杜琳 1208100124
摘要；隨著科技發(fā)展與進(jìn)步，越來越的金屬應(yīng)用于我們的日常生活，同時(shí)也帶來很大的重金屬污染土壤問題，造成土壤的可利用性，安全性降低。其中重金屬Cd對土壤的污染是目前世界上需要解決的一大問題。Cd的來源較為廣泛，有工業(yè)、礦業(yè)、農(nóng)業(yè)、生活等。本文針對Cd目前在我國的一些背景值、污染現(xiàn)狀、形態(tài)、性質(zhì)做一些介紹其嚴(yán)重，并針對其特征提出一些治理建議，本文主要介紹一些植物修復(fù)技術(shù)在實(shí)踐中的應(yīng)用。
關(guān)鍵字； 鎘 背景值 污染現(xiàn)狀 植物修復(fù)
土壤與土地是不同的，所謂土壤是指覆蓋于地球陸地表面，具有肥力特征的，能夠生長綠色植物的疏松物質(zhì)層，是人類賴以生存的自然資源，與人類生產(chǎn)生活息息相關(guān)。目前世界上人口快速增長，糧食日益短缺，人類所需的自然資源與礦產(chǎn)資源也不斷的隨著人們的開采減少，而這一切都離不開土壤。人們對土壤的需求量不斷增加，特別是土壤的可利用性、高效性、安全性也日益受到人們的重視。
在許多發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家都面臨著同樣的嚴(yán)重的土壤受重金屬污染的問題。由于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中污水的灌溉、污泥的利用、施肥以及工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中礦山的開采冶煉、汽車尾氣的排放等，土壤Cd污染現(xiàn)象日趨嚴(yán)重.在1955年日本富山縣神通川發(fā)生聞名于世的骨痛病以來，鎘污染及其防治就引起世界各國的十分關(guān)注。一直到2009年6月，世界上每年生產(chǎn)的鎘為2萬噸左右。人們發(fā)現(xiàn)Cd極其容易被植物根系所吸收并在籽實(shí)富集，通過食物鏈遷移到人體，最終導(dǎo)致人類健康出現(xiàn)狀況。隨后人們就不斷的研究和探討Cd在環(huán)境中的形態(tài)、遷移、治理等一系列的問題，為人類創(chuàng)造一個(gè)更加安全的社會環(huán)境。
1土壤中Cd背景值及其污染現(xiàn)狀
1.1土壤中Cd的背景值
Cd并不是人體所必需的元素，它在地殼中含量較少，一般含量是0.01-2mg/kg，一般我國背景值為0.097mg/kg。【1】但是由于不同地區(qū)所處的地質(zhì)背景不同導(dǎo)致一些地區(qū)土壤中Cd背景濃度明顯高于這個(gè)正常值，所以我們不能說明該地區(qū)受到Cd的污染。一般石灰土中Cd的含量最高平均0.332mg/kg，第二是綠洲土、水稻土、高山漠土，背景值一般在0.100-0.332mg/kg，背景值最低的是紅壤、赤紅壤、栗鈣土磚紅壤等，它們的背景值約為0.060mg/kg。【2】它們背景值呈現(xiàn)出不同差異的原因主要是其成土條件、氣候、風(fēng)化作用、鈣離子作用、人類活動(dòng)及其水熱條件等。在我國Cd呈現(xiàn)出一定的規(guī)律性，一般是西部高東部少，北方高南方少，但是貴州Cd的背景值是最高的，主要是因?yàn)檫@里大部分是碳酸鹽，典型的喀斯特地形，水熱條件與其他地方有很大的差異。
1.2土壤中Cd的污染現(xiàn)狀
在據(jù)估計(jì)我國遭受Cd污染的農(nóng)田面積達(dá)13 000hm2左右，我國規(guī)模化養(yǎng)殖和大量施用含有重金屬的農(nóng)藥和農(nóng)肥造成大面積的良田受到重金屬Cd的污染，還有鉛鋅礦的開采也是造成土壤污染的另一大元兇，另外還有一些工廠在生產(chǎn)含重金屬Cd的電子產(chǎn)品過程中產(chǎn)生的及其廢舊的電子產(chǎn)品在處置過程或者未經(jīng)處理直接丟棄所產(chǎn)生的Cd污染。
據(jù)潘根興研究，大米品質(zhì)與土壤有很大的相關(guān)性，水稻有自身的獨(dú)特的"基因"，其對土壤中某些物質(zhì)的吸收受到影響，水稻相對玉米和大豆對Cd有很強(qiáng)的富集能力。2011年2月潘根興教授稱，在2007年他們對中的華東、東北、華中、西南、華南和華北縣級以上市場的170多個(gè)大米樣品，進(jìn)行了隨機(jī)的采購和科學(xué)調(diào)查，在市場上銷售的170多個(gè)大米樣品中，有10%大米存在著鎘超標(biāo)的問題。 Cd所具有的空間分布特征是隨機(jī)因素和結(jié)構(gòu)性因素的共同影響的結(jié)果，四川的部分地區(qū)被Cd污染的大米所覆蓋，在2008年時(shí)中國地質(zhì)大學(xué)研究了綿竹、什邡等地居民大米、小麥，其中鎘攝入量超標(biāo)2倍至10倍。2010年中科院地球化學(xué)所在貴州貴州銅仁萬山特區(qū)研究顯示，成人通過稻米平均每天攝入汞大于49微克，有的甚至更高。據(jù)不完全估算我國每年受重金屬污染的糧食達(dá)1200萬噸之多，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失超過200億元。目前受Cd污染的土壤量還在不斷地增加，而真正能實(shí)際規(guī)模化處理Cd污染的土壤的技術(shù)利用還沒有真正的實(shí)現(xiàn)。中國土壤中所允許的Cd的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)與最大允許濃度在0.3-1mg/kg之間，【3】但是我國土壤中Cd的含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于這個(gè)濃度。
1.3土壤中Cd的形態(tài)分布及其影響
土壤中的Cd重金屬在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化不經(jīng)取決于環(huán)境因素還取決于它自身形態(tài)分布。礦產(chǎn)中的Cd一般以CdS和CdCO3。土壤中可以發(fā)生溶解、螯合、絡(luò)合、氧化還原、凝聚、吸附、沉淀等反應(yīng)。土壤中的Cd主要以二價(jià)鎘的形式存在于土壤之中，根據(jù)Tessler把土壤中Cd的形態(tài)分為可交換態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)、鐵錳結(jié)合態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)以及有機(jī)結(jié)合態(tài)。如果Cd的含量增加而殘?jiān)鼞B(tài)減少可交換態(tài)增加，說明土壤的污染在加劇，這時(shí)我們可以使交換態(tài)的增加大量從土壤中去除，也可以使其減少固定不再流出減少土壤污染。在長時(shí)間的水淹情況下與培養(yǎng)可以使得黃泥土中Cd的生物有效性降低，在植物中遷移量個(gè)減少。其原因很有可能是由于在長期淹水狀態(tài)下造成土壤Eh值降低形成CdS沉淀，減少了Cd2+的活性或者是由于淹水使土壤pH升高，增強(qiáng)了有機(jī)質(zhì)的官能團(tuán)對Cd的絡(luò)合和螯合能力。【4】
由于Cd的存在也導(dǎo)致土壤中一些污染物的去除效率降低，或者產(chǎn)生一些聯(lián)合作用，也造成了植物生長系統(tǒng)紊亂。例如，游離漆酶對土壤中DDT產(chǎn)生不同程度降解，但是高濃度的Cd有明顯的抑制其降解作用。某些植物對Cd的耐受性低，容易被毒害，高濃度的Cd影響植物的生長發(fā)育，使得其產(chǎn)量降低，積累在人們食用部位，影響產(chǎn)品質(zhì)量和通過食物鏈影響人類健康?！?】研究表明由于Cd的脅迫作用，抑制水稻跟的生長，使其矮小，根系活動(dòng)性能降低，降低其對必須營養(yǎng)元素的吸收作用，Cd還可以通過影響游離氨基酸、可溶性蛋白含量以及植物體內(nèi)的酶系統(tǒng)而擾亂植物的各種生理生化代謝過程。Cd還會抑制植物葉綠素的合成，影響植物的光合作用，最終影響植物的生長發(fā)育。植物對Cd的吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)和累積受多種因素的影響。土壤類型與環(huán)境條件和土壤中的Cd濃度以及共存離子的種類和濃度等有關(guān)，氮關(guān)鍵因素是植物的種類和環(huán)境中的Cd濃度。研究表明了Cd可以引起蠶豆的DNA損傷核細(xì)胞和細(xì)胞凋亡?！?】Cd的形態(tài)影響它在環(huán)境中的遷移，同時(shí)也影響了它對環(huán)境的影響程度，了解Cd的各種
形態(tài)是解決Cd污染的前提。重金屬不能分解只能轉(zhuǎn)化和遷移，根據(jù)其特點(diǎn)治理土壤中不同形態(tài)測得重金屬以及預(yù)防土壤中重金屬的釋放所造成的二次污染問題。
2 土壤中Cd的治理方法
2.1物化方法
洗法、客土法、固化法，洗法的關(guān)鍵是選擇合適清洗劑，一般直接用清水，是將重金屬?zèng)_洗到較深的根外層，為防止二次污染加入絡(luò)合劑，但是該方法效率較低，只適用于污染重面積小的土壤。其中客土法是將原有受污染的土壤鏟走，然后將未受污染的土壤覆蓋在上面，但是該方法費(fèi)用較高也不能解決其根本。而且該方法也不實(shí)用于大面積的污染，加入固化劑將土壤中的Cd固定，不發(fā)生遷移轉(zhuǎn)化。但是這些方法都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，費(fèi)用高，大范圍不適用，而且還可能造成地下水或者其他介質(zhì)的二次污染，可以加入固化劑將其固定。
可以使土壤呈現(xiàn)一定的堿性，提高PH，增加土壤表面負(fù)電荷對Cd的吸收，將Cd轉(zhuǎn)化為沉淀的CdCO3，使得鎘在土壤中不易隨植物遷移進(jìn)入食物鏈從而影響人類。還可以利用Se與Cd拮抗作用，在土壤中加適當(dāng)?shù)腟e減少Cd在植物中的遷移轉(zhuǎn)化。
2.2植物修復(fù)
為尋求較經(jīng)濟(jì)和適用的方法，可采用植物修復(fù)，利用Cd易被跟吸收的特點(diǎn)，尋求生物量大，吸收強(qiáng)的植物富集重金屬，實(shí)現(xiàn)植物吸收處理重金屬。例如，伴礦景天是一種Cd的超富集指物，具有利用生物量大，吸收能力強(qiáng)，既經(jīng)濟(jì)喲高效的特點(diǎn)，可以利用其處理受重金屬Zn-Cd復(fù)合污染的土壤，里氏木霉FSl0．C具有強(qiáng)化伴礦景天修復(fù)Cd污染土壤的應(yīng)用潛力，我們可以利用其提高Cd修復(fù)效率。【7】
除此之外還有一種草也具有此效果，環(huán)境中鋅、鎘濃度制約了他們的的協(xié)調(diào)作用效果．二者濃度差異越大抑制效果越明顯，而只有當(dāng)環(huán)境中鋅、鎘濃度均高時(shí)協(xié)同效應(yīng)才會出現(xiàn)．黑麥草是一種有較強(qiáng)的再生能力，易于種植獲得，抗病害強(qiáng)的超富集植物，其地上部分對Cd吸收量較大，可以利用其對土壤中的Zn-Cd進(jìn)行處理?！?】
雜草龍葵是一種Cd超積累植物，利用盆栽試驗(yàn)得出的結(jié)果顯示，在Cd污染水平低于25mg／kg，龍葵莖及葉的Cd含量分別超過了100mg／kg，這表明其對Cd有超強(qiáng)的富集能力，并且地上部分大于根部，與對照相比，植物生長良好，相對其他超富集植物有很大的優(yōu)勢，是較理想的超積累植物資源?！?】
球果薄菜對Cd有超富集能力對As有一定的排斥作用，說明球果薄菜對Cd-As復(fù)合污染有較強(qiáng)的耐性機(jī)制，可利用其修復(fù)Cd-As復(fù)合污?！?0】農(nóng)田雜草型超富集植物的球果菜具有野生植物的性和栽培特征，生態(tài)適應(yīng)性和競爭能力都很強(qiáng)，生長快速，光合作用效率高，生長周期短，抗逆性和抗蟲害能力強(qiáng)，具有一般超富集植物無法比擬的優(yōu)勢，是修復(fù)Cd-As復(fù)合污染土壤比較理想的材料．
我們話可以利用一些較為經(jīng)濟(jì)的作物作為Cd的修復(fù)作物，例如油菜花、苧麻等。我國眾多的油菜花資源，即可食用也可作為觀賞，提供經(jīng)濟(jì)價(jià)值，我們可以篩選出大量吸收Cd的油菜花進(jìn)行種植，修復(fù)土壤中Cd的污染.此外苧麻具有一定的醫(yī)用價(jià)值和水土保持的作用，利用其對Cd的富集作用，進(jìn)行吸收土壤中的Cd,將其吸收的Cd進(jìn)行提取，然后利用其制作藥。[11]
3總結(jié)
隨著人們的知識文化不斷地提高，環(huán)境的惡化，資源短缺，人們對環(huán)境的重視度不斷提高，凈化治理Cd污染已經(jīng)不容遲緩。我國人才眾多，人們已經(jīng)在尋找最經(jīng)濟(jì)適用的方法，發(fā)現(xiàn)大量的超富集Cd的污染物，為我國土Cd污染治理奠定良好的基礎(chǔ)，加快我國環(huán)境治理的步伐。但是目前我國的很多污染治理實(shí)驗(yàn)大多數(shù)都只是停留在實(shí)驗(yàn)室階段，沒有真正的規(guī)?；?，商業(yè)化，在實(shí)際處理中還存在很多的不足，相比一些發(fā)達(dá)國家稍顯不足。希望在不久的將來我國的Cd污染處理技術(shù)能夠站在世界的最前沿，早日實(shí)現(xiàn)Cd污染處理的規(guī)模化、高效化、實(shí)用性以及經(jīng)濟(jì)效益。
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