我国土壤镉污染及其修复研究_柳絮

镉污染土壤修复技术研究镉污染土壤是当前世界普遍存在的环境问题，它已经对人类健康和生态环境造成了严重的影响。

镉是一种有毒重金属，它对土壤和周边环境产生了非常负面的影响。

因此，针对镉污染土壤需要采取科学、合理的修复技术，从而减少镉的危害，保护自然环境和人类健康。

一、镉污染土壤的主要来源首先，了解镉污染土壤的主要来源，可以对镉的防治工作产生重要的指导意义。

镉的污染物主要来源于化肥、废水、废弃物等。

特别是生产农药、化肥、锌矿等行业，是导致土壤镉污染的主要原因。

此外，生活废水、家庭垃圾、污水处理厂等，都可能成为导致土壤镉污染的来源。

另外，随着经济的发展，铝合金生产、电子行业、钢铁行业等都成为了土壤污染的重要来源。

二、镉污染土壤的危害镉的毒性非常大，对人类、动物和植物的健康造成了非常严重的危害。

镉对人体的中枢神经系统、呼吸系统、骨骼、肝脏、肾脏等重要器官的影响尤为明显。

如果人们长时间接触镉，就会出现疲倦、进食障碍、口腔炎、骨质疏松等病症。

这些疾病也提醒我们，应该采取有效的措施修复镉污染的土壤。

三、镉污染土壤的修复技术针对镉污染的土壤，科学的修复技术可以帮助我们实现土壤污染治理。

目前，镉污染土壤修复技术主要包括物理方法、化学方法、生物学方法等多种方式。

1. 物理方法物理方法主要是使用各种生物复合材料和特殊的地下水吸收材料，对镉离子进行吸附和固定，达到将镉离子从土壤中分离的目的。

物理方法最大的优点是速度快、效果好，可以在短时间内达到理想的修复效果。

不过，其缺点在于成本较高，难以实现经济效益和环境友好等方面的要求。

2. 化学方法化学方法是通过化学反应来消除有害物质，以达到修复土壤污染的目的。

常用的化学方法包括化学稳定化、电化学技术、化学提取等。

化学方法的优点在于技术成熟、操作简单，而且易于控制，修复效果稳定。

缺点是其长期效应较弱，效果不够持久。

同时，在使用化学方法时应注意，避免对周边环境产生不良的影响。

3. 生物学方法生物学方法是通过利用微生物、植物等生物复合材料，分解有害物质，以改善土壤的环境质量。

我国土壤镉污染现状分析及修复技术研究朱雅琪1㊀梁金明2㊀李㊀彬1㊀邓㊀玉1㊀陈㊀前1㊀巫㊀剑1㊀陈润成1㊀杨国义1∗(1.广东省生态环境技术研究所/广东省农业环境综合治理重点实验室,广州510650;2.中山市农业科技推广中心,广东中山528400)摘要:镉作为人体非必需且生物毒性很强的重金属元素,土壤和作物中镉超累积是人体中镉富集的主要来源㊂明晰土壤镉污染现状,研究镉污染土壤修复技术对区域生态风险评估和粮食安全生产具有重要的意义㊂通过文献综述,系统分析了我国土壤镉污染现状和国内外土壤修复技术研究进展㊂我国镉污染在地理分布上总体呈现南方重于北方,且近年来镉含量以较高速率增加,以西南地区和沿海地区增幅最大㊂当前土壤镉污染修复技术主要分为四个大类:物理修复技术㊁化学修复技术㊁生物修复技术和联合修复技术㊂其中,联合修复技术作为物理修复技术㊁化学修复技术㊁生物修复技术等的联合体,弥补单一修复技术存在的不足,提高土壤镉污染修复效率,是未来土壤镉污染修复研究的主要方向㊂对该领域初学者了解该领域研究方向㊁发展趋势和研究热点具有指导意义㊂关键词:土壤;镉污染现状;修复技术;联合修复ANALYSIS OF CURRENT STATUS OF SOIL CADMIUM POLLUTION IN CHINA ANDTHE SUMMARY OF REMEDIATION TECHNOLOGYZhu Yaqi1㊀Liang Jinming2㊀Li Bin1㊀Deng Yu1㊀Chen Qian1㊀Wu Jian1㊀Chen Runcheng1㊀Yang Guoyi1∗(1.Guangdong Key Laboratory of Integrated Agro-Environmental Pollution Control and Management,and Guangdong Institute of Eco-Environmental Science&Technology,Guangzhou510650,China;2.Zhongshan Agricultural Science and Technology Extension Center,Zhongshan528400,China)Abstract:Cadmium as a non-essential and highly toxic heavy metal element in human body,the accumulation of Cd by soil and crop is the main source of human Cd intake.It is of great significance for regional ecological risk assessment and food safety production to clarify the current situation of soil cadmium pollution and study the remediation technology of cadmium contaminated soil.Based on the literature review,this paper systematically analyzed the current situation of soil cadmium pollution and the research progress of soil remediation technology at home and abroad.The distribution of cadmium pollution in China is generally heavier in the South than in the north.In recent years,cadmium content has increased at a relatively high rate,with the largest increase in southwest and coastal areas.Moreover,there are four kinds of remediation technologies for cadmium pollution in soil,physical remediation technology,chemical remediation technology,biological remediation technology and joint remediation technology.Among them,as a combination of physical remediation technology,chemical remediation technology and biological remediation technology,joint remediation technology can make up for the shortcomings of single remediation technology and improve the remediation efficiency of soil cadmium pollution,which is the main direction of future research on soil cadmium pollution remediation.This paper is of guiding significance for beginners to understand the research direction,development trend and research hotspot in this field.Keywords:soil;cadmium pollution;repair technology;joint repair㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀收稿日期:2020-03-25基金项目:中山市社会公益科技研究项目(2018B1014)㊂第一作者:朱雅琪(1993-),女,硕士,主要研究方向为环境与土壤㊂244332534@∗通信作者:杨国义(1969-),男,研究员,主要研究方向为环境与土壤㊂gyyang@0㊀引㊀言1817年,德国人Stromeyer从不纯的氧化锌样品中发现了镉(Cadmium,Cd)[1]㊂自发现以来,镉被广泛应用于化工业㊁电子业㊁电镀工业和核工业等领域,产量逐年增加[2]㊂由于镉的广泛应用,使得镉通过工业废渣㊁大气沉降㊁污水灌溉㊁城市垃圾和农用化学品等途径进入土壤中,造成土壤镉污染[3]㊂土壤中自然存在的镉一般情况下不会对人体造成危害,而由于人类活动引起的土壤镉污染则具有严重的生态环境效应㊂镉污染能够降低土壤微生物活性和数量,改变土壤微生物群落特性,对土壤生态系统具有破坏性的影响[4,5]㊂此外,过量的镉可以在植物体内富集,通过食物链进入动物和人类的体内,严重者危害健康,1931年日本发生的 痛痛病 事件就是镉污染引起的公害病事件之一[6,7]㊂镉污染已经成为我国农田土壤最严重的污染问题之一[8]㊂土壤镉污染问题日益严峻,我国土壤镉污染现状如何,以及如何治理土壤镉污染已经成为当今生态环境领域研究的热点问题㊂本文依据国内外有关参考文献,对我国土壤镉污染现状进行了综合分析,对土壤镉污染修复技术研究进展进行了综述,并对未来土壤镉污染修复技术的研究方向进行了展望,为该领域初学者了解该领域研究方向㊁发展趋势和研究热点提供了指导,也为我国土壤镉污染治理的进一步研究提供参考㊂1㊀土壤镉污染现状1.1㊀我国土壤镉污染现状根据2014年‘全国土壤污染状况调查公报“,我国土壤总超标率为16.1%,污染类型以无机型为主,其中镉的点位超标率最高,为7.0%,位于八大无机污染物之首;从地域分布上看,我国土壤镉污染南方重于北方[9]㊂近年来,学者对我国土壤镉污染现状研究较多,主要集中在污染较重的南方区域,对部分区域研究结果进行汇总,见表1㊂结果表明,我国土壤镉污染形势严峻,特别是被誉为 鱼米之乡 的湖南㊁湖北等地㊂表1㊀我国部分区域土壤镉污染现状汇总省份研究区域研究结论参考文献湖南湖南省土壤镉污染面积达2800hm2,占全省13%[10]湖北鄂西北某农田保护区(湖北粮油作物主产区)89份表层土壤样品镉超标率达78.7%,均值为湖北省背景值9.0倍[11]湖北省重点行业企业周边Cd为矿产采选与冶炼㊁化学原料与化学品制造企业的主要重金属污染物之一,超标倍数分别为33.3㊁14.1倍[12] 太浦河流域(流经江浙沪)流域内存在严重的Sb㊁Cd污染,尤其以大型印染厂集中区为突出[13]广西广西省土壤镉含量为0~236.32mg/kg,超标比例达90.11%[14]桂西地区水稻主产区稻田总镉含量为0.941mg/kg,高于国家土壤环境质量二级标准值的样品占调查总样品的54.0%,稻田土壤镉为高生态风险[15]广东湛江观海长廊红树林土壤镉含量平均值为环境背景值的4.43倍,部分点位镉含量超过国家土壤环境质量一级标准[16]福建福建省19个县农田土壤土壤镉污染超标率为25.39%[17]闽西矿区周边土壤镉超标率为20%[18]贵州黔南州4个重点生态县土壤重金属超标率达到了49.2%,其中以镉为首要的污染物[19]四川成都平原农田研究的45个取样点中19个样点镉含量超过了土壤镉含量土壤环境质量标准农业用地二级污染标准,大多数市区农田土壤存在镉污染威胁[20]重庆33个蔬菜基地土壤镉含量为0.160~0.636mg/kg,均值为0.299mg/kg,超标率达41.2%[21]1.2㊀土壤镉污染原因导致土壤镉污染的原因众多,主要包括大气沉降㊁农药化肥等的施用㊁污水灌溉㊁污泥施肥㊁废渣堆积㊁矿山污染等[22]㊂不同地区导致土壤镉污染的原因存在差异㊂张大元[21]对重庆33个蔬菜基地土壤环境质量情况进行研究发现,该区域土壤镉超标的原因主要是肥料污染㊁大气沉降物等㊂沈阳地区河流灌渠沿岸重金属污染现状研究发现,该区域农田中镉的重要来源是施用磷肥,另一个重要来源是污水排放[23]㊂未进行污水处理㊁生活垃圾收集方式及堆放随意是导致福建省农田土壤镉污染超标的主要因素[17]㊂四川西南部凉山州的土壤重金属污染现状调查则发现,导致凉山州土壤重金属污染的原因主要是附近较多矿山导致的工矿废水排放㊁工矿废渣堆积㊁工矿企业生产产生的气体和粉尘通过大气传播等[24]㊂贵州省贵阳市耕地土壤镉污染突出与磷化工㊁煤化工及冶炼等工业污染密切相关[25]㊂2㊀修复技术研究进展近年来我国土壤镉污染情况日趋严重,由此引起的安全事件频发,土壤镉污染治理已迫在眉睫㊂目前土壤镉污染修复技术主要包括物理修复技术㊁化学修复技术㊁生物修复技术和联合修复技术㊂2.1㊀物理修复技术物理修复技术是指利用物理的方法对受污染的土壤进行修复,主要包括客土法㊁换土法㊁深耕翻土法㊁隔离包埋法㊁热力恢复法和电修复技术等㊂客土法也是一种工程治理方法,是将清洁土壤添加到镉污染土壤中,从而降低土壤镉含量或减少植物根系与污染物的接触,以达到土壤镉污染治理的目的,该方法适用于污染物含量不高㊁取土方便的地区[26]㊂换土法是利用干净土壤替换掉被污染的土壤,将污染土移走处置,该方法适用于小面积镉污染土壤,可以有效防止镉污染范围的扩大[27]㊂深耕翻土法是通过深耕将被污染的表层土翻入深层,从而使表层土污染物含量降低,该方法仅适用于污染较轻的土壤,且易导致耕层土肥力降低[28]㊂隔离包埋法是利用钢筋㊁水泥等在被重金属污染的土壤周围及底部修筑隔离墙,将污染土与周围环境隔离,防止其淋溶水和渗滤水进入周围环境中,污染土壤[29]㊂热力恢复法多针对挥发性重金属的治理,即利用加热的方法将重金属从土壤中解析出来,再回收利用,该方法对特定污染治理效率高,但成本高㊁工程量大,且易污染空气,仅适用于熔点低或挥发性强的小面积污染[30,31]㊂电修复技术是将电极插入受污染的土壤并通入直流电,镉离子在电场作用下通过电渗析和电迁移定向移动,富集在电极区附近,最终通过电镀㊁共沉淀等方式使镉离子与土壤分离以达到镉污染治理的目的[32]㊂2.2㊀化学修复技术化学修复技术是利用化学物质改变镉在土壤中的存在形态及其生物有效性,从而达到抑制或降低植物对镉的吸收的目的㊂主要包括原位化学稳定法和淋洗法㊂原位化学稳定法是通过向被污染土壤中添加碱性改良剂(石灰㊁赤泥㊁钙镁磷肥㊁粉煤灰等)㊁黏土矿物(海泡石㊁沸石㊁凹凸棒石等)㊁拮抗物质(硫酸锌㊁稀土镧等)等无机物,或是畜禽粪便㊁秸秆堆肥㊁生物炭等有机物,从而改变土壤pH值㊁氧化还原电位等,进一步影响镉在土壤中的赋存形态使其被沉淀固定,或是发生吸附及离子交换㊁离子拮抗㊁螯合等化学作用降低镉的生物有效性,达到土壤镉污染治理的目的[29,33]㊂在对土壤镉污染进行治理的各种措施中,该方法由于操作简便和价格低廉被广泛应用㊂研究发现,施用硅肥㊁钙镁磷肥㊁石灰和骨炭粉等固定剂可以使土壤中镉各形态的含量和分布发生变化,适当的施用固定剂可以抑制植物对镉的吸收,降低植物可食部位镉含量[34]㊂淋洗法是利用淋洗液将土壤固相中的镉转移到土壤液相中去,通过回收利用含镉废水以达到土壤镉污染治理的目的㊂该方法研究的难点是找到一种合适的淋洗液,在满足土壤镉污染治理的要求的同时,土壤结构不会遭到破坏,导致二次污染的发生[35]㊂传统的化学淋洗剂主要有无机类淋洗剂㊁螯合剂和表面活性剂3种㊂无机类淋洗剂主要是水㊁无机盐㊁无机酸等,该类淋洗剂存在淋洗效果不理想㊁易破坏土壤自身品质等诸多问题[36]㊂螯合剂可以与重金属结合形成稳定的金属螯合物,王亚琴发现乙二胺四乙酸(EDTA)和氮川三乙酸(NTA)能螯合土壤中的镉并形成镉螯合物,从而提高镉的有效性促进植物对其的吸收[37]㊂近年来,学者们对于表面活性剂治理污染土壤的研究主要集中在有机污染领域,在重金属污染土壤修复方面的应用相对较少[36]㊂2.3㊀生物修复技术生物修复技术是指利用某些特定的动㊁植物和微生物作为修复主体,吸附㊁降解㊁转化㊁固定土壤中的镉,以达到土壤镉污染修复的目的[27]㊂生物修复技术主要分为植物修复技术㊁动物修复技术和微生物修复技术等,因其操作简单㊁成本低廉㊁无二次污染㊁处理效果好且能大面积推广应用等优点,是近年来环境污染治理研究的热点之一[38]㊂植物修复技术是一种利用某些可以忍耐和超量积累镉元素的植物及其微生物共存体系以达到消除镉污染目的的土壤镉污染治理技术㊂1977年Brooks[39]首次提出超累积植物的概念,1983年Chaney[40]又提出了重金属植物修复的思想,随后,利用植物修复技术治理土壤重金属污染进入到了快速发展的时期,并取得了一定成效㊂应用于土壤镉污染治理的超富集植物存在如下特点:1)镉在植物地上部的富集含量应达到临界值100mg/kg;2)植物体内镉含量与土壤中镉含量的比值(富集系数,BCF)应大于1;3)植物地上部镉含量与地下部镉含量的比值(转运系数,TF)应大于1;4)能在镉污染土壤中正常完成生活史,且生物量不能明显减少[41]㊂目前,学者们对土壤镉污染治理的超富集植物进行了大量研究,在籽粒苋㊁东南景天㊁青葙等植物对土壤镉污染治理方面取得了显著成果[42-44]㊂动物修复技术是利用土壤动物及其肠道微生物在自然条件或人工控制下,在污染土壤中生长㊁繁殖㊁穿插等活动过程中对污染物进行破碎㊁分解㊁消化和富集的作用,从而使污染物降低或消除的一种生物修复技术[45]㊂研究发现,土壤动物蚯蚓和蜘蛛对重金属元素有很强的富集能力,其体内Cd㊁Ph㊁As 含量与土壤中Cd㊁Ph㊁As 含量呈明显的正相关[46]㊂然而,目前对土壤动物修复技术的研究较少,对重金属富集动物的发现及其富集重金属后的收集或可成为学术界的一大研究热点㊂微生物修复技术是一种利用活性微生物对土壤镉污染物的吸收㊁沉淀㊁氧化和还原等作用来降低土壤镉浓度和毒性的技术[47]㊂周芳如[48]通过筛选出9种耐镉真菌菌株,并复筛发现了一种去镉能力强且遗传稳定的新月弯孢霉(Curvularia lunata )㊂Lidija 等[49]发现铜绿假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa san ai)是一种强耐镉细菌,对镉有很好的富集作用,在土壤镉污染治理方面有巨大的潜力㊂此外,袁金蕊等[50]在对微生物修复镉污染进展综述中指出,目前已筛选出的可用于镉吸附的微生物包括了红酵母㊁马尾藻㊁柠檬酸杆菌㊁枯草芽孢杆菌等十余种㊂2.4㊀联合修复技术单一的土壤镉污染修复技术除了存在一定的优点外,也存在诸多的不足,将不同的修复技术联合起来,不仅可以提高土壤镉污染修复效率,还可以弥补这些不足㊂近年来,关于土壤镉污染联合修复技术的研究主要有植物化学联合修复技术㊁植物微生物联合修复技术㊁微生物化学联合修复技术㊁动植物联合修复技术等,主要集中在植物化学联合修复技术和植物微生物联合修复技术,围绕着修复效果好且环保的植物修复技术开展㊂对国内外学者的主要研究结果进行汇总,见表2㊂表2㊀土壤镉污染联合修复技术研究汇总联合修复技术研究内容研究结果文献来源植物修复+化学修复籽粒苋+磷酸二氢钾/EDTA /柠檬酸外援活化剂促进籽粒苋对土壤中镉的吸收,提高修复效率[42]植物修复+化学修复交流电场+有机物料(黄腐酸钾㊁紫云英)+东南景天交流电场和有机物料联用可进一步促进东南景天对土壤镉的累积[51]植物修复+化学修复草酸+东南景天使用草酸淋洗联合矿山型东南景天修复镉污染土壤,可以提高镉去除效果[52]植物修复+化学修复苎麻+生物可降解螯合剂(EDDS㊁EDTA)添加EDDS㊁EDTA 可以提升土壤中镉和铅的酸可提取态含量,促进苎麻各器官对镉和铅的吸收累积[53]植物修复+化学修复苎麻+固化剂(硅藻土㊁膨润土㊁石灰石粉㊁沸石粉)添加9g /kg 硅藻土以及3~9g /kg 沸石粉配合苎麻种植,可以对土壤中镉污染产生很好的联合修复效果[53]微生物修复+化学修复纳米羟基磷灰石(n-HAPs)+黑曲霉(Aspergillus ㊀niger )/产黄青霉(Penicillium㊀Chrysogenum F1)对镉㊁铅的固定效率是单一化学/微生物修复的1~4倍,且基于黑曲霉和n-HAPs 的纳米生物复合材料对土壤镉㊁铅的固定效果优于基于产黄青霉和n-HAPs 的纳米生物复合材料[54]生物修复+化学修复纳米材料(纳米羟基磷灰石㊁纳米Fe 2O 3)-紫花苜蓿-根瘤菌复合体系可以降低土壤总镉含量14.93%~16.57%,减少土壤有效态镉含量33.79%~35.04%[55]动植物联合修复蚯蚓+白三叶/黑麦草经过18个月的修复,土壤Cd㊁Cu㊁Pb 修复效果分别较单个动物修复和植物修复的简单叠加效果高11.5%,7.2%,5.0%[56]植物-微生物联合修复 双耐 细菌(Rhodococcus baikonurensis)+香根草该菌株可以促进植物生长,提高铅㊁镉的有效态含量,强化污染土壤的修复效果[57]植物-微生物联合修复印度梨形孢+紫花苜蓿印度梨形孢可分泌生长素增加植物产量,诱导植物病程相关基因表达,提高植物在重金属环境中的抗逆能力[58]植物-微生物联合修复多功能放线菌Act12(密旋链霉菌)+籽粒苋增加籽粒苋在含镉土壤中株高㊁根长㊁生物量干重,增强籽粒苋对镉的耐受性,提高籽粒苋对镉生物富集浓度和修复效率,利用肥料与菌剂联合能进一步强化土壤重金属的植物修复效果[59]植物-微生物/化学联合修复丛枝菌根真菌(AMF)/EDTA +亚麻织物植物AMF㊁EDTA 可以增加亚麻植物对镉的耐受性和富集能力[60]多种微生物联合修复硫酸盐还原菌+解磷菌硫酸盐还原菌和解磷菌联合修复有效降低镉的迁移性,保持修复效果稳定,比单一细菌修复稳定性最高增加48.86%[61]多种化学物质联合修复海泡石+生物炭海泡石+生物炭联合修复农田土壤镉污染效果优于单独施用[62]电修复+化学修复氯化钾浸出(0.2%㊁0.5%㊁1.0%)与电动(EK)联合处理单个EK 处理表层土镉去除率为9.38%,1%氯化钾+EK 处理去除率可达到84.06%,该组合技术可减轻种植水稻和蔬菜的土壤镉污染[63]3㊀展㊀望为了人体健康,减少镉污染安全事件的发生,土壤镉污染问题亟待解决,未来土壤镉污染修复技术研究可以从以下几个方面着手:1)目前,针对土壤动物修复技术的研究较少,所取得的研究成果也有限㊂土壤镉污染动物修复技术作为土壤镉污染修复的方法之一,动物作为生物链中的重要一环,该方法虽存在诸多不足,但与其他土壤镉污染修复方法联用,或许可以达到意想不到的效果㊂2)土壤镉污染联合修复技术可以较单一修复技术而言提高修复效率,使各单一修复技术之间优势互补㊂近年来,针对该方面国内外虽已有一定的研究,但就目前土壤镉污染的严峻形势而言,仍旧存在诸多不足,且技术不够成熟㊁稳定,需进一步研究,为土壤镉污染修复作出实际贡献㊂3)我国土壤镉污染修复技术研究多集中在室内研究,室内环境与农田环境可能存在一定不同,实验室内验证成功的修复方案在实际操作中未必可行㊂因此,需将土壤镉污染修复技术与农艺措施㊁工程措施有效结合,力求研究出一系列切实可行㊁廉价高效的农田土壤镉污染修复技术㊂此外,最重要的是在已存在的土壤镉污染背景下,我们应避免出现新的污染,有关部门应加强管控,将 防治结合,预防为主 贯彻到位,切实做到 远离镉污染,人人有责 ㊂参考文献[1]㊀沙国平.化学元素的发现及其命名探源[M].成都:西南交通大学出版社,1996.[2]㊀徐良将,张明礼,杨浩.土壤重金属镉污染的生物修复技术研究进展[J].南京师大学报(自然科学版),34(1):102-106.[3]㊀王文兴,童莉,海热提.土壤污染物来源及前沿问题[J].生态环境,2005,14(1):1-5.[4]㊀王凯荣.农田生态系统镉污染研究[D].武汉:华中农业大学,2004.[5]㊀毛雪飞,吴羽晨,张家洋.重金属污染对土壤微生物及土壤酶活性影响的研究进展[J].江苏农业科学,2015,43(5):7-12.[6]㊀莫若斌,曲伯华.1931年日本发生富山 痛痛病 事件[J].环境导报,2003,(16):20.[7]㊀王倩,杨丽阎,牛韧,等.从环境公害解决方案到重金属污染对策制度建立 日本 痛痛病 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土壤镉污染修复技术的研究进展摘要:土壤镉污染已经成为我国主要的土壤重金属污染类型之一，极大地危害了环境质量、人类健康和国家粮食安全。

为了降低镉污染的影响，近年来研究者基于物理、化学、生物的基本知识，开发了各种土壤修复技术，旨在降低重金属的浓度及生物利用度。

本文综述了不同镉污染土壤修复技术，包括物理修复技术、化学修复技术和生物修复技术等;重点讨论了这些修复技术的原理、适用条件、优缺点、技术可行性;对镉污染土壤修复技术的发展方向进行了展望，以期为相关研究提供参考。

关键词:镉污染;土壤;物理修复;化学修复;生物修复0 引言镉是被公众所熟知的“五毒”元素之一，具有移动性大、分解周期长、毒性高等特点。

镉一旦进入人体会产生一定的毒性作用，对人体的肾脏、骨骼、免疫系统、肝脏等造成损伤，诱发多种癌症;造成人体肌肉酸痛、肺损害、全身疲乏、肠胃刺激等一系列反应[1]。

通过对镉污染物生物利用度的降低、总浓度的降低、转移等方式，来达到对镉污染土壤环境的有效改善。

但是在实际应用过程中，这些修复技术的适用范围、修复成本等各有差距[2]。

本文旨在通过对镉污染土壤的修复技术进行综合比较，并对其原理、适用条件、优缺点、发展前景等作出合理的评估，以期对研究者选择合适的修复技术，对传统修复技术进行改进，联合使用不同种类的修复技术等方面提供一定的帮助[3]。

1物理修复技术1.1客土法客土法作为镉污染土壤的一种修复技术，通常采用向受到镉污染的土壤中添加洁净的土壤，从而达到减少镉与农作物植物根系的接触、降低或减少土壤中镉污染物的浓度这样的目的。

20世纪60年代，日本采用客土法对神通川地区的受镉污染农田展开修复，将表层污染土壤剥离地面，对田地进行挖沟，从其他地方运来干净的土壤覆盖地表，同时配合使用土地改良剂等，经过30多年的时间，约有接近1/2的受污染土壤得到了彻底恢复正常[4]。

1.2换土法换土法最为关注的点是对换出的污染土壤进行妥善处理，以避免发生二次污染。

镉污染土壤的修复与利用技术研究随着人类经济和社会的发展，工业、农业和城市建设等活动的增加，土壤污染已成为一个大问题。

其中，重金属污染是一种非常严重的污染，而镉是其中最为常见的一种。

目前，全球有近20个国家的土壤镉超标，且重金属在土壤中具有高度热稳定性，极难在短期内被去除。

因此，研究镉污染土壤的修复与利用技术十分重要。

一、镉污染土壤的来源及危害镉被列入二十大优先污染物之一。

它通过人类活动、化学工业和农业等渠道进入土壤。

在化肥和农药、轻工业和纺织业废水、市区污水、工业废水和污泥中均能检测到镉。

燃煤和工业废气排放，带有一定浓度的镉，也是镉污染的主要来源之一。

镉对人类健康有非常大的危害。

人体摄入镉后，可能导致肺癌、胃癌、骨质疏松症和不孕不育等多种疾病。

而土壤中的镉对于植物生长也有较大的危害。

植物吸收过多的镉，会影响其正常的生理代谢，进而影响其生长发育和产量。

因此，需要采用正确的方法来修复镉污染土壤。

二、镉污染土壤的修复技术镉污染土壤的修复主要有生物修复、化学修复和物理修复三种方法。

1. 生物修复生物修复是一种利用生物体促进土壤污染物降解的技术，其主要来源于植物。

例如，锌华草、植物芸、紫花苜蓿、三叶草和南瓜等都能够吸收土壤中的镉离子。

这些植物可以促进土壤中镉的迁移和转化。

另外，某些微生物，如细菌和真菌，也能够对土壤中的镉进行分解和还原。

这些微生物可与植物一起应用，共同促进土壤镉的分解和还原。

因此，生物修复是目前较为常见的土壤污染修复技术之一。

2. 化学修复化学修复是指在土壤中添加化学物质，如氧化物或还原物质，以将污染物质转化成无害的物质或降低其毒性。

例如，碱性物质和还原剂等可以在土壤中加速镉离子的沉淀和结合，使其从水中浮出，并通过阻饥类作用促进土壤中的镉迁移，进而达到修复的效果。

3. 物理修复物理修复主要是指利用物理治理技术，对土壤中的有害物质进行分离和除去。

比较常见的物理修复技术是电泵吸排技术，其利用电子的移动，加速镉离子向阳极和阴极移动，实现了蓝光降低土壤中镉的浓度，达到了缓解土壤污染的目的。

农田土壤镉污染研究与治理修复建议摘要：土壤是人类赖以生息的自然资源，在我国的重金属土壤污染中，镉污染是危害性最大的。

Cd元素已被联合国环境规划署列为全球性意义危害化学物质之首。

镉污染会影响农作物的生长，造成土壤的可利用性降低，同时通过食物链危害人体健康。

本文针对Cd目前在我国的一些背景值、污染现状、形态、性质及其严重危害做一些介绍，并针对其特征提出治理建议，为农田土壤镉污染治理和修复提供参考。

关键词：农田土壤；镉；污染；治理；土壤是人类赖以生息的自然资源，随着人口、经济发展和矿产资源开发利用的增长，土壤镉污染问题日益突出。

镉污染是危害性较大，会影响农作物的生长，造成土壤的可利用性降低，土壤中Cd通过食物链富集到人体影响健康，有许多报道表明，进食少量的Cd便可能引发严重的中毒症状。

世界卫生组织确定Cd为有限研究的食品污染物，联合国环境规划署提出12种具有全球性意义的危险化学物质，Cd被列为首位。

1.土壤Cd污染概况1.1土壤Cd污染现状Cd不是人体所必需的元素，它在地壳中一般含量是0.01-2mg/kg，一般我国背景值为0.097mg/kg，【1】我国《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准（试行）》最低风险筛选值为0.3mg/kg。

在一些铅锌矿周边，背景值会超过在0.6 mg/kg，20世纪90年代初，我国污灌农田约1.4×106公顷，污灌对造成Cd污染耕地1.3×104公顷，涉及11个县市的25个地区。

“十三五”以来，国家制定《土壤环境质量-农用地土壤污染风险管控标准（试行）》对农用地土壤重金属含量的风险筛选值和管控值做了规定，随着全国农用地土壤状况调查相继开展，农用地土壤超筛选值、甚至管控值情况大幅增加，仅陕南某市就发现数超风险筛选值耕地1.1×104公顷，超风险管控值耕地860余公顷。

1.2 土壤Cd污染的来源土壤在与周围环境进行物质和能量的交换过程中，不可避免地会有外源Cd进入土壤，进入土壤的镉会因化学作用、物理吸附以及土壤的相对固定而不断在土壤中累积。

镉污染土壤修复技术的研究现状随着城市的快速发展和人类活动的增加，土壤污染现象不断加重，其中镉污染是较为严重的一种。

近年来，我国的镉污染地区逐年增多，对人们的健康和环境造成了严重的威胁。

因此，镉污染土壤的修复成为当前关注的问题之一。

本文将就现有的镉污染土壤修复技术作一简单概述。

1.化学修复技术化学修复技术是当前较为主流的一种修复手段。

常见的方法包括氧化还原法、酸洗法、钝化法等。

氧化还原法是通过控制土壤的氧化还原环境，使镉被还原，转化为难溶性或不易溶性化合物降低土壤镉含量；酸洗法是使用酸性溶液洗涤土壤，将镉转移到溶液中，从而减少土壤镉的含量；而钝化法又称稳定剂法，通过在土壤中添加稳定剂，使其与镉离子结合，从而降低土壤镉含量。

虽然这些方法在一定程度上能够降低土壤镉含量，但却存在着许多不足之处，如废液难以处理、能源消耗较大，且对环境带来二次污染等问题。

2.生物修复技术生物修复技术是在镉污染土壤中引入生物学元素，如微生物、植物等来实现土壤修复的方法。

大多数情况下，这些生物学元素能够促进土壤中镉的转化、吸附、蓄积和分解，从而降低土壤镉含量。

其中，植物修复法是一种较为常见的修复方式。

通过培植能够吸收镉离子的植物，使其吸收土壤中的镉并转移至植物的地上部分，从而减少土壤镉的含量。

但这种方法需要长时间的耐心和大量成本的投入，并且适用于面积较小、镉浓度不高的土壤。

3.物理修复技术物理修复技术是利用物理手段，如筛分、挖掘等方法，将受镉污染的土壤进行切割、处理，去除或减少污染源，从而降低土壤镉含量。

这种方法的优点是操作简单、污染处理效率高。

但其方式具有局限性，仅适用于污染源较为明显，污染区域面积相对较小的污染情况下，成本高且难以推广。

4.电化学修复技术电化学修复技术是一种新兴的污染土壤修复技术，基于电化学原理，通过施加电场的方法将土壤中污染物（如镉）离子移动，并集中在阳极或阴极处进行沉淀、析出或转化为硫化物，从而最终达到降低土壤镉含量的效果。

山东农业科学Shandong Agr icultural Sciences2007年 第6期我国土壤镉污染及其修复研究柳 絮,范仲学*,张 斌,毕玉平(山东省农业科学院高新技术研究中心/山东省作物与畜禽品种改良生物技术重点实验室,山东济南 250100)摘 要:镉是污染人类生存环境毒性最大的重金属元素之一。

本文概述了我国土壤镉污染现状以及对我国农业生产与居民健康状况的潜在影响,并提出了四种有效修复土壤镉污染的措施。

关键词:土壤;镉污染;修复中图分类号:S152 4 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2007)06-0094-04镉(Cd)是一种银白色的稀有金属,质地柔软,富有延展性,抗腐蚀、耐磨,稍加热易挥发。

现未发现单独的镉矿,常在铅锌、铅铜锌矿中发现。

镉广泛应用于电镀、汽车及航空、颜料、油漆、印刷等行业。

近年来研究证明,无论是从毒性还是蓄积作用来看,镉都将是继汞、铅之后污染人类环境、威胁人类健康的第三个金属元素。

由于镉应用范围广,消费方式多样化,增加了对环境污染的机会,目前镉对环境的污染已引起普遍关注,控制镉污染已成为全社会的综合问题。

1 我国农田土壤镉污染现状分析我国有关农田土壤镉污染的调查工作是20世纪70年代中期开始的,但至今没有人能够给出一个全面明确的结论。

1980年中国农业环境报告,我国农田土壤镉污染面积为9333hm2,随后有人提出镉污染面积为13333hm2,最近又有新的资料显示,我国农田土壤镉污染面积已超过20 104hm2,每年生产镉含量超标的农产品达14 6 108kg。

早在10多年前,我国明确认定的镉污染区就超过20个,并且有11处污灌区土壤镉含量达到了生产 镉米 的程度。

如沈阳市张士灌区因污灌曾经使2533hm2农田遭受镉污染(土壤镉含量>1 0m g/kg),其中严重污染面积(可能产生镉含量>1 0mg/kg的农作物)的农田占13%;江西大余县污灌区引起的镉污染面积曾达5500 hm2,其中严重污染面积占12%。

土壤镉污染的现状及修复研究进展土壤镉污染的现状及修复研究进展1.引言土壤镉污染问题日益严重，给农田生态环境和人类健康带来严重威胁。

本文旨在介绍土壤镉污染的现状，并探讨目前的修复研究进展。

2.土壤镉污染的现状镉是一种常见的重金属污染物，广泛存在于土壤中。

土壤镉污染主要源自工业废渣、化肥、农药的过度使用以及城市排放等。

镉离子具有亲水性、迁移性强的特点，因此易溶于土壤水溶液中并迅速被植物吸收，进而进入人类食物链。

3.土壤镉污染对环境的影响土壤镉污染对环境影响多方面，首先是对生物多样性的威胁。

土壤中镉的累积和富集会导致土壤中部分微生物和土壤动物死亡，影响土壤中的生态平衡。

其次，土壤镉污染还会对陆地生态系统的稳定性产生重要的影响，破坏农田的肥力。

最后，土壤中镉的富集对人类健康构成巨大风险。

被污染的农产品经人类摄入后，会对肾脏、骨骼等器官产生急性和慢性毒性。

4.土壤镉污染修复技术为了修复土壤镉污染，研究人员提出了一系列的修复技术。

主要包括生物修复、物理修复和化学修复三个方面。

4.1 生物修复生物修复是一种利用生物体对污染物进行分解、转化或吸附的方法。

生物修复技术包括菌根菌修复、微生物菌剂修复和植物修复等。

菌根菌修复是利用植物与菌根菌共生作用，通过对污染物的吸附和转化来修复污染土壤。

微生物菌剂修复则通过添加特定的微生物菌剂来降低土壤中镉的含量。

植物修复是一种利用植物对镉具有吸附和富集能力的特点，通过种植适应镉胁迫的植物来修复土壤镉污染。

4.2 物理修复物理修复是一种利用外部能量或物质的作用来改变土壤环境，从而降低镉的含量和毒性的技术。

常见的物理修复方法包括电渗析、超声波辐射和热分解等。

这些方法通过物理力学的原理，将土壤中的镉离子迁移至电场中的阳极或通过超声波波动将镉溶解或通过热分解将镉氧化物分解。

4.3 化学修复化学修复是一种利用化学方法来改变土壤环境，从而降低土壤中镉含量和毒性的技术。

常见的化学修复方法包括石灰法、化学还原法和配位修复法等。

镉污染土壤的修复技术研究随着城市现代化进程的加快，工业、交通等一系列活动不断增加，土壤污染的问题也愈发显著。

而其中一种较为严重的污染物质就是镉，它是一种重金属元素，可以通过化肥、废水等途径污染土壤，对人体健康和环境构成很大威胁。

因此，镉污染土壤的修复技术也成为了当前重要的研究领域之一。

一、镉污染土壤的危害镉是一种具有剧毒和生物积累性的元素，它能通过人体的消化系统、呼吸、肌肉等进入体内，对骨骼、肝、肾、神经系统等造成损害，甚至导致癌症。

此外，镉也能够影响土壤微生物的活动和生态系统的健康，进而导致禾草和蔬菜等作物的影响，使土地资源受到严重的损失。

因此，镉污染土壤的修复变得越来越必要。

二、镉污染土壤的修复技术1. 生物修复技术生物修复技术是利用微生物或其他生物质来促进土壤污染物的分解或吸附，从而降低镉浓度的技术。

其中包括土壤菌、细菌、真菌等，还包括植物和动物。

通过生物修复技术可以避免化学修复技术中的二次污染问题，而且对于轻度污染的土壤也有很好的修复效果。

但是，生物修复技术需要长时间的处理周期，并且局限于一些特定的环境条件。

2. 化学修复技术化学修复技术是利用化学剂去除土壤中的镉，包括还原、氧化、沉淀、离子交换等方法。

它具有速度快、效果显著的特点，对于高浓度镉污染的土壤也有很好的效果。

但是，它也存在着一些不足，比如需要高昂的费用、困难的剂量计算和复杂的后续管理等问题。

三、镉污染土壤修复技术的发展趋势当前，针对镉污染土壤，一些新型修复技术也正在不断研究和发展。

比如，在生物修复技术方面，一些基因工程微生物的应用正在被探索，以期提高其修复效果。

在化学修复技术方面，纳米技术被用于制备纳米粉末、纳米材料等，以增加化学氧化剂的活性，提高修复效果。

此外，还有一些物理修复技术、协同修复技术等也被广泛探索。

总之，镉污染一直被视为土壤污染的严重问题，但是借助科学技术的发展，逐渐产生了解决办法。

未来，随着环境污染问题的加重，环境修复技术也将得到更多的重视，我们期待最终能在不断创新和完善的技术中实现对土壤镉污染的全面治理。