淺析中輕度鎘污染土壤的修復治理技術

鄒 娟

（廣東韶科環(huán)保科技有限公司 廣東韶關 512000）

引言

鎘是一種高毒性重金屬元素，是植物和人體生長的非必需元素，當其在植物體內累積到一定程度后，會影響植物的生長發(fā)育[1]；當鎘被人體吸收進入肝腎，可能會導致鎘中毒，損害人體器官[2]。2014年，原環(huán)境保護與原國土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，耕地土壤鎘（Cd）污染點位超標率高達7.0%，位于所有重金屬（Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni）污染之首，其中大多仍處于中、輕度或輕微鎘污染狀態(tài)。有研究表明，少量鎘可在微生物的調節(jié)作用下促進植物生長[3]，植物體內鎘積累量增加，土壤中的鎘可通過食物鏈，間接地對人體健康產生不良影響。近年來，鎘污染事件時有曝光，2013年，廣州市食品藥品監(jiān)管局18個批次大米抽檢，發(fā)現44.4%大米鎘超標。鎘污染土壤的修復治理不僅是環(huán)境問題，更是直接關系到民眾健康的社會問題。因此，我國鎘污染土壤修復治理工作已迫在眉睫。

土壤中的鎘存在形式主要有交換態(tài)、結合態(tài)、專性吸附態(tài)和殘余態(tài)[4]，其存在形態(tài)與土壤理化性質有關[5]，可隨環(huán)境變化相互轉化。鎘在植物體內遷移能力大小也因存在形態(tài)不同而有所差異[6]。土壤鎘污染的修復技術可通過改變土壤環(huán)境，影響土壤中的鎘形態(tài)，進而影響植物對其的吸附大小，最終達到土壤安全利用或修復治理的效果。土壤鎘污染的理論與實踐中，是采用活化技術還是鈍化技術需因地適宜，合理選擇。

1 土壤鎘污染的修復技術

1.1 活化技術

活化技術主要是通過土壤淋洗或者植物吸收活化態(tài)鎘，從而去除土壤中鎘的技術方法。該方法可有效降低土壤中鎘的含量，鎘的去除具有徹底性，但淋洗方法的治理技術成本較高，推廣性較差；植物吸收方法的應用相對較為廣泛。劉威等[7]在湖南發(fā)現了寶山堇菜對鎘具有超積累效果，楊勇等[8]以盆栽實驗形式研究發(fā)現植物遏藍菜可吸收和積累Cd，楊紅霞等[9]研究了脅迫濃度和脅迫時間對超積累植物印度芥菜細胞及亞細胞中鎘分布的影響。修復鎘污染土壤可優(yōu)先選擇種植Cd超累積植物。

此外，有研究發(fā)現[3]，微生物對重金屬鎘在生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的傳遞過程具有較顯著的調節(jié)作用，不同微生物對植物吸收土壤中鎘的調節(jié)作用大小也有差異，枯草芽孢桿菌、光合細菌、乳酸菌可有效降低菠菜植株對土壤中鎘的吸收，吸收效果也各不相同。隨著菌數的增加，植物對Cd吸收的緩解作用增強。因此，可通過改變土壤微生物種類和數量，增強植物對Cd的吸收去除作用。

1.2 鈍化技術

鈍化技術與活化技術活化鎘相反，主要是利用化學或生物物質對土壤中鎘的鈍化作用，使土壤中的Cd沉淀或被吸附以降低其生物有效性，進而減少Cd通過食物鏈進入植物體內向其它環(huán)境甚至人體遷移的技術方法。鈍化技術的關鍵是添加的鈍化材料，包括鈣基調理劑、炭基調理劑、硅基調理劑和有機調理劑等土壤調理劑。

土壤調理劑對于重金屬污染農田中重金屬固化作用，保障農產品安全的作用已經得到了廣泛的認可。農藝調控措施如施肥、水分調節(jié)、葉面噴施等是農業(yè)生產活動中的常態(tài)行為，其中施肥和水份條件的不同影響Cd在土壤中的化學行為，從而影響了植物對Cd的吸收能力。有研究表明，有機調理劑的施用和水分管理等農藝措施都顯著影響Cd在水稻根-土界面的活性變化，從而影響水稻籽粒對Cd的吸收[10-11]，主要是由于有機調理劑所含的鹽離子與Cd離子發(fā)生反應形成不易被吸收的絡合物而沉淀下來，從而改變土壤中Cd的形態(tài)來降低其在土壤中的生物有效性[12]。施用不同形態(tài)和類型的氮肥和鉀肥影響作物對Cd的吸收這也已經得到廣大研究人員的實驗證實[13-14]，施用堆肥、廄肥、蘑菇糟渣、植物秸稈等有機肥由于可以增加土壤有機質以及土壤膠體的含量，增加對鎘鉛等重金屬的吸附能力，或者增加其與重金屬的鍵合作用，也可達到固化Cd的目的[15]。

2 污染土壤修復技術選擇

污染土壤修復技術按照原理可分為活化技術和鈍化技術，均會涉及到物理、化學和生物過程，單一的物理、化學和生物工程方法難以應對污染日益嚴重的不利局面，不足以支撐農產品安全生產和產地環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的現實需求，難以成為保障農田農產品安全生產的主導技術。因此，將土壤調理劑對重金屬的固化作用和供給植物生長所需的營養(yǎng)元素結合起來，研發(fā)新型的營養(yǎng)型土壤調理劑，達到既能供給植物營養(yǎng)，又能鈍化土壤重金屬的活性，保障農產品安全的目的；同時結合水份調節(jié)，通過水分調節(jié)-養(yǎng)分運籌-生理阻隔等農藝綜合技術調控措施實現大范圍重金屬超標農田農產品的安全生產，將是未來研究的重要課題。

3 當前治理修復的問題

土壤污染具有隱蔽性、滯后性、累積性等特點，從而對其治理工作也相應的具有長期性、難治理性。由于土壤的異質性、作物品種的多樣性、以及影響Cd遷移轉化因素的復雜性，導致當前土壤鎘污染治理修復的普適性不強，極大地限制了技術的大范圍推廣應用。

不同區(qū)域、地塊土壤環(huán)境差異明顯，所需的修復治理技術針對性較強，從各區(qū)域的實際問題出發(fā)，結合區(qū)域Cd超標控制技術的最新研究進展，選取不同技術方法的優(yōu)化組合，成為Cd超標農田安全利用的最佳技術。

結語

針對不同區(qū)域土壤污染環(huán)境的差異性，選擇合適的修復治理技術尤為關鍵。在土壤Cd污染治理的理論和實踐中，采取鈍化技術還是活化技術，即有待解決的科學問題，也有待落地的具體技術，要因地制宜，才能取得良好的修復效果。