘米造成的。因此，聯合國環境規劃署將其列為具有全球性意義的危險化學物質。

2.鎘對植物健康的危害。鎘是植物生長的非必需元素，當鎘在植物組織中含量達到1.0mg/kg時，會通過阻礙植物根系生長、抑制水分和養分的吸收等引起一系列生理代謝紊亂，如蛋白質、糖和葉綠素的合成受阻，光合強度下降和酶活性改變等，使植物表現出葉色減褪、植物矮化、物候期延遲等癥狀，最終導致作物品質下降和減產，甚至死亡。

四、土壤鎘污染的防治對策

為了有效利用現有的土地資源，減少鎘等重金屬人體造成的危害，需要采取有效措施治理和恢復受污染的土壤。目前，有關鎘污染土壤的治理方法有很多，主要有物理方法、化學方法和生物方法等。

1.物理方法。鎘污染土壤的物理修復方法主要有排土、客土、深耕翻土等傳統物理方法以及電修復技術、洗土法等。客土法就是將污染土壤鏟除，換入未污染的土壤，去表土法就是將污染的表土移去等。傳統的物理修復方法治理鎘污染效果非常明顯，但這種方法需要耗費大量資金、人力物力，移除的污染土壤又容易引起二次污染，因此難以在大面積治理上推廣。

2.化學方法。化學法是指通過在土壤中施用化學制劑、改良劑等化學物質以降低土壤中鎘的水溶性、擴散性和生物有效陛，從而減弱毒害作用，增加土壤粘粒和有機質，改變土壤氧化還原電位和pH值等理化性質，降低鎘的生物有效性，以減輕對其它生物的危害。化學方法具有操作簡單、治理效果、費用適中等優點，缺點是容易再度活化重金屬。因此，該方法適用于重金屬污染不太嚴重的地區，對污染太嚴重的土壤不適用。

3.生物方法。生物方法是指通過某些特定微生物、動物或植物的代謝活動，吸附降解土壤污染物質、降低土壤重金屬生物活性的治理方法，具有土壤擾動小、原位性、不產生二次污染等優點，一般分為微生物修復、動物修復、植物修復3種。目前常用的植物修復辦法，是種植對鎘吸附較強的蕨類和十字花科植物。該法經濟，操作簡單，但是周期較長。

五、結語

鎘污染問題是全球關注的環境問題之一，鎘是我國耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一，土壤鎘污染日趨嚴重。因此，要開展切實有效的管理控制、污染防治綜合治理等，首先，從源頭上控制鎘對土壤的污染，采取清潔生產與資源循環利用措施，減少甚至避免各類鎘污染物進入土壤環境；其次，加強鎘污染土壤修復技術的研究，特別是植物修復技術和微生物技術；再次，發展聯合修復技術，將生物修復與物理化學法、工程措施和農藝措施有效結合起來，開展多學科聯合的生態修復。只有這樣，才有可能修復已經被鎘等重金屬污染的土地，保護未被污染的土地資源。