Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2019, 7(3), 220-225
Published Online July 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/382803592.html,/journal/hjss
https://https://www.doczj.com/doc/382803592.html,/10.12677/hjss.2019.73027
Research Progress of Soil Passivation
Technology in Cadmium Contaminated
Farmland
Yuanyu Liang, Xiaoli Wang*, Fang Yang
College of Agricultural, Guizhou University, Guiyang Guizhou
Received: Jun. 14th, 2019; accepted: Jul. 5th, 2019; published: Jul. 12th, 2019
Abstract
With the advent of science and technology society, modern industry and agriculture are develop-ing rapidly with each passing day. As a result, heavy metals have gradually penetrated into the soil environment, causing huge pollution to the ecological environment. The heavy metal cadmium is the most serious pollution in farmland soil and the most significant element exceeding the stan-dard in agricultural products. It described in the paper that the current commonly used repair method of farmland soil pollution, shows that passivation repair material is by changing the soil, PH, generate precipitation, adsorption and ion exchange, organic ligand complex, ion competition, etc., to reduce the soil effective state of cadmium content and biological effectiveness. This paper expounds the passivation repair mechanism of soil cadmium pollution as well as the influence factors of passivation effect of repair, and briefly summarizes the common passixator on market at present.
Keywords
Cadmium Pollution, Passivation Technology, Passivation Mechanism, Passivating Agent
镉污染农田土壤钝化技术研究进展
梁远宇，王小利*，杨芳
贵州大学农学院，贵州贵阳
收稿日期：2019年6月14日；录用日期：2019年7月5日；发布日期：2019年7月12日
*通讯作者。
梁远宇 等
摘 要
随着科技社会的到来，现代工农业日新月异飞速发展，使得重金属渐渐地渗透到了土壤环境当中，对生态环境造成巨大的污染。而重金属镉是在农田土壤中污染最严重在农产品中超标最显著的元素，对镉污染农田土壤的修复研究迫在眉睫。本文叙述了我国土壤污染现状、当前常用的修复污染农田土壤的方法、钝化修复技术的作用机理及钝化效果影响因素和农田土壤镉污染常用钝化剂，总结了钝化修复材料降低土壤有效态镉的含量和生物有效性的主要途径：改变土壤的pH 、生成沉淀、吸附与离子交换、有机配位络合、离子竞争等。并进一步阐述了钝化修复农田土壤镉污染的作用机理以及钝化修复效果的影响因素，为镉污染农田土壤的钝化技术修复提供理论参考。
关键词
镉污染，钝化技术，钝化机理，钝化剂
Copyright ? 2019 by author(s) and Hans Publishers Inc. This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY). https://www.doczj.com/doc/382803592.html,/licenses/by/4.0/
1. 我国土壤污染现状
农田土壤的重金属污染主要是指Pb 、Hg 、Zn 、Cr 、Cd 等一些重金属元素在农田土壤中的含量超过原有土壤的背景值，会造成土壤肥力的退化，作物的产量品质下降，生态环境的破坏，以及对人类健康造成一定危害的现象[1]。重金属来源广泛，可以通过开采与冶炼、化肥与农药施用、金属加工工艺、电池制造产业、造纸工业、制革厂、汽车尾气排放、固体废物随意堆放、污水灌溉及污泥施肥等活动进入到水体、大气和土壤中[2]。土壤重金属污染具有隐蔽性、潜伏性、积累性和长期性等特点[3]，土壤重金属污染在全球范围内普遍存在且日益严重。
据我国2017年我国土壤污染状况调查公报显示[4]，我国土壤中各种污染物超标点位占调查总点位的 16.1%；而耕地土壤重金属的点位超标率高达19.4%，其中镉的点位超标率为7.0%，居我国土壤重金属污染物的首位。农田土壤中的镉的来源很多。其主要的来源是人类的生产活动带来的。工业生产中三废的乱排乱放，农业生产中的化肥农药的过度使用，都使得土壤中镉不断富集不断加剧对土壤的污染。未经处理过的污水污泥作为农田灌溉水有机肥来源是目前部分地区镉污染严峻形势的罪魁祸首，因为这些镉进入土壤后是很难由土壤自身的净化作用来消除和减缓镉污染带来的对土壤及人体影响的[5]。会长期的存在并且严重威胁生态系统的完整性[6]，引起粮食安全问题和人类健康问题[7]。所以对重金属镉的修复一直是重金属污染治理的工作重心之一。
农田土壤的镉污染会导致作物可食部镉累积，农作物的根系对镉具有较强的吸收作用。植物可将土壤中的镉吸收并存储于植物器官内。作物中积累的镉，会对作物细胞膜产生损害，并降低作物的新陈代谢能力，甚至产生某些毒害[8]。镉是人体内的非必须微量元素。镉可以通过消化道和呼吸道等途径被人体吸收，人体内的镉90%来源于日常饮食。研究发现人体内的镉会随着年龄的增加而不断累积[9]。镉会对人体产生很严重的危害，长期食用轻微镉超标的食品会导致人体镉累积并产生毒性，镉作用于人体会致畸、致癌、致突变，可能引发癌症、关节炎、肺气肿、肾小管坏死、痛痛病等疾病[6]。常见的修复方法一般可分为物理修复方法、化学修复方法及生物修复方法和农业生态修复方法[1]。化学钝化修复技术Open Access
梁远宇等
因其投入低、使用方法较简单，方式多样极少、对农业生产影响较小，修复效果好见效快等优点。被广泛应用于重金属污染的农田土壤修复[10]。也是当前环保部门、农业部门着重研究的课题之一。
随着镉污染形势的日益严峻，人们对于镉污染的关注度也逐渐增加，目前形成了较多的关于镉修复的技术，但是在选择修复方法之前，应该先对镉污染农田土壤的调查和评估。分析土壤理化性质、镉含量及对农产品安全性的影响程度[11]等。以确定合适的修复方法，做到因地制宜，节约成本，合理规划[12]。
2. 钝化修复技术的作用机理及钝化效果影响因素
2.1. 钝化修复技术的作用机理
在已经受到污染的土壤中即使添加钝化剂也不能使得重金属元素从土壤中忽然消失，主要目的是对重金属的形态分布造成影响，将可提取态重金属转化为残渣态，便能有效的减少农田土壤的重金属污染
[13]，使人类健康得到有效的保障。钝化技术的机理主要是通过改变土壤性状来降低土壤中镉的活性，一
般包括沉淀固定、吸附及离子交换、离子拮抗、螯合等作用[14]。但对多数钝化剂而言其作用机理往往不是单一的，常常是由多种机理共同作用[15]。
1) 沉淀固定作用
大部分钝化剂是通过沉淀固定作用来降低土壤中镉的有效性[16]。在土壤中施用石灰等碱性物质时(包括石灰、生物质炭、白云石等)可明显提高土壤PH，减少土壤中有效镉含量。在土壤中施入含有碳酸根离子、硅酸根离子、氢氧根离子等钝化剂时，镉离子可与这些阴离子发生作用生成难溶的碳酸镉、硅酸镉、氢氧化镉等沉淀，使镉从有效态转换成无效态，可以减少作物对镉的吸收，减缓土壤镉污染。例如，钙镁磷肥中磷酸根离子可与镉离子结合，生成磷酸盐沉淀[17]。
2) 吸附及离子交换作用
粘土矿物的离子交换能力很强，它们可以通过离子交换和专性吸附等途径来将镉离子吸持住，让土壤中的有效态镉明显降低，如沸石可提高农田土壤的PH，降低土壤中镉的生物有效性，起到钝化农田土壤中镉离子的作用[18]。由于有机质的比表面积大、交换能力强。所以我们施用有机物料也可以增加对重金属镉的吸附[19]。
3) 离子拮抗作用
农田土壤是一个含有各种重金属元素的大环境，这些多种多样的重金属彼此之间会相互作用影响彼此的生物有效性。部分研究[20]证实：Pb与Cd之间存在竞争吸附作用，且吸附能力较强的金属会促使另一种金属留在弱的结合位点。Zn、Cd在元素周期表中属于第二副族，二者大队化学性质相似，在自然界中总是结伴而生，当农田土壤中Zn、Cd浓度相差较大时，Zn、Cd会表现为相互抑制[21]。镉离子与锌离子有相似的外层电子结构，两者可以互相竞争进入生物细胞上的结合位点，因此，在玉米幼苗时期施加锌可有效抑制玉米对镉的吸收。一般常用的镉拮抗物质有硫酸锌、稀土镧等。石灰中的钙离子也能与镉离子发生拮抗作用，降低土壤Cd2+的有效性[20][22]。
4) 有机络合作用
农田土壤中有有机物质进入时，有机物质中大量的氨基、酮基、羟基及硫醚等有机配位体，可以与镉等重金属离子络合成难溶的络合物，抑制重金属离子的生物有效性[23]。特别是以经腐熟的有机质可与镉形成具有一定稳定结构的金属有机络合物而提高镉的吸附量[24]。腐殖酸能使土壤PH值降低，使重金属镉溶解并与镉形成稳定的、不易被生物吸收的氯-镉络合物。可以提高修复效率[25]。
2.2. 钝化修复效果的影响因素
重金属污染土壤的钝化修复效果，主要与土壤本身的理化性质和钝化剂种类用量有关。如生物炭是
梁远宇等
一种含碳量高、孔隙密度大、吸附能力强的多用途材料[22]，能明显减少土壤中有效态镉的含量，减少作物对重金属镉的吸收[26]。但生物炭的实际钝化效果因生物炭类型、土壤类型、作物种类等条件的不同而不同。土壤本身的PH、土壤氧化还原电位、阳离子交换量、有机质含量、植物的类型等均对钝化效果影响较大[13]。
土壤氧化还原电位主要取决于土壤体内的水汽比例，对重金属的环境毒性有显著影响[27]。大部分重金属元素属于亲硫元素，在低的氧化还原环境下易生成难溶性硫化物，降低毒性和危害[28]。在土壤PH 值一定时单位质量的干燥土壤与土壤溶液进行交换的阳离子的数目为土壤的阳离子交换当量。当其他的条件相似时，改良剂对重金属产生的钝化修复效果随阳离子交换量的增加而增强。土壤中含有的有机质利用络合作用、静电吸附影响重金属的环境毒性，并且对重金属的有机结合态的含量具有明显的影响作用。农田生态系统受到较多的人为因素的干扰，农作物是农田生态系统中的重要组成，并且与土壤中含有的重金属具有紧密的联系。农作物的根部会分泌金属螯合物、金属还原蛋白酶，或释放质子使根部的土壤酸化，从而使土壤中含有的重金属被溶解[19]。所以作物的类型也是影响钝化修复效果的重要原因之一。
不同的钝化材料对重金属钝化修复机理不同，钝化效果也有差异[27]。施用海泡石和磷酸盐，通过提高土壤PH值、物理化学吸附以及生成矿物沉淀等作用，促进污染土壤中镉由交换态向残渣态转化，从而显著降低镉的生物有效性和有效镉的迁移能力[15]。
3. 农田土壤镉污染常用钝化剂
3.1. 无机材料对农田土壤镉污染的钝化修复
施加部分含有硅钙物质的无机材料可以提高土壤中的PH值，可以更大强度的吸附重金属离子镉[5] [29]；硅钙物质可以和镉离子形成一些重金属碳酸盐、硅酸盐沉淀等，降低镉在农田土壤中的可移动性和生物有效性，有效减轻镉污染。但是如果长期施用硅钙物质，会破坏农田土壤团粒结构、使土壤中有机质分解过快、养分流失严重，对作物产生一定程度的毒害。而在土壤中加入石灰、钙镁磷肥等无机材料也可以达到相似的钝化镉的效果，还能为酸性缺钙农田土壤补充钙元素，增强土壤的养分[30]。施入含磷物质进入重金属污染的农田土壤，这些物质可以通过离子交换、沉淀等作用来减少植物对镉的吸收积累[20]，有效控制农作物中的镉含量，从而使作物免受毒害。磷灰石和草酸活化磷灰石都可减少镉在污染农田土壤中的流动性显著降低可交换态镉。但是在酸性农田土壤中施用含磷物质[31]，使用过量的含磷物质可能会引起磷流失而导致水体富营养化，会诱导作物缺锌而降低作物产量。且含磷物质中可能含有其他的重金属(如过磷酸钙等)，施入农田土壤中而形成二次污染，因此施用前充分考虑。黏土矿物通过吸附、离子交换等作用修复镉污染土壤，有便宜、不破坏土壤结构等优势[16]，但是黏土矿物与土壤在农田土壤中不易分离，被固定的镉可能会重新释放出来造成二次污染，所以在施用应根据染农田土壤实际情况，选择适宜黏土矿物材料，以期达到最佳的钝化修复效果。
3.2. 有机材料对农田土壤镉污染的钝化修复
有机肥含有丰富的有机质，可改善并提高农田土壤肥力，可与镉形成不溶性镉–有机复合物等而减少土壤中重金属镉有效态含量，降低镉的生物有效性[5]。虽然现在有机肥的前景广大，但是随着工农业的飞速发展，养殖场的动物粪肥由于饲料添加剂的使用，有部分重金属会随着有机肥的施入而对土壤形成进一步的污染，所以在大规模施用有机肥之前应该对有机肥的成分进行检测，尽量避免造成的土壤污染。在农业生产中的各种废弃物中都含有大量的植物纤维[32]，比如各种农作物的秸秆，或者农作物生长阶段的枯枝落叶，都能与重金属产生络合作用，形成金属有机络合物。我们在选择用农业废弃物来减轻
梁远宇等
土壤镉污染的时候应该选择未被重金属污染的农业废弃物[33]。
3.3. 复合材料对农田土壤镉污染的钝化修复
无机–无机复合材料用来固定重金属镉也是现今研究较多的热点之一。其中最常见的是黏土矿物——硅钙物质复合、黏土矿物——磷肥复合，可以通过吸附作用、沉淀作用与离子交换作用等物理化学作用来固定住土壤中重金属，且在目前拥有有较好的钝化效果[34]。我们在用这种材料钝化土壤中的重金属时应该选取没有被工业污染的材料避免引起土壤的二次污染。有机–无机复合钝化材料主要是以生产生活中的污泥、堆肥为主，这种材料一般是纤维状结构、含有大量的极性基团，可以有效的钝化土壤中重金属镉，降低镉生物有效性[35]，减轻镉对环境的污染。但这种有机–无机复合材料本身含有重金属成分，所以我们在施用之前应该对其含量进行测定。有机—有机复合材料是一种有许多羧基、羟基功能基团的可引起土壤镉形态发生改变钝化镉的活性的有效抑制剂。但随着时间的推移，有机钝化材料与土壤矿物组分发生交互作用，土壤中镉可能会被重新释放出来，导致土壤中钝化的镉重新活化[36]。所以我们在采用复合材料来钝化土壤镉的同时必须严格检测其原本的重金属含量，不能给土壤带去二次污染[26]，使钝化效果得到最大程度的保持。
4. 结语与展望
农田土壤中镉污染具有严重危害性，且污染来源广泛。对镉污染治理最直接的措施还是从源头上切断污染源，加强对相关企业的排查和废弃物的监管，阻止污染物进入周围环境，才能真正控制镉污染。
钝化修复技术由于只能改变土壤中镉的存在形态，并不能减少在土壤中的总量，如果在特定情况下镉可能会被再次活化，难以达到永久性修复的目的。因此，钝化修复技术仅适用于中低程度镉污染的地区。
随着我国农田土壤重金属污染面积的增加，寻找切实可行的处置方法刻不容缓。从国内外的研究与实践来看，钝化修复技术可以较好地固定土壤中重金属镉，降低土壤中重金属镉的活性，但是钝化技术在实际应用中尚有一些需要深入研究的问题。钝化剂的过量使用会造成土壤质量下降且存在二次污染的风险。所以土壤重金属镉污染治理的关键就在于研发多种持续有效且经济环保的土壤重金属钝化剂，以及选择合适的土壤修复方法，并且将研发成果转化为产品以提供市场需求。在接下来的研究过程中我们应该综合利用各种现代分析技术，深入到分子水平对钝化机制作出解释，对长期修复效应进行相关评估。
基金项目
国家自然科学基金(31860160, 41361064)。
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土壤镉污染的治理方法 目前，镉污染治理方法的研究概括起来，主要有四种治理措施。 1、工程治理方法 工程治理是指用物理或物理化学的原理来治理土壤锅污染。土壤中镉元素的形态是可逆的。随着酸性污水的侵袭，被固定的镉又被活化为交换态。因此对锅污染土壤最彻底的改良方法是铲除其表土。如沈阳张士灌区对土壤锅污染的改良方法，根据镉元素在土壤中的分布状况，铲除表土5-10cm，即可使米镉下降25%-30%，铲土15-30 cm，米镉下降50%，但需要一定量投资，其效果更佳。此外还可以在污染的土壤上加上未污染的新土或将污染的土壤移走换上新土等。以上措施具有效果彻底、稳定等优点，但实施复杂、治理费用高和易引起土壤肥力降低等缺点。 2、生物治理方法 生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良镉污染。主要有：动物治理：①利用土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的镉。②生物治理：利用土壤中的某些微生物对镉产生吸收、沉淀、氧化和还原等作用，降低土壤中镉形成难溶磷酸盐；原核生物(细菌、放线茵)比真核生物(真菌)对镉更敏感，格兰氏阳性菌可吸收镉。 3、化学治理方法 化学治理就是向污染土壤投入改良剂、抑制剂，增加土壤有机质、阳离子代换量和粘粒的含量，改变pH、Eh和电导等理化性质，使土
壤锅发生氧化、还原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低锅的生物有效性。①施用石灰，此法提高土壤PH，又增加了土壤表面对镉的吸附，使镉的毒性降低，是抑制植株吸收镉的有效措施。②施加有机物(OM)，增大土壤的吸附能力或生成CdS沉淀，从而减轻危害。 ③化学沉淀方便简单，实际应用较多，如在水田条件下施正磷酸盐化合物使之形成沉淀。例如沉淀法就是指土壤溶液中金属阳离子在介质发生改变(PH、OH- 、S042-、等)时，形成金属的沉淀物而降低土壤镉的污染，如向土壤中投放钢渣易被氧化成铁的氧化物，对镉的离子有吸附和共沉淀作用，从而使镉固定。④离子拮抗利用，Mn2+、Ca2+等阳离子对C d2+的拮抗作用，可减少植物对福的吸收。此外，电动修复镉污染土壤也是一个比较良好的方法，Marceau等研究了小规模的镉污染土壤的电动修复，用硫酸控制阴极区的酸度，提高镉溶出率，经过3000多小时的电动修复，镉的起始浓度为882 mg/kg 污染土壤，最终98. 5%的镉清除，效果较好。化学治理措施优点是治理效果和费用都适中，缺点是容易再度活化。 4农业治理方法 农业治理是因地制宜的改变一些耕作管理制度减轻锅的危害，在污染土壤种植不进入食物链的植物。主要途径有:①通过控制土壤水分来调节其氧化还原电位(Eh)，达到降低镉污染的目的；②在不影响土壤供肥的情况下，选择最能降低土壤锅污染的化肥；③曾施有机肥固定土壤中锅的化合物以降低土壤锅的污染；④选择抗污染的植物和不在镉污染的土壤种植进入食物链的植物。例如在含镉
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 承诺书 我们仔细阅读了中国大学生数学建模竞赛的竞赛规则. 我们完全明白，在竞赛开始后参赛队员不能以任何方式（包括电话、电子邮 件、网上咨询等）与队外的任何人（包括指导教师）研究、讨论与赛题有关的问 题。 我们知道，抄袭别人的成果是违反竞赛规则的, 如果引用别人的成果或其他 公开的资料（包括网上查到的资料），必须按照规定的参考文献的表述方式在正 文引用处和参考文献中明确列出。 我们郑重承诺，严格遵守竞赛规则，以保证竞赛的公正、公平性。如有违反 竞赛规则的行为，我们将受到严肃处理。 我们参赛选择的题号是（从A/B/C/D中选择一项填写）： A 我们的参赛报名号为（如果赛区设置报名号的话）： 所属学校（请填写完整的全名）：重庆交通大学 参赛队员 (打印并签名) ：1. 陈训教 2. 范雷 3. 陈芮 指导教师或指导教师组负责人 (打印并签名)：胡小虎 日期：2011 年9 月 12日赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）：
2011高教社杯全国大学生数学建模竞赛 编号专用页 赛区评阅编号（由赛区组委会评阅前进行编号）： 评 阅 人 评 分 备 注 全国统一编号（由赛区组委会送交全国前编号）： 全国评阅编号（由全国组委会评阅前进行编号）：
城市表层土壤重金属污染分析 摘要 本文针对城市表层土壤重金属污染做出了详细的分析，对于本题中所提出的问题一，我们利用MATLAB软件对所给的数值进行空间作图，然后分别作出了八种重金属元素的空间分布特征，然后，我们利用综合指数（内梅罗指数）评价的方法，对五个区域进行了综合评价，得出结果令人满意。对于问题二，我们根据第一问和题目所给的数据进行综合分析，得出了重金属污染的主要原因来自于交通区含铅为主的大量排放，和工业区污水的大量排放等等。对于问题三，我们通过对问题一中的八张重金属元素空间分布的图可以看出，发现大多数金属都呈中心发散性传播，同时经过分析，我们发现，如果考虑大气传播和固态传播，很难得出结论，在交通区，由于是汽车尾气造成的传播，发现重金属的传播无规律可循等，所以，我们考虑液态形式的传播，以针对地表水污染物的物理运动过程，以偏微分方程为建模基础，通过和假设和模型参数的估计，得出了可能污染源位置，最后，我们对模型进行了稳定性检验即灵敏性分析和拟合检验，发现在参数变化在10%左右，模型的稳定性良好。最后我们全面分析了模型的优缺点，，最后可以用MATLAB软件得出相应的结果。为更好地研究城市地质环境的演变模式，测定污染源范围还应收集该地区的每年生活、工业等重要污染源的垃圾排放量，地下水流动方向以及每年的生物降解量，降雨量对重金属元素扩散的影响。一但有污染证据，我们可以在该污染源附近沿地下水流动方向设定更多采样点，由此，我们可以构造一个三维公式来计算污染物质浓度的浮动就可以模拟三维空间内的重金属分布影响。 关键字：表层土壤重金属污染 MATLAB 内梅罗指数偏微分方程稳定性检验灵敏性分析地质演变生物降解量
我国土壤中镉污染的研究进展 摘要：在大量研究资料的基础上，对目前受关注程度较高的镉（Cd）污染进行了概述，简要分析了国内土壤Cd污染状况；并对土壤重金属污染的一般治理方法进行了论述，在此基础上对生态修复理论进行了探讨。 关键词：土壤；镉污染；修复方法；生态修复 1 引言 当今世界环境污染问题已成为全世界最受关注的问题之一，而土壤中重金属的污染已是全球面临的重大环境污染之一。土壤重金属因其特有的生物的毒性和已积累性，对生态系统和人类的健康已构成严重的威胁，其中重金属镉更易被农作物吸收和积累，并通过食物链富集，进而对农产品品质安全和人类健康安全构成威胁。农产品质量不仅关系到城乡居民健康、营养与安全，而且关系到为我国农业与食品的国际竞争力。据研究表明我国农田土壤中的重金属含量持续增加，蔬菜地土壤受重金属的污染日益严重胡超[1]。 目前针对土壤重金属污染的治理，以修复被污染土壤为目的的技术体系主要有：①农业生态工程措施，即在被污染的土壤上种植不进入食物链的植物，或者栽植观赏苗木、铺设草皮等；②土壤改良措施，包括排土、客土、淋洗、增加土壤有机物、施加土壤改良剂等；③现代物理化学方法，如污染土壤固化、玻璃化、热处理；④生物修复（净化），即利用特殊植物或微生物体系清除土壤和水体中的污染物或降低污染物的毒性，使受污环境得到恢复。这些治理途径都有各自的优点和不足。利用客土、淋洗等各种物理、化学方法进行重金属污染土壤修复耗能大，操作费用高，对环境存在一定的二次污染性。而相应的利用生物修复技术则成本低、回收和处理富集重金属的植物较为容易，且在清理土壤重金属污染物的同时，可清除土壤周围大气和水体中的污染物，有较高的环境美化价值，有利于生态环境改善[2]。自20世纪90年代以来，植物修复技术已成为环境污染治理研究领域的一个前沿课题。植物修复过程依赖于植物的能力从而吸收和代谢毒性较低的污染物。不同的植物对污染物的吸收、积累和降解能力不同。植物的生长率和生物量是决定了该种植物能否被选为植物修复的植物，以及它们对污染物有一定的承受力和生物积累，它们根区的深度，和它们潜在的蒸腾能力。用于植物修复的植物不仅要有积累，降解或挥发污染物，但也应该有在不同的条件下迅速成长的能力。 2 我国土壤中镉污染状况 随着工业迅猛发展,大量的重金属严重污染了农田。我国大多数城市近郊土壤都受到了
分区治理耕地镉污染 土壤，就在我们的脚下，日日支撑着我们的衣食住行。但在社会高度发达的今天，土壤离大多数人似乎已经很远很远。但近些年来，粮食的重金属超标问题频繁出现于报端，土壤问题也渐渐走入人们的视野，土壤学也因此变成了一门“显学”。 去年春天，面对律师的质询，环保部因声称土壤污染数据是“国家秘密”而饱受非议。 4月17日，环境保护部和国土资源部联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》在经过一年多的漫长等待后终于横空而出。随后，中外媒体争相报道，环保业界也力图嗅出产业良机。 此次公布虽然短短数页，但饱含高度浓缩的信息和数据。此次公布宣告土壤污染不再是“国家秘密”，政府开始正视粮食安全问题，重视土壤污染问题，同时将开启土壤污染治理。 纵观这些报道，一些误解和不明之处还比较多。笔者特做简单解析，以期这一公报得到更多人的理解。 第一，样点超标率不等同于面积超标率。 公报出台后，很多媒体都以中国大陆有1/5的耕地遭受污染为题进行了醒目报道，但连卫报都难免误读，其标题
为“One fifth of China's farmland polluted”（五分之一的中国耕地遭到污染），副标题对此做了进一步解释。事实上，公报在最后的注释中明确标注了“点位超标率是指土壤超标点位的数量占调查点位总数量的比例”。由于此次调查的网格精度为8km x 8km，其调查的精度难以换算为面积来表达。 日本和中国台湾的调查经验有助于我们理解本次土壤污染的调查。日本的土壤调查分为“概查”和“详查”。“概况调查”针对全国农田，水田按照1000公顷一个点，旱地按2000公顷一个点的比例进行以掌握农用地土壤有无污染。“详细调查”以2.5公顷(长宽约各160米)取一个点。中国台湾将土壤污染调查分为四个阶段，第一阶段以1600公顷为1单位网格,第二阶段以25公顷为1单位网格，第三阶段针对中样区（25公顷）调查结果之重金属含量偏高地区或认定有污染地区，再以1公顷为一采样单位进行更细密调查,第四阶段对第三阶段调查结果达第5级以上之地区继续定期监测及调查，并追查污染源。 本次公报公布的样点精度（8km ×8km，即64平方公里一个点）远远大于日本和中国台湾最初的调查精度，土壤污染的污染源多样，污染在时间空间上具有高度不均性的特征。因此样点超标率远远不能等同于面积超标率，理解公报必须深刻理解这一点。 第二，南方土壤污染并不重于北方。
《镉污染土壤修复技术研究进展_易泽夫》 简单描述了镉污染对粮食安全、生活环境和人体健康的危害；详细介绍了国内外包括农业生态修复、物理修复、化学修复和生物修复在内的镉污染土壤修复技术的概念、优势及制约因素；着重阐明了植物修复技术的研究现状和应用前景，为镉污染土壤修复提供参考和基础。 镉污染土壤修复的复杂性和高难度使得目前尚无一种真正稳定高效的修复技术能满足现实生产的需求；物理修复和化学修复能较快实现土壤中镉含量的降低，但其仅改变了土壤中镉的存在形式而没有将其彻底清除，往往还存在成本昂贵、工程量巨大、二次环境污染的问题；动物修复和微生物修复作为一种绿色修复技术相比于其他修复方式具有经济、方便、不改变土壤固有理化性质的特点，但其修复速度慢、见效时间长、对土壤环境要求高的问题限制了其大面积的推广应用。利用植物修复被镉污染的环境，不仅成本低廉，而且有良好的综合生态效益，尤其适合大面积推广。寻求更多的镉污染超积累植物资源，研究镉超积累植物与根际微生物共存体系，利用分子生物学和基因工程克服镉污染超积累植物自身的生物学缺陷，从而彻底实现镉污染土壤修复的高效、稳定、绿色是研究的主要方向。 《棉秆炭对镉污染土壤的修复效果_周建斌》 采用盆栽方法，研究了棉秆炭对镉污染土壤的修复效果及对镉污染土壤上小白菜(Brassica chinensis)镉吸收的影响。结果表明：以微孔为主的棉秆炭能够通过吸附或共沉淀作用降低土壤中镉的生物有效性。在轻度镉污染时，棉秆炭处理土壤对镉的吸附速率较快，随着镉污染程度的增加，吸附速率逐渐减慢，吸附量逐渐增加。棉秆炭能够明显降低镉污染土壤上小白菜可食部和根部的镉积累量，可食部镉质量分数降低49.43%~68.29 %，根部降低64.14%~77.66 %，说明棉秆炭具有修复土壤镉污染，降低蔬菜镉含量的作用，可提高蔬菜品质。
Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2019, 7(3), 220-225 Published Online July 2019 in Hans. https://www.doczj.com/doc/382803592.html,/journal/hjss https://https://www.doczj.com/doc/382803592.html,/10.12677/hjss.2019.73027 Research Progress of Soil Passivation Technology in Cadmium Contaminated Farmland Yuanyu Liang, Xiaoli Wang*, Fang Yang College of Agricultural, Guizhou University, Guiyang Guizhou Received: Jun. 14th, 2019; accepted: Jul. 5th, 2019; published: Jul. 12th, 2019 Abstract With the advent of science and technology society, modern industry and agriculture are develop-ing rapidly with each passing day. As a result, heavy metals have gradually penetrated into the soil environment, causing huge pollution to the ecological environment. The heavy metal cadmium is the most serious pollution in farmland soil and the most significant element exceeding the stan-dard in agricultural products. It described in the paper that the current commonly used repair method of farmland soil pollution, shows that passivation repair material is by changing the soil, PH, generate precipitation, adsorption and ion exchange, organic ligand complex, ion competition, etc., to reduce the soil effective state of cadmium content and biological effectiveness. This paper expounds the passivation repair mechanism of soil cadmium pollution as well as the influence factors of passivation effect of repair, and briefly summarizes the common passixator on market at present. Keywords Cadmium Pollution, Passivation Technology, Passivation Mechanism, Passivating Agent 镉污染农田土壤钝化技术研究进展 梁远宇，王小利*，杨芳 贵州大学农学院，贵州贵阳 收稿日期：2019年6月14日；录用日期：2019年7月5日；发布日期：2019年7月12日 *通讯作者。
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910351179.8 (22)申请日 2019.04.28 (71)申请人 北京建工环境修复股份有限公司 地址 100015 北京市朝阳区京顺东街6号院 16号楼 (72)发明人 王祺 郭丽莉 熊静 李书鹏 何玮淑 宋倩 王蓓丽 阎思诺 (74)专利代理机构 北京三聚阳光知识产权代理 有限公司 11250 代理人 李静 (51)Int.Cl. B09C 1/00(2006.01) B09C 1/08(2006.01) (54)发明名称 一种农田土壤重金属污染的修复方法 (57)摘要 本发明属于土壤保护技术领域，具体涉及一 种农田土壤重金属污染的修复方法。该方法采用 重金属钝化剂与土壤混合均匀，养护后种植第一 农作物，然后种植超富集植物，同时施加重金属 活化剂，再然后施加钝化剂，种植第二农作物后， 先施加重金属钝化剂可以有效降低重金属淋失 风险，同时避免重金属富集于农作物内，而后再 施用重金属活化剂，种植超富集植物，吸收重金 属，降低土壤中重金属的含量，植物根系未覆盖 范围内土壤中的重金属由于重金属钝化剂的存 在保持低淋失风险。本发明采用植物富集技术和 施加重金属钝化剂的方法既可以从根本上去除 重金属的问题，又可以在种植作物时对重金属进 行钝化处理， 提高了土壤的使用效率。权利要求书1页 说明书9页CN 110014032 A 2019.07.16 C N 110014032 A
权 利 要 求 书1/1页CN 110014032 A 1.一种农田土壤重金属污染的修复方法，其特征在于，包括以下步骤， 种植农作物前先将重金属钝化剂与土壤翻耕10-30cm混合均匀，养护12-17天； 春茬时期，种植第一农作物，待所述第一农作物收获后，种植超富集植物，同时施用重金属活化剂； 秋冬茬前收获超富集植物，然后再施加重金属钝化剂，翻耕10-30cm混合均匀，养护12-17天； 秋冬茬时期，种植第二农作物，收获所述第二农作物后，种植超富集植物的同时施加重金属活化剂或休耕至来年春茬前； 其中，所述超富集植物包括香根草、蓖麻、东南景天、龙葵、忍冬或密毛蕨；所述第一农作物包括小麦、蚕豆、玉米或大豆；所述第二农作物包括玉米、大豆、甘薯、谷子、花生或烟草。 2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化剂为改性蛭石、改性生物炭和改性海泡石中的至少一种。 3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述重金属钝化剂的用量为50-150kg/亩。 4.根据权利要求1-3任一项所述的方法，其特征在于，所述活化剂包括腐植酸、聚天门冬氨酸、聚谷氨酸、衣康酸、山梨糖醇、柠檬酸、微生物菌剂和促根剂； 所述促根剂包括亚氨基二琥珀酸、[9,9-二(2-乙基己基)-9H-芴-2,7-二基]二硼酸和4-硝基苯基-β-D-纤维二糖苷中的至少一种； 所述微生物菌剂包括枯草芽孢杆菌、绿木霉菌、地衣芽孢杆菌、尿素酶芽孢杆菌、酵母菌、假单胞菌中的至少一种。 5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述活化剂中各组分的质量分数为，20-25％腐殖酸、15-20％聚天门冬氨酸、15-20％聚谷氨酸、15-20％衣康酸、8-10％山梨糖醇、8-10％柠檬酸、3-5％微生物菌剂和0.5-2％促根剂。 6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述活化剂的制备方法包括，将25％腐殖酸、20％聚天门冬氨酸、15％聚谷氨酸、20％衣康酸、8％山梨糖醇、8％柠檬酸，干燥、研磨后过筛去杂质，用水溶解，加入0.5％促根剂，混匀分散，喷雾干燥后加入3.5％微生物菌剂，制得粉状重金属活化剂。 7.根据权利要求1-6任一项所述的方法，其特征在于，所述活化剂的用量为3-10kg/亩。 2
导读 我国农田土壤重金属污染格局多样，区域污染风险突出。发达国家对污染土壤的修复经验对我国具有借鉴意义。我国农田土壤重金属污染防治面临土壤重金属空间异质性强、土壤类型及农作物品种对重金属累积差异大、土壤酸化严重、土壤元素失衡、不科学的发展方式、土壤重金属累积趋势难以逆转、土壤—农作物重金属累积线性关系不显著，修复技术不完善、修复措施长期风险调控机制缺失等主要挑战。根据我国农田土壤污染防治现状及课题组工作基础，我们提出以预防为主、保护优先和风险管控为基本思路，建立土壤污染防治体系，通过“土壤环境质量调查、土壤污染源头管控、分类管理和土壤环境质量基准推导”等4个步骤推进农田土壤重金属污染防治工作。 农田土壤重金属污染关系农产品质量安全和农田生态系统健康，受到各国政府和科学家的广泛关注。我国农田土壤重金属污染形势严峻。根据2014年环境保护部和国土资源部发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国农田土壤点位超标率为19.4%，以Cd、Ni和Cu等重金属污染最为突出。据赵其国等估算，我国农田土壤重金属污染面积约为2×107hm2，每年受污染粮食多达1.2×107t，经济损失达2×1010元。宋伟等对近20 年来土壤重金属污染研究的整理显示，我国城市、城郊和农村均存在不同程度的农田重金属污染问题，涉及全国83.9%的省份和22.5%的地级市。Teng等和Li等对全国土壤重金属含量的监测显示农田土壤重金属污染类型在增
多，面积在扩大，程度在提高。赵其国和骆永明指出我国区域农田土壤重金属污染严重，以西南（云南、贵州等地），华中（湖南、江西等地），长江三角洲及珠江三角洲等地区较为突出。曾希柏等对湖南和广东等矿区周边农田的调查显示，样品超过现行土壤环境质量II 级标准的比例达到21.1%~62.3%。 对污染农田的治理修复可增加粮食产量，提高农产品质量安全，维护区域民众健康，其生态—社会—经济效益巨大。2016年5月，国务院印发了《土壤污染防治行动计划》（简称“土十条”），体现了国家对土壤重金属污染防治工作的重视。相对于水污染和大气污染，土壤污染隐蔽性强、自净能力差、风险累积时间长。如何解决土壤污染尤其是大面积的农田土壤重金属污染，是一个十分严峻且棘手的问题，也是各级管理部门有效实施“土十条”所必须面临的挑战。 当前国内土壤重金属污染研究主要集中在污染源解析，矿区周边土壤污染特征分析，健康风险评价及修复技术等多个方面，对我国土壤污染防治现状和应对策略目前仍缺乏全面细致的认识。本文基于国内外农田污染治理经验和研究团队多年工作基础，对我国农田土壤重金属污染防治面临的挑战和相应对策进行系统梳理，旨在为我国土壤污染防治工作的扎实推进及农田生态系统的良性运转提供科学支撑。 1. 国外农田土壤重金属污染防治经验 20世纪60年代，美国、欧洲（德国、法国和荷兰等）和日本等发达国家以重工业为主的经济发展模式引发了严重的土壤污染问题。其中日本因农田Cd污染引发的“痛痛病”受到国际社会的广泛关注。为应对农田土壤重金属污染这一世界性问题，发达国家很早便开展了相应的污染防治工作，并形成了较为完善的法律、法规、技术和工程等土壤污染防治管理体系。
土壤镉污染现状及其治理措施 发表时间：2019-02-27T11:10:35.630Z 来源：《防护工程》2018年第33期作者：贾琳琳 [导读] 目前，土壤污染问题日趋严重，其中土壤重金属污染由于较难察觉。 河北水文工程地质勘察院河北省石家庄市 050000 摘要：镉是一种有毒有害重金属,易在食物链中积累后进入人体,严重危害人类健康。20世纪初因食用镉污染大米,日本大面积爆发“痛痛病”,有关镉污染及防治研究引起全世界关注。本文综合国内外有关文献,对近年来有关研究工作进行了综述,以期推动镉污染防治的进一步发展。 关键词:土壤镉污染；现状；治理措施 引言：目前，土壤污染问题日趋严重，其中土壤重金属污染由于较难察觉，在物质循环和能量循环中难以分解，容易蓄积在土壤中，导致作物减产，并通过植物的根系吸收进入植物体内，再经过食物链的传递和富集而危害人体健康。土壤重金属污染以铅(P)和镉(Cd)为主，镉是生物生长发育过程的非必需元素，是自然界中对动植物和人体危害性最大的重金属种类之一。因此，分析我国土壤镉污染现状、区域和来源，以及治理土壤镉污染的各种修复技术，对了解我国镉污染现状及解决土壤镉污染引发的粮食安全问题具有重要意义。 1土壤中镉污染的现状 土壤作为开放的缓冲动力学体系，在与周围的环境进行物质和能量的交换过程中，不可避免地会有外源镉进入这个体系。镉对土壤的主要污染途径是工业废渣、废气中镉的扩散、沉降、累积，含镉废水灌溉农田，以及含镉农药、磷肥的大量施用。外来镉多富集在土壤的表层。在沈阳张士灌区土壤中，经污灌进入土壤中的镉的56．33%累积于土壤的表层，去表土15～30cm，可使稻米中的镉下降50%。我国有关农田镉污染的调查工作是20世纪70年代中、后期开始的，但至今未见镉污染总体状况的资料报道。何电源等在1987～1990年间对湖南省的农田污染状况进行了调查，结果发现，农田镉污染主要来源与工矿企业排放的废气和废水，在各类镉污染农田中5%～10%的面积减产严重。值得注意的是，我国镉污染多数是由于引用工业污水灌溉造成的。目前，我国污灌农田已扩大到1．4×107hm2，由于污灌不当对6．3×107hm2农田造成不同程度的污染，其中镉污染耕地1．3×104hm2，涉及11个省市25个地区，每年生产镉米(是指镉含量超过1mg/kg 的糙米，长期食用会引起骨痛病，因而禁止食用)5．0×107kg。如沈阳市张士灌区因污灌使2533hm2农田遭受镉污染(土壤镉含量≥1． 0mg/kg)，其中严重污染面积(可能产生的稻米镉含量≥1.0mg/kg的农田)占13%;江西大余县污灌引起的镉污染面积为5500hm2，其中严重污染面积占12%。另外，土壤中的作物受镉污染导致“镉米”的地区还有:上海的沙川灌区、广东的广州和韶关地区、广西的阳朔、湖南的衡阳等。在日本，受镉污染的农田有472125hm2，占重金属污染总面积的82%。 2土壤镉污染的治理方法 2.1物理方法 镉污染土壤的物理修复方法主要有排土、客土、深耕翻土等传统物理方法以及电修复技术、洗土法等。客土法就是将污染土壤铲除，换入未污染的土壤，去表土法就是将污染的表土移去等。传统的物理修复方法治理镉污染效果非常明显，如吴燕玉等在张士灌区调查时发现去除表层土可使稻米中镉含量降低50%。然而，这种方法需要耗费大量资金、人力物力，且移除的污染土壤又容易引起二次污染，因此难以在大面积治理上推广。电修复技术，是指在土壤外加一个直流电场，土壤重金属在电解、扩散、电渗、电泳等作用下流向土壤中的某个电极处，并通过工程收集系统收集起来进行处理的治理方法。胡宏韬等研究发现，当试验电压为0.5W/cm时，阳极附近土壤中镉的去除效率达到75.1%；淋滤法和洗土法是运用特定试剂与土壤重金属离子作用，然后从提取液中回收重金属，并循环利用提取液。据报道，美国曾应用淋滤法和洗土法成功地治理了包括镉在内的8种重金属，治理了2.0×104t污染的土壤，且重金属得到了回收和利用，而且整个治理过程中没有产生二次污染。 2.2化学方法 化学法治理土壤污染是指土壤中重金属镉可以通过化学反应来减少或降低。可以用化学溶液把镉从土壤中淋洗掉，降低土壤中镉含量。也可加入特定的络合剂，通过离子交换、吸附、沉淀等改变镉在土壤中的存在形态，生成沉淀物，大大减少作物对它的吸收。环保性有机肥具有大量的比表面积和官能团，在改善土壤酸碱性、增加土壤肥力的同时，还可促进土壤中重金属离子形成络合物，从而增加土壤对重金属的吸附能力，提高土壤对重金属的缓冲性，进而减少植物对其吸收的风险，阻止它进入食物链。镉的活性还受土壤酸碱性的影响，在酸性土壤中施用碱性改良剂，如石灰、碱性煤渣、钙镁磷肥、草炭、粉煤灰等，土壤pH值明显升高，一方面增加土壤表面负电荷对Cd吸附，另一方面可将Cd2+水解生成CdOH+，而CdOH+在土壤吸附点上的亲和力明显高于Cd2+，同时生成CdCO3沉淀，使其活性逐渐降低，进而有效降低作物对土壤镉的吸收。 2.3生物方法 生物治理是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良镉污染。主要有:①动物治理:利用土壤中的某些低等动物蚯蚓、鼠类等吸收土壤中的镉。②微生物治理:利用土壤中的某些微生物对镉产生吸收、沉淀、氧化和还原等作用,降低土壤中镉形成难溶磷酸盐;原核生物(细菌、放线茵)比真核生物(真菌)对镉更敏感,格兰氏阳性菌可吸收镉。③植物治理:利用某些植物能忍耐和超量积累某种重金属的特性来清除土壤中的镉;超积累植物目前已发现400多种,可吸收积累大量的镉,超积累植物积累镉的含量一般在0.1%以上;印度芥菜(Brassicajuncea)吸收镉为200mg/kg时出现黄化现象,并对镉富集为52倍;英国的高山莹属类等,可吸收高浓度的镉等。生物治理措施的优点是实施较简便、投资较少和对环境破坏小,缺点是治理效果不显著。 结束语 土壤镉污染问题是全球关注的环境热点问题之一，在亚洲镉污染尤其严重。经过大量专家的实验研究，已经找到许多方法调节土壤性能，减少作物对镉的吸附作用，如采取物理法、化学法和生物法等治理土壤镉污染问题。这些措施虽然已经比较成熟，但依然存在很多不确定因素，如大范围推广的时间成本、经济成本问题。土壤重金属污染防治不仅需要科学技术，更重要的是需要全人类、全社会的共同关注，一旦发现土壤被污染，各部门要密切配合，提出切实可行的治理方案。在研究土壤污染防控措施时，应根据镉污染物性质（浓度、种
镉污染报告 目录 1 镉污染现状分析 (1) 1.1 镉污染的来源 (1) 1.2 主要的镉污染类型 (1) 1.3 中国至今发生的镉事件 (2) 1.4 浙江省镉污染现状 (3) 1.4.1 浙江土壤镉污染地区 (3) 1.4.2 镉污染检测与研究 (3) 1.4.3 现行的监督 (5) 2 世界各国的标准 (6) 3 我国现行的问题 (7) 4 对策、建议 (7) 4.1 控制源头 (7) 4.2 应对污染措施 (8) 4.3 流通环节 (9) 4.4 监控环节 (9) 4.5 保障措施 (9) 4.6 惩罚措施 (10)
1 镉污染现状分析 1.1镉污染的来源 目前，根据中国的发展现状，镉污染的主要来源有（1）工业化结果：大规模的开矿，不合理的金属加工和不达标的污染物排放；（2）农业结果：主要形式有施用含有镉的农药和不合理的施用化肥、农用塑料薄膜的使用；（3）城市化结果：在城乡结合带处置城市垃圾；（4）商业化结果：含污染物的电子产品等充斥着整个市场，进口国外垃圾；（5）日常生活产生的镉污染：吸烟以及使用含镉的用品。1.2 主要的污染类型 1.2.1 土壤污染 据统计全世界每年向环境中释放的镉达到30000吨左右，其中82%-94%的镉会进入到土壤中。我国有关农田土壤镉污染的调查工作开始于20世纪70年代中后期，至今未见镉污染总体状况的资料报道。1980年中国农业环境报告中指出我国农田土壤中镉污染耕地面积为93332 hm。1989年有报道称，我国11个灌区遭受镉污染农田面积大120002 hm。2003年报道称我国镉污染耕地面积为1.33万公顷，并有11处污染区土壤镉含量达到了生产“镉米”的程度，每年生产5万吨。最近的估算称，中国镉污染耕地达到8000万亩左右，近10%被污染耕地含镉量超标26倍，黄河水系、淮河干流、滦河的镉超标率都在16%以上。 1.2.2 食品污染——稻米污染 在1992年时全国已经有不少地区出现生产“镉米”的现象。 在2007年，南京农业大学农业资源与生态环境研究所教授潘根兴和他的研究团队，在全国华东、东北、华中、西南、华南和华北6个地区的县级以上市场中，随机采购大米样品91个，结果表明10%左右的市售大米镉超标。研究还表明，中国稻米重金属污染以南方籼米为主，尤以湖南、江西等省份最为严重。 2011年，据《新世纪》周刊报道中的抽样调查显示，中国多地市场上约10%的大米中镉含量超标。主要是水稻受污染。据统计，现如今，中国已经有八千万亩种植水稻的耕地受到了金属镉的污染。 下图（图1）为中国大米污染不完全分布图，展示了中国受镉污
第46卷第4期土壤通报Vol . 46 , No . 4 2015 年 8 月Chinese Journal of Soil Science Aug . , 2015 土壤有机质对镉污染土壤修复的影响 宋波1，2，曾炜铨 1 （1. 桂林理工大学环境科学与工程学院，广西桂林 541004；2. 广西环境污染控制理论与技术重点实验室，广西桂林 541004） 摘要：镉是生物非必需具生物毒性元素，有机质作为修复镉污染土壤的重要改良剂之一而备受关注。土壤有机质通过对土壤理化性质、对镉的吸附-解析、络合作用、生物有效性作用影响镉污染土壤修复效果。主要阐述了土壤有机质对镉污染土壤修复的影响作用机制，探讨了有机质的适用条件、影响因子，分析了工程应用过程存在的问题，以期为重金属污染土壤修复技术研究提供新的思路。 关键词：有机质；镉；修复；吸附 中图分类号：X53文献标识码：A文章编号：0564- 3945(2015)01- 1018- 07 宋波，曾炜铨.土壤有机质对镉污染土壤修复的影响[J].土壤通报，2015，46（4）：1018- 1024SONG Bo, ZENG Wei- quan. Effects of Organic Matter on the Remediation of Cadmium- Contaminated Soil- A Review[J]. Chinese Journal of Soil Science, 2015, 46(4): 1018- 1024 在1980年中国农业环境报告中，我国镉污染农田面积达到9333 hm2，超过10000 hm2土壤中镉含量范围为 1 ~ 10 mg kg- 1，远远超过了国家土壤环境二级质量标准限定值0.3 mg kg- 1[1, 2]。镉是一种有毒痕量元素[3]，在联合国环境规划署和美国国家环境保护局（OEPA）优先污染物名单排名中分别列为首位、第六位[4, 5]。镉在土壤中蓄积性强、迁移能力强[6]，能影响深层土壤。土壤镉污染主要来源于矿业冶炼、工业废水及废弃物排放、含镉电镀材料与颜料的生产和使用。土壤镉进入人体的途径主要有三种方式[7]：（1）食物摄入；（2）皮 肤接触；（3）吸入大气中含镉颗粒，而土壤镉主要通过食物摄入威胁人体健康[8]。镉在人体中的半衰期长达20~40 年，可引发“骨痛病”和肾损害等症状，联合国粮农组织和世界卫生组织（FAO/WHO）建议正常成人每天摄镉量为59 ~ 71μg[9]。可见土壤镉污染问题极为严重，一旦土壤出现累积镉趋势，势必影响土壤微生物新陈代谢机制[10]，毒害农作物的生长，潜在威胁人体健康。随着城乡居民对生活健康质量安全性问题的理解 日益增强，对土壤质量安全问题更加重视。因此，如何修复镉污染土壤及其影响因子等问题备受国内外学者们的关注[11~13]。 重金属污染土壤的处置是一项耗资巨大而又艰巨的任务，为提高重金属污染土壤的修复效果，使用范围较为广泛的土壤改良剂主要包括有机类、无机类等材料[14~16]，其中，因有机质与土壤镉存在一定相关关系，对镉的亲电性较强[17, 18]，能够定量地测定土壤镉含量，又对镉污染土壤修复影响效果最佳及经济高效等优点而备受广泛关注与应用。目前能够系统介绍有机质对镉污染土壤的影响机理及其适用条件、影响因子的文献较少，鉴于此，本文通过相关文献整理、工作经验等途径系统地概述了有机质对镉污染土壤的影响机理、影响因子，评述了有机质在实际应用中存在的问题及展望。 1 土壤有机质的来源及组分 土壤有机质泛指土壤中主要来源于生命的物质，包括腐殖质、生物碳、可溶性碳和可氧化碳等。不同有 机质来源类型对镉在土壤中的生物有效性影响存在差异，按其来源可分为外源有机质与内源有机质两类：外源有机质主要指通过施肥、堆肥等方式获取的含有较多有机质的有机物料（如猪、鸡粪等粪便或稻草等植物残体）；内源有机质主要是来自于土壤里微生物新陈代谢产物或动植物残体的腐化分泌物等，主要分泌产物为胡敏酸、胡敏素等。不同来源的有机质对镉的吸附- 解析等作用影响各不相同，本文分别以表1中罗列的有机质来源作为关键词通过中国知网、Science direct 等数据库检索出国内外具有影响镉污染土壤修复作用的有机质及其应用方面的文献，大多数含有机质的材料都能显著地提高农作物的产量，降低镉在土壤中的生物有效性和可迁移性，而污泥、水稻等秸秆等含有机质材料可能是由于其对土壤镉的络合作用，促进了土 收稿日期：2014- 12- 14；修订日期：2015- 2- 11 基金项目：国家自然科学基金（41161056）、广西“八桂学者”建设工程专项经费和广西自然科学基金重大项目（2013GXNSFEA053002）资助
专业：应用化学年级：2009级选题类别：镉污染 学号2009071916 姓名：张涛成绩: 【题目】：土壤中镉污染现状与防治 【摘要】：本文文章阐明了镉污染的来源与现状，同时对镉污染治理的方法，做了系统的综述。并提醒人们要提高土壤质量意识，保护生态环境。 【关键词】：土壤，镉污染，防治方法 目前,我国受镉、砷、铅等重金属污染的耕地面积 2.0×107hm2,约占总耕地面积的1/5；其中工业“三废”污染耕地1.0×107hm2；污水灌溉的农田面积 3.3×106hm2。我国每年因重金属污染而减产粮食超过 1.0×107t，另外被重金属污染的粮食每年也多达 1.2×107t，由此造成的经济损失合计至少为200亿元。在所有重金属污染，以镉污染最为严重。尤其是近年来伴随着采矿、冶金以及镉处理等工业的发展，我国农业土壤受镉污染也日趋严重。镉是毒性最强的重金属元素之一，危害极其严重，土壤中过量的镉会抑制植物的正常生长，在可食部分的残留还会通过食物链影响到人体的健康，因此对镉污染土壤的治理已经引起国内外的广泛重视。 一、土壤中镉的来源 人体积累的镉的最主要的来源是通过食物即农产品的摄取。而食物中的镉主要来源于土壤。土壤环境中的镉的来源包括自然和人为来源。 (1)自然的镉主要来源于岩石和矿物中的本底值。镉与铅锌矿、煤矿、磷矿有最密切的正相关关系，能在铅锌矿、含煤岩系、含磷地层周围形成镉元素高值区。 (2)人为来源的镉丰要来源于工业“三废”和含镉肥料大量施用。工业废气是造成空气镉污染的主要来源，在偏远地区的空气中镉的含量一般低于1．Opg／mL，但在工业区周围的大气中镉的含量较高。较高含量的镉通过降雨或沉降进入土壤，在土壤中积累。工业废水灌溉：镉在电镀、颜料、镍镉电池工业、电视显像管制造中的应用非常广泛，随着采矿、冶炼和电镀工业的不断发展，大量的含镉废水排入河流中，用于灌溉必污染土壤。大量的工业固体废弃物的堆积、农田施用污染的污泥、长期施用一些含镉的农用化肥也必然会造成镉在土壤中的大量沉积，造成土壤中镉的总帚增加。 二、镉污染的危害 由于镉不能被土壤中微生物降解，半衰期超过20年，其污染为不可逆的积累过程；镉又是生物迁移性很强的重金属，极易被植物吸收并累积，超过一定限度不仅严重影响作物的产量、品质，而且可食部分极易通过食物链在人体内积累并危害人体健康。镉是植物生长的非必需元素，当镉进入植物体内并积累达到一定程度时，植物就会表现出毒害症状，通常会出现生长迟缓、植株矮小、退绿、产量下降、质量下降等。对人类而言，镉对人体健康的危害主要是污染土壤中的镉可以通过食物链进入人体造成严重的危害。镉被人体吸收后主要分布在肝与肾中，与低分子蛋白质结合成金属蛋白。镉中毒主要表现为肾脏功能的损害和肺部的损伤，导致肾皮质坏死、肾小管损害、肺气肿、肺水肿，还可以引起心脏扩张和高血压，长期摄入镉将会导致骨质疏松、脆化、腰病、脊柱畸形。 三、土壤中镉的赋存形态及迁移转化 1、Cd有两种常见价态，0价和+2价，镉在土壤中只能以二价简单离子或简单配位离子的形式存在于土壤溶液中，如Cd2+、CdOH+、Cd(OH)、CdCl+、CdOHCl、CdS04、CdHC03+等，以难溶态Cd(OH) 2、CdC0 3、Cd3(PO4)2、CdS等存在于土壤中。Cd与有机配体形成配合物的能力很弱，故土壤中有机结合态的镉较少。 2、土壤中镉的分布集中于土壤表层，一般在0～15 cm，15 cm以下含量明显减少。各剖面不
水稻重金属镉污染研究综述 镉（Cadmium，Cd）是一种毒性极强的重金属元素，也是人体和植物非必需元素。Cd由于其在环境中具有很强的迁移转化特性及对人体的高度危害性而被列为《国家重金属污染综合防治“十二五”规划》重点关注的5大重金属污染元素之一（孙聪，2014）。镉通过食物链进入人体后，会对人体肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统等产生损伤，造成急性或慢性中毒，甚至癌变。镉过量会抑制植物的生长。水稻是中国第一大粮食作物，全国约有65%人口以稻米为主食，稻米的安全品质与人类健康密切相关，目前水稻生产正受到镉污染土壤的严重威胁（孟桂元，2015）。与其它重金属元素相比，镉（Cd）对水稻显示出更大的毒性，镉的活性较强，容易被水稻吸收和富集，可以在不影响水稻正常生长的情况下积累较高含量的镉，重金属Cd通过灌溉在土壤中累积，且主要累积在0－20cm表层土壤（姜国辉，2012），经过根、茎、叶的吸收，最终迁移到稻米中，直接影响人类的健康。据不完全统计，我国受镉污染的农田面积已超过20万hm2，每年生产镉含量超标的农产品达14.6亿kg（杨双，2015），由于重金属污染导致的粮食每年减产1000多万t，受污染粮食多达1200多万t，经济损失达200多亿元。如在湖南安化县境内的某铀矿区，每年因污灌带入农田的镉达2-3kg/hm2，使近40km2的农田受到不同程度污染。严重危害了广大人民群众的身体健康（贺慧，2014）。目前土壤镉污染问题已成为国内外学者研究的热点之一（李启权，2014）。国内、外关于土壤Cd污染对水稻的生态风险进行了大量的研究，主要集中在不同水稻对Cd的富集机理、Cd 在土壤-水稻系统迁移转化的根际过程及分子机理与遗传规律、Cd诱导胁迫的生理生化特征及Cd污染土壤的生态修复等。 1、不同水稻对Cd的富集机理 大量研究表明，由于遗传特性的不同，水稻对镉的吸收存在着很大差异，这种差异不仅表现在水稻的不同类型之间，也表现在不同品种之间。李坤权等研究表明，水稻糙米中的镉浓度与水稻类型有关，即籼型＞新株型＞粳型（李坤权，2003）。李正文等采用田间试验的方法，研究了江苏省目前栽种的57个水稻品种，揭示了杂交稻Cd吸收极显著高于常规稻（李正文，2003）。徐燕玲等认为，在低污染水平土壤上，水稻对Cd的累积品种间存在一定的稳定性，而水稻类型间Cd含量没有显著差异，因此按照水稻类型来筛选是不可行的，应针
1．镉污染来源 (1)自然的镉主要来源于岩石和矿物中的本底值。镉与铅锌矿、煤矿、磷矿有最密切的正相关关系，能在铅锌矿、含煤岩系、含磷地层周围形成镉元素高值区。 (2)人为来源的镉丰要来源于工业“三废”和含镉肥料大量施用。工业废气是造成空气镉污染的主要来源，在偏远地区的空气中镉的含量一般低于1．Opg／mL，但在工业 区周围的大气中镉的含量较高。较高含量的镉通过降雨或沉降进入土壤，在土壤中积累。工业废水灌溉：镉在电镀、颜料、镍镉电池工业、电视显像管制造中的应用非常 广泛，随着采矿、冶炼和电镀工业的不断发展，大量的含镉废水排入河流中，用于灌 溉必污染土壤。大量的工业固体废弃物的堆积、农田施用污染的污泥、长期施用一些 含镉的农用化肥也必然会造成镉在土壤中的大量沉积，造成土壤中镉的总帚增加。 2.镉污染的危害 由于镉不能被土壤中微生物降解，半衰期超过20年，其污染为不可逆的积累过程；镉又是生物迁移性很强的重金属，极易被植物吸收并累积，超过一定限度不仅严重影响 作物的产量、品质，而且可食部分极易通过食物链在人体内积累并危害人体健康。镉 是植物生长的非必需元素，当镉进入植物体内并积累达到一定程度时，植物就会表现 出毒害症状，通常会出现生长迟缓、植株矮小、退绿、产量下降、质量下降等。对人 类而言，镉对人体健康的危害主要是污染土壤中的镉可以通过食物链进入人体造成严 重的危害。镉被人体吸收后主要分布在肝与肾中，与低分子蛋白质结合成金属蛋白。 镉中毒主要表现为肾脏功能的损害和肺部的损伤，导致肾皮质坏死、肾小管损害、肺 气肿、肺水肿，还可以引起心脏扩张和高血压，长期摄入镉将会导致骨质疏松、脆化、腰病、脊柱畸形。 3 土壤中镉的赋存形态及迁移转化 3.1Cd有两种常见价态，0价和+2价，镉在土壤中只能以二价简单离子或简单配位离子的形式存在于土壤溶液中，如Cd2+、CdOH+、Cd(OH)、CdCl+、CdOHCl、CdS04、CdHC03+等，以难溶态Cd(OH)2、CdC03、Cd3(PO4)2、CdS等存在于土壤中。Cd与有机配体形成配合物的能力很弱，故土壤中有机结合态的镉较少。 3.2土壤中镉的分布集中于土壤表层，一般在0～15 cm，15 cm以下含量明显减少。各剖面不同深度上，元素含量随土壤质地不同而有明显不同，一般重金属元素随土壤 粘性增大其含量升高。Cd元素在水稻土中迁移能力最强。Cd迁出率随土壤质地变而增大，随pH值和土壤有机质含量增大而降低。水溶性有机质(DOM)对土壤中Cd的吸附 行为具有明显的抑制作用，这种抑制作用与土壤类型和DOM种类有关。