土壤重金属镉污染的生物修复技术研究新进展

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1、土壤重金属镉污染的生物修复技术研究新进展自20世纪初发现镉(Cadmium，以下简称Cd)以来，Cd被广泛应用于电镀工业、化工业、电子业和核工业等领域，需求量也越来越大，相当数量的Cd通过废气、废水、废渣排人环境，造成污染。土壤中Cd超标一方面会对植物造成毒害并使经济作物减产，另外也会被植物吸收并富集在籽实内进入食物链。Cd一旦通过各种方式进入人体，就会在人体内蓄积起来，其生物学半衰期长达lO至30年.有关土壤环境中Cd通过食物链对人类造成的危害在上世纪就开始有报道，人体摄入过量的Cd易引起前列腺癌、肾

2、癌和痛痛病等疾病。     随着工农业生产中大量Cd的使用，农业生产过程中污灌、施肥等行为的加剧，受污染环境中的Cd含量也逐年上升，据统计，每年在世界范围内进入土壤的Cd总量为2.2万t。目前，我国受Cd、As、Cr、Pb等重金属污染的耕地面积近2000万hm²，约占总耕地面积的1/5;其中工业“三废”污染耕地面积l000万hm²，污水灌溉的农田面积已达330多万hm²。在土壤重金属污染中，Cd污染非常严重。20世纪90年代初，我国污灌农田为14000000hm²，由于污灌不当对6300000hm²农田

3、造成不同程度的污染，其中Cd污染耕地130000hm²，涉及11个省市的25个地区，每年生产cd米(Cd含量≥1.0mg/kg的糙米)50000000kg。如沈阳市张士灌区因污染可能会生产Cd米的面积约为329hm²，土壤中的作物受Cd污染导致“Cd米”的地区还有：上海的沙川灌区、江西大余县灌区、广东的广州和韶关地区、广西的阳朔和湖南的衡阳等地，近几年，Cd污染的状况有日益严重之势，这严重影响到粮食产量和粮食安全问题。     1土壤中的Cd及其来源    1.1土壤中的Cd及其存在形态     Cd在

4、地壳中的含量较少，世界上多数土壤Cd含量为0.01～2.0mg/L，平均值为0.35mg/L。在我国，据中国环境监测总站(1990年)报告，全国41个土类Cd的背景值差异明显，Cd含量变化范围在0.017～0.332mg/kg之间。由于土壤腐殖质对Cd有富集作用，有的土壤Cd含量可高达4.5mg/kg。随水流迁移到土壤中的Cd可被土壤吸附，吸附的Cd一般在0～15cm的土壤表层累积，15cm以下含量显著减少。     重金属Cd在土壤中以水溶态和难溶态的形式存在.水溶性Cd主要以离子态或络合态存在，如C

5、d2、CdC1、CdSO4等;难溶性Cd以交换态(粘土交换及腐殖质交换)、化学沉淀态及难溶性螯合态存在于土壤颗粒中，如CdS、CdCO3等。    1.2Cd的来源     土壤中镉污染的来源方式主要是自然过程、采矿、冶炼、污灌、施肥、大气沉降等，自然过程对土壤中Cd的输入主要通过岩石风化和火山活动等地质和环境地球化学过程.鲁如坤等(1992年)根据欧共体国家1975年的统计数字推算，土壤外源Cd有6%来自生产Cd的工业，57%来自使用Cd为原料的工业，37%来自其他工业来源。其中，每年来自农业和动物废

6、物Cd的含量为0.22万t、城市污水和废水等0.438万t、矿物灰0.72万t、肥料和杀虫剂0.02万t、工厂废弃物0.12万t、大气沉降物0.5万t等。     2修复技术 目前，对于重金属污染土壤的治理主要包括工程措施、化学治理措施、农业生态修复措施和生物修复技术等方面，对于Cd污染土壤的治理也是使用这些方法，在实际应用中，一般会根据土壤中Cd污染浓度、存在形态以及土壤特性等情况选择合适的方法进行修复，以达到较高的修复效率。     2.1工程措施     工程措施包括客土法、换土法、深耕翻土法、固

7、化、稳定化方法、电动力修复法等，工程措施具有稳定、见效快的优点，但存在工程量大、投资费用高、二次污染隐患等缺点，不适宜大面积污染土壤的治理，因此，其不是一种理想修复土壤Cd污染的方法。    2.2化学治理措施     化学治理措施包括淋溶法、施用改良剂等方法，这些方法能够在短期内降低土壤中重金属的毒性和生物有效性，但此方法因人为向土壤中施加化学药剂，易造成二次污染，且该方法是一种原位修复方法，重金属Cd仍存留在土壤中，容易再度活化危害植物，其潜在威胁并未消除。此外，就修复后土壤的长期有效性和生态系统的

8、长期稳定性来说，还缺乏深入细致的研究。     2.3农业生态修复措施     近年来，一系列农业生态修复措施被逐渐应用于受重金属污染土壤的修复，农业生态修复措施是通过调节诸如土壤水分、土壤pH值、土壤阳离子代换量(CEC)、CaCo3和土壤氧化还原状况及气温、湿度等因素，改变土壤中Cd的活性，降低其生物有效性，以减弱重金属对植物的毒害作用。农业生态修复方面我国研究的较多，取得了一定的成就，该方法实施过程中，要系统考虑土壤物理、化学特性的相