土壤环境中镉_锌形态转化的探讨
土壤环境中镉、锌形态转化的探讨Ξ
丁疆华1,温琰茂1,舒 强2
(1.中山大学环境科学系,广州 510275;2.中山大学城市与资源规划系,广州 510275)
摘要:论述了土壤中镉、锌的形态分布,讨论了影响土壤环境中Cd、Zn形态转化的因素和物质,如pH、石灰、有机质和其它一些离子和它们的影响机制,为治理土壤重金属污染提供理论依据。
关键词:镉;锌;形态转化;土壤
中图分类号:X503 文献标识码:A 文章编号:1002-1264(2001)01-0047-03
Fraction T ransform ation of C admium and Zinc in Soils
DI NGJiang2hua1,WE N Y an2mao1,SH U Qiang2
(1.Department of Environmental Sciences,Zhongshan University,G uangzhou510275,China;
2.The Department of G eography,ZhongShan University,G uangzhou510275,China)
Abstract:The distribution of Cd,Zn fractions in s oils was studied.The factors affecting fraction trans formation,such as pH,lime,organic matter,other ions and their influencing mechanism were discussed.The results present theory to remediate the contaminated s oils by heavy metals.
K ey w ords:Cd; Zn; fraction trans formation; s oil
重金属进入土壤后,通过溶解、沉淀、凝聚、络合吸附等各种反应,形成不同的化学形态,并表现出不同的活性,土壤中重金属的形态影响它的活性和对植物的有效性。因此,研究土壤中重金属的形态及形态之间的转化对重金属的环境效应及重金属污染土壤的治理修复研究方面具有重要意义。根据广州、佛山等城市郊区部分农业土壤重金属镉、锌污染严重[1],并可能使这些土壤上生长的蔬菜重金属含量超标的事实,文章主要讨论镉、锌等重金属元素的形态及转化的影响因素。
1 Cd,Zn在土壤中的形态
Cd有两种价态,0价和+2价,土壤中镉的化学多是涉及两价镉及其化合物。按T essier连续浸提法,土壤中镉形态亦可分为可交换态、碳酸盐结合态、铁锰氧化结合法、有机态和残余态5种。一般随着土壤总镉含量增加,残余态镉量减少,可交换态镉含量上升,相对会增加镉的毒性。土壤pH、Eh、CEC、质地、有机质等主要是影响镉、锌在土壤中的溶解度和移动性,本质是影响镉、锌在土壤的化学形态,即重金属在土壤的缔合方式。不同母质的土壤,其Cd、Zn的化学形态不同。试验表明[2],大多数样品(石灰性土壤)中Cd的形态占主导地位的是碳酸盐结合态的,且碳酸盐结合态大于硫化物残渣态大于有机结合态大于交换态大于吸附态。红壤、棕壤中占绝对优势的是可交换态,铁锰氧化态和有机态含量很少,碳酸盐态和残留态含量居中[3,4]。
Zn是两性金属,不但能溶于酸,而且能溶解在强碱中形成锌酸盐。试验表明菠菜吸收锌量与铁锰氧化态锌呈极显著正相关,原因是与土壤中锌主要以残留态、铁锰氧化物态和碳酸盐态存在有关,且铁锰氧化物态锌在还原条件下可被释放出来,易被植物利用[3]。众多的研究表明,pH、土壤粘粒及类型、土壤中的铁铝锰氧化物与土壤锌吸附有正相关性。
2 pH的影响
pH是土壤化学性质的综合反映,pH改变导致土壤中重金属化学形态的变化,在低pH时尤其明显。土壤中Cd、Zn等离子浓度随pH上升而下降,但pH过高又会溶解,离子浓度又会再升高。pH改变影响无机碳含量,影响碳酸盐的形成和溶解,碳酸盐结合态与pH和碳酸盐含量成正比,因此碳酸盐结合态在土壤pH足够低时,由于碳酸盐溶解而释放,根际的代谢产物H2C O3及其它酸性物质又可降低根际的pH,促进植物对碳酸盐结合态重金属的吸收。其它形态重金属含量几乎不变。由此Cd、Zn化学形态在交换态和碳酸盐结合态之间转移。pH上升,游离铁、锰含量不变,
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第14卷2期2001年4月
城市环境与城市生态
URBAN E NVIRONME NT&URBAN ECO LOGY
V ol14,N o.2
Apr. 2001
Ξ基金项目:2000年广东省重点科技项目(2K M06505S)“土壤重金属污染修复技术” 收稿日期:2000-09-13
但铁锰氧化物结合态镉、锌含量下降。土壤的酸碱性不一样,其形态变化趋势也不同。在高pH 和C O2(如石灰性土壤的植物根际)的条件下,形成较多的碳酸盐络合物而使Cd有效性降低;但在酸性土壤中,增加C O2分压,溶液的Cd2+仍保持很高水平。
pH对重金属形态转化影响的机理与Cd、Zn 化学形态有关,化学形态不同机理也不相同[5]。交换态(包括水溶态)重金属含量随着酸度变化是由于(1)随着体系pH的升高,土壤中的粘土矿物、水合氧化物和有机质表面的负电荷增加,因而对重金属离子的吸附力加强,致使溶液中重金属离子的浓度降低;(2)土壤有机质—金属络合物的稳定性随pH的升高而增大,使溶液中Cd2+、Zn2+浓度降低;(3)Cd2+、Zn2+在氧化物表面的专性吸附随pH的升高而增强,pH上升大部分被吸附重金属转变为专性吸附;(4)随pH的升高土壤溶液中多价阳离子和氢氧离子的离子积增大,因而生成该元素的Cd(OH)2、Zn(OH)2沉淀的机会增大,这些沉淀增大了土壤对Cd2+、Zn2+的吸附力,致使其在溶液中的浓度降低;(5)随着pH的升高,土壤溶液中Fe、Al、Mg离子浓度减小,使土壤有利于吸附Cd2+、Zn2+。因此对重金属污染土壤进行治理时必须注意控制土壤pH,使土壤pH在6以上,因为pH小于6土壤溶液中重金属总量下降,但交换态重金属量却在上升,达不到减轻重金属污染的目的。
有机态重金属随pH升高,是由于土壤中有机质溶解度随pH升高增大,络合能力增强,大量金属被络合而使有机态重金属增多。镉、锌的铁锰氧化态含量随pH的升高缓慢增加,当pH在6以上,则含量随pH升高迅速增加,可能与土壤氧化铁锰胶体为两性胶体有关,当pH小于零点电荷时,胶体表面带正电,产生的专性吸附作用随产生正电荷的增加而削弱,从而对重金属的吸附能力增加缓慢,当pH升到氧化物的零点电荷以上,胶体表面带负电荷,对重金属的吸附能力必然急剧增加。
此外,pH还通过影响其它因素而影响重金属的形态,如由于土壤有机质和氧化物胶体对重金属的吸附容量随pH升高而显著增大[2],土壤中有机态、氧化态重金属含量随之增加。土壤pH 可以通过影响固相对锌的吸附影响锌的形态,据报道,粘土矿物、氧化铁、铝对锌的吸附作用随pH 升高而增强。3 石灰的影响
石灰是碱性物质,石灰施入土壤一方面调节土壤pH值,另一方面必然和土壤中物质发生各种反应。在较低石灰水平下,土壤中有机质上的主要官能团羟基和羧基与OH-反应,促使其土壤表面带负电荷,同时粘土矿物表面羟基与OH-发生反应,使表面羟基带负电荷,因此,土壤表面可变电荷增加,从而降低了土壤镉的专性吸附的比例,导致在pH小于5.5时,土壤有机结合态镉逐渐增加,交换态镉的比例较大。在这一过程中, OH-与C O2反应生成C O32-,而碳酸根可与镉离子生成难溶的碳酸镉,且随pH升高,难溶性酸镉量增加。另一方面石灰在土壤中可将Cd2+水解生成CdOH+,而CdOH+在土壤吸附点位上亲和力明显离于Cd2+,同时生成碳酸镉沉淀。CaC O3是石灰性土壤和施用石灰土壤的吸附和固定锌的主要载体,Jurinak等认为,碳酸钙吸附锌的作用并不仅仅在表面形成溶解度很小的化合物,而且可能还有同晶置换作用。
廖敏等的实验结果表明[6],在不同母质土壤中,水溶态镉随石灰用量的增加而急剧减少,pH 大于7.5时94%以上的水溶态镉进入土壤中;交换态镉在pH小于5.5时随石灰用量的增加而增加,pH大于5.5时随石灰用量增加而急剧减少;粘土矿物和氧化物结合态镉随石灰用量的增加而增加;残留态镉随石灰用量的增加而增加。pH大于7.5时镉主要是以粘土矿物质和氧化物Zn结合态及残留态形式存在。在强酸性赤红壤中适当加入石灰将pH提高到6.5和7.5,土壤有效态(0.1MHCl提取)含量大幅度降低[7]。
4 有机质的影响
土壤环境中镉的形态与土壤腐殖质具很高的络合性能有关,腐殖质含量高,由于吸附和络合作用造成重金属有效性降低。有机质对重金属形态的影响可以应用于对重金属污染土壤的治理和修复。对镉、锌污染的土壤施入有机肥的改良作用在于改变土壤中镉、锌的缔合方式(即组成形态)。在不同的镉、锌污染水平上,随着有机肥施用量的增加,锌有机络合(螯合)态的含量也逐渐增加[8]。有机质对镉、锌污染的缓冲和净化机制除参与土壤离子的交换作用和为土壤提供生物活性物质外,其重要的一点就是参与土壤镉、锌离子的络合(螯合)反应。尤其是有机质具有大量的官能团,它的比表面积和对镉、锌离子的吸附能力远远超
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过任何其它的矿质胶体,由于有机质强力吸附镉、锌及腐殖质分解形成腐殖酸可与土壤中镉、锌形成的络(螯)合物降低了植物对镉、锌的吸收。有机结合态受有机质、腐殖酸组成和碳酸盐含量影响。资料表明,有机质含量高的土壤对重金属的吸附量也大。CEC、胡敏酸、富里酸也与土壤中有机结合态呈正相关。富里酸与交换态镉呈正相关性是与有机胶体及富里酸对镉络合作用有关。增加有机质能促使碳酸盐结合态镉向有机结合态转化。
交换态、铁锰氧化结合态、有机态锌的比例与有机质含量成正相关[9]。土壤有机质分解过程中不仅产生酸性物质降低土壤pH,而且其小分子物质可与锌形成溶解度大的络合物[9]。结构复杂的有机物质可与锌形成沉淀而产生固定作用。此外,有机质的存在利于氧化铁的活化,对土壤锌的形态有重要影响。有机质对植物吸收锌的作用,表现在有机质成分与锌相互作用,既形成不能被
,也能够形成活性的可溶络合物。Schnitzer报道,重金属与腐殖酸中的结合物的水溶性决定于两者的比率,通常腐殖酸中的富里酸与重金属之比大于2时,有利于形成水溶性的络合物,小于2时易形成难溶性络合物,而胡敏酸与金属形成的络合物通常是难溶性的,因此,可以通过对有机质中的腐殖酸进行分子分级组成的研究,使络合物转化为可溶态,配合一定的淋溶措施,或形成难溶态的,以降低了镉、锌的有效形态,使镉、锌在土壤根层的总含量降低,降低了污染的毒害程度。
5 其它离子及复合污染的影响
研究表明[10-13],在缺铁条件下,单子叶禾本科作物的根分泌物不仅可能活化土壤中的难溶性铁,一些难溶性氧化物如锰、锌等微量元素可以活化和被溶解。这种活化机制并不专一对铁有效,其它元素如镉也可能被活化。从而在促进对铁吸收的同时也促进了对镉的吸收。禾本科植物在铁胁迫下根可以向外分泌化合物—根分泌物,根分泌物是植物生长过程中通过根系向生长介质中分泌的一类有机物质,有些分泌物可与重金属配合并且呈水溶液性,且具有扩散性,能作为重金属向根表移动的载体。
许多研究者已经证实,在镉污染的土壤中,镉与吸附于土壤胶体上的锌竞争吸附点,致使锌从土壤向土壤溶液中释放,从而大大提高了土壤中锌的有效性。虽然土壤锌的增加能显著减少菠菜、烟草对镉的吸收[3,13],但从试验结果看,锌的阻碍作用不会影响植物对镉吸收的绝对优势[3]。
土壤中的铅促进烟草、菠菜对镉的吸收[3,14]。对根际环境中镉的形态转化研究[4]也表明,铅—镉共存使水稻根际、非根际交换态镉都有所增加,且随着铅浓度的增大而增加,原因可以从土壤吸附Pb、Cd的动力学反应解释[15,16]。铅、镉共存较单元素存在的情况下,有机结合态与交换态的变化则反,有机结合态镉的降低显著,可能是土壤中有机质与铅优先结合的缘故。
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作者简介:丁疆华(1972-),女,江西省南台市人,中山大学环境科学系在读硕士研究生,研究方向为区域环境与可持续发展。
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丁疆华,等 土壤环境中镉、锌形态转化的探讨
土壤Zn污染及其治理措施评述(精)
第22卷第3期2009年6月污染防治技术POLL UTI ON CO NTROL TECHNOL OGY Vo.l 22,No .3 Jun.,2009 土壤Zn 污染及其治理措施评述 杜锁军1 , 戴艳2 , 谢东俊2 , 戈丹红 3 (11张家港市环境保护局,江苏张家港市 215600; 21张家港市环境监测站,江苏张家港市 215600; 31张家港市远创环境技术有限公司,江苏张家港市 215600 摘要:随着工、农、矿业生产的迅速发展,Zn 、Cd 等重金属元素不断进入土壤,并富集于土壤之中,最终形成重金属污染,从而危害动植物的生长发育,并对人类健康产生极大的威胁,因此,如何较好地治理污染的土壤已成为当今环境科学领域中的一个研究热点,文中首先就土壤Zn 污染情况作了简单的介绍,然后重点综述了治理Zn 污染土壤所采取的各类治理措施,包括工程措施、物理化学修复措施、改良措施及生物修复措施等,最后对以上各种治理措施进行了评述。 关键词:土壤;锌污染;治理;超积累植物中图分类号:X53 文献标识码:A The In troduction of Zn Pollution i n Soil and Its C on trolM ea sures DU Suo 2j u n 1 , D A I Yan 2
, XIE Dong 2j u n 2 , GE D an 2hong 3 (1.Zhangji a gang Environme n t a l P rotection Bureau,Zhangjiagang,J iangsu 215600,China;2.Zhangjiagang E nvironm e nta lM onitoring Sta tion,Zhangjiagang,J iangsu 215600,China;3.Zhangjiaga ng Y ua nc huang Environment a lTechnique Co .,Lt d .Zhangjiagang,J iangsu 215600,Ch i n a Ab stra ct :The present status of Zn co n ta m i nati on i n soil was i ntroduced br iefl y ,then the controlm easures such as engi neer i ng ways ,physica l-chem istry ways ,i m prove m ent ways and bio-re m ediati on ways were expounded and eva l uated in this paper . K ey w or ds :soi;l Zn co n ta m i nati on ;contro;l hpyperaccu mu lator 收稿日期:2006-08-21;修订日期:2009-04-21 作者简介:杜锁军(1981,男,江苏张家港市人,工程师,硕士,主要研究方向为区域环境与规划。 土壤重金属污染来源广泛,包括采矿、冶炼、化工、制革、染料等工业/三废0,及汽车尾气排放、农药和化肥的大量使用、污水灌溉、污泥和城市垃圾的农用等 [1] 。而重金属在土壤中的污染过程具有 隐蔽性、长期性和不可逆性的特点,其在作物的可食部位过量积累后,通过食物链传递给人或动物,对人类健康带来严重危害[2] ,因此,土壤的重金属 污染和治理,一直是国际上的难点和热点研究
土壤镉污染的治理方法
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
重金属锌污染的来源
重金属锌污染的来源、危害和防治措施帖子创建时间: 2013年09月25日 16:25 评论：2浏览：1072 一、重金属锌介绍： 锌是一种浅灰色的过渡金属，是仅次于铁、铜、铝的第四“常见”金属，由于形、色类似铅，故也称亚铅，制取方法多样，其中电解法提取纯度最高。 世界上锌的全部消费有一半用于镀锌，约10%用于黄铜和青铜，不到10%用于锌基合金，约7.5%用于化学制品，13%左右用于干电池的制造，以锌饼、锌板形式出现。 二、锌的特征 1、化学性质活泼：在常温下的空气中，锌表面生成一层薄而致密的碱酸锌膜，可阻止进一步氧化，当温度达到225°后，锌氧化激烈，锌易溶于酸，也易从溶液中置换金、银、铜等。 2、存在形态多样：锌在自然界中多以硫化物状态存在，主要含锌矿物是闪锌矿，还有少量氧化矿，如菱锌矿、异极矿。 三、重金属锌的污染来源 1、主要污染源有锌矿开采、冶炼加工、机械制造以及镀锌、仪器仪表、有机合成和造纸等工业的排放。
2、汽车轮胎磨损以及煤燃烧产生的粉尘、烟尘中均含有锌及化合物，工业废水中锌常以锌的羟络合物存在。 四、锌污染的危害 1、对大气的污染：金属锌本身无毒，但在焙烧硫化锌矿石、熔锌、冶炼其他含锌杂质的金属过程中，以及铸铜过程中产生的大量氧化锌等金属烟尘，严重污染了空气。 2、对水体的污染：锌不溶于水，但锌盐，如氯化锌、硫酸锌、硝酸锌则易溶于水，全世界每年通过河流输入海洋的锌约400万吨。采矿场、合金厂、机器制造厂、镀锌厂、仪器仪表厂等排放的工业废水中，含有大量锌化合物。锌对鱼类和其他水生生物的毒性比对人和温血动物大许多倍。 3、对土壤的污染：锌在土壤中富集，必然导致在植物体内的富集，这种富集不仅对植物，而且对食用这种植物的人和动物都有危害。过量的锌会使土壤酶失去活性，细菌数目减少，土壤中的微生物作用减弱。 五、锌污染的检测 1、原子吸收分光光度法 2、双硫腙分光光度法 3、阳极溶出伏安法 4、示波极谱法
镉污染土壤修复
《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。
富镉铅锌矿山的环境影响―――以贵州都匀牛角塘矿床为例
第19卷 增刊2004年6月 地球科学进展 A DVANC E I N E AR T H S C I ENCE S V o l.19S uppl. J u n.，2004 文章编号：1001-8166（2004）增-0456-05 富镉铅锌矿山的环境影响 ———以贵州都匀牛角塘矿床为例 叶 霖1，2，李朝阳1，刘铁庚1，李晓彪1，皮道会1 （1.中国科学院地球化学研究所，贵州贵阳550002；2.中国科学院研究生院，北京 100039） 摘 要：矿床的开采和选冶，常常将其中重金属有毒元素释放到环境中，铅锌矿造成的环境污染尤为严重。贵州都匀牛角塘矿床是国内外少见的富镉锌矿床，其中镉高度富集。本文通过对通过对矿区水、土壤及植物的分析和调查，发现其中镉和锌均已远远超过国家标准，矿区周围环境已受到严重污染。研究表明矿床的表生风化作用是镉等重金属释放的主要途径之一，更重要的是矿山的采矿和选矿更加剧了其释放量，虽在目前人群中没有明显中毒现象，可能是由于矿床开采时间较短，C d等重金属元素在人体中积累不多所致。但矿山环境污染是污染元素长期积累造成的结果，即使在矿山关闭十年、上百年甚至上千年时间内，矿山尾矿淋滤液对环境生态的影响依然存在。因此，在矿山开发过程中必须注意矿床中有用元素的综合利用和重视环境保护，防患于未然，特别是对这类富含有毒污染元素的金属矿山的开采更应如此。 关 键 词：镉；富镉铅锌矿床；环境影响；贵州 中图分类号：X37 文献标识码：A 矿床的开采和选冶，使地下一定深度的矿物暴露于地表环境，致使矿物的化学组成和物理状态改变，加大了（重）金属向环境的释放通量，同时，由于硫化物氧化产酸，改变水体pH值或酸化，增加无机盐成分和水硬度，对人和动植物的危害异常突出。因此，矿山开发引起的环境问题是全球普遍关注的问题，越来越受到人们的重视，己成为环境地球化学的一个重要研究领域。其中铅锌矿山开采引发的环境污染问题尤为严重，主要由于其中镉等重金属有毒元素向环境的释放。镉是重金属有毒元素之一，实验表明，镉能抑制人和动物生长，生殖能力下降，并对酶系统和对动物必需的某些元素造成不良影响，甚至影响胎儿性别，形成“女儿村”。过量吸收镉还会致使儿童发育不良，造成身高、体重、胸围和肺活量下降，抑制肾皮质微粒体G ST活力，损伤人体骨质，造成肾小管功能障碍，并与某些肿瘤如肺癌的形成有关等。此外，含镉的废水排入农田会造成稻秧枯死，即使能成活，人、畜、禽吃了这些被镉污染的农作物，会在人体的某些器官（主要存在人的肾脏和大脑）富集，危害人类健康，甚至导致死亡［1］，日本发现的“痛痛病”便是镉中毒的具体病例，这种疾病多发生在铅锌矿区和铅锌冶炼厂及其周围。贵州都匀牛角塘矿床是国内外少见的富镉锌矿床，本文拟通过矿区环境调查和表生风化模拟实验，探讨其开发过程中重金属有毒元素的释放。 1 区域及矿床地质简介 贵州都匀牛角塘富镉锌矿位于黔东铅锌成矿带南端。早楼断裂为矿区的主干断裂，呈N E向贯穿整个矿区。矿区出露地层从上震旦统到寒武系娄山关群均有，其中上震旦统—下寒武统乌训组以碳酸盐岩和细碎屑岩为主，其次为碳质页岩、泥岩及硅质岩等。矿体主要赋存于乌训组之上的下寒武统清虚洞组含藻白云岩岩中。目前在矿区已发现四个矿化 收稿日期：2004-04-10. *基金项目：国家自然科学基金项目“富镉铅锌矿的表生地球化学及其环境效应”（编号：40373021）；中国科学院矿床开放室基金资助. 作者简介：叶霖（1970-），副研究员，主要从事矿床地球化学研究. E- M a i l：y e li n 101010＠s i na. c om
分区治理耕地镉污染
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。
我国土壤中镉污染的研究进展
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
土壤中镉污染现状与防治
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
贵州土壤重金属锌污染及修复研究进展
Hans Journal of Soil Science 土壤科学, 2018, 6(4), 85-93 Published Online October 2018 in Hans. https://www.360docs.net/doc/cc17837713.html,/journal/hjss https://https://www.360docs.net/doc/cc17837713.html,/10.12677/hjss.2018.64011 Research Advances on Heavy Metal Zinc Pollution and Remediation of Soil in Guizhou Fang Yang1, Jianjun Duan2*, Xiaoli Wang1, Xixi Liu1, Meihong Luo2, Xianwei Zhou3 1College of Agriculture, Guizhou University, Guiyang Guizhou 2College of Tobacco Science, Guizhou University/Guizhou Key Laboratory for Tobacco Quality, Guiyang Guizhou 3Agricultural Service Center of Dahea Town, Sinan County, Tongren Guizhou Received: Sep. 17th, 2018; accepted: Oct. 3rd, 2018; published: Oct. 10th, 2018 Abstract Soil zinc contamination of heavy metals was a hot issue for the environment and soil scientists. In order to deepen the understanding of zinc contaminated and research progress in soil of Guizhou province, this paper reviews the research results on the content, pollution sources, nutrition and toxicity of Zinc. In this paper, harness approaches including engineering control, chemo remedia-tion, bioremediation and agronomic repair were summarized. Finally, this summary highlights existing problems of Zinc Pollution and Remediation in Soil. On the basis of the following, three questions: 1) Zinc pollution in soils of Guizhou Province is more prominent in typical lead-zinc mining areas than in typical farmland soils; 2) There are many studies on total zinc content in soils of Guizhou Province, but there are few studies on zinc forms in soil; 3) There are many studies on soil zinc pollution in Guizhou Province, but there is not much research on zinc remediation in contaminated soil. These three problems were further discussed in order to promote the study of zinc contaminated soil remediation in Guizhou Province. Keywords Soil, Heavy Metal, Zinc Nutrition and Toxic Effects, Zinc Pollution, Remediation Technology 贵州土壤重金属锌污染及修复研究进展 杨芳1，段建军2*，王小利1，刘茜茜1，罗湄宏2，周先伟3 1贵州大学农学院，贵州贵阳 2贵州大学烟草学院/贵州省烟草品质重点实验室，贵州贵阳 3思南县大河坝镇农业服务中心，贵州铜仁 *通讯作者。
土壤有机质对镉污染土壤修复的影响_宋波
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
昌化铅锌矿区尾矿废弃地土壤铅镉的全量与有效态含量分析
昌化铅锌矿区尾矿废弃地土壤铅镉的全量与有效态含量分 析 摘要：矿区污染，特别是采矿区的土壤污染越来越严重，其中以重金属污染问题最为严重。本文对昌化铅锌矿区的尾矿库、修复区以及边缘区土壤中的铅、镉全量及有效态含量进行了测定，通过数据分析得出，不同区域的土壤铅镉全量、有效态含量存在这不同程度的相关性和差异，并且已受到污染。 关键词：采矿区；污染；铅、镉；全量；有效态；相关性 1样品采集 根据所研究的区域分布情况，于2014年6月至8月在昌化铅锌矿尾矿区按照尾矿库，修复区和边缘区3种区域进行采样。其中尾矿库8个采样点，修复区4个采样点，边缘区3个采样点，每个采样点均是5个样本。每个采样点的5个样品采用多点混合垂直取样。 2尾矿废弃地土壤铅、镉全量分析 2.1铅、镉全量特征 通过尾矿废弃地的土壤样品测定结果（见表2-1）显示，能够非常直观的看出尾矿区、修复区和边缘区，铅含量远远
超出铅的海南土壤背景值和中国土壤背景值，其中尾矿区的铅含量平均值为海南土壤背景值的351.31倍，修复区和边缘区的铅含量依次是海南土壤背景值的296.23倍和92.00倍，结果显示该研究区域污染较严重。同时也说明铅含量在昌化铅锌矿尾矿废弃地的各个研究区域的水平分布和污染程度 不相同。 同理，根据昌化尾矿废弃地研究结果（见表2-1），统计数据显示尾矿区略低于修复区，尾矿库和修复区均远远高于边缘区。三个研究区域的镉含量分别是海南土壤背景值的873.8倍，940.98倍和292.35倍。 综上所述，海南昌化铅锌矿尾矿废弃地的铅镉含量边缘区低于修复区和尾矿库，尾矿库和修复区的铅镉含量大致相同。但是，各个研究区域的铅镉含量均是远远超出海南土壤背景值和中国土壤背景值。说明研究区域的铅镉含量呈现出显著富集状态，受到比较严重的铅镉污染，该研究区域受到比较严重的铅锌矿冶炼的影响。边缘区的铅镉含量值小于修复区和尾矿库，说明离铅锌矿冶炼区越远受到的污染越小。 3.尾矿废弃地土壤铅、镉有效态含量分析 3.1研究区铅、镉有效态含量系数研究 各研究区域的最大值与最小值有很大差别，说明铅的有效态含量在研究区域内分布也极不均匀。此外昌化尾矿废弃地各研究区域铅有效态含量的平均值也远远超出全国土壤
新苗计划——铅锌矿污染土壤的无害化处理及资源化利用
项目编号： 浙江省大学生科技创新项目 申报书 创新项目名称：铅锌矿污染土壤的无害化 处理及资源化利用 创新项目负责人：孟愿 学校名称：杭州电子科技大学 申报日期：2009年12月15日 项目类别：个人项目□团队项目□浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室制
填写说明 一、申报书要按照要求，逐项认真填写，填写内容必须实事求是，表达明确严谨。 二、格式要求：申报书中各项内容以Word文档格式填写，表格中的字体为小四号仿宋体，1.5倍行距；表格空间不足的，可以扩展或另附纸张；均用A4纸双面打印，于左侧装订成册。 三、申报书由所在学校领导审查、签署意见并加盖公章后，一式三份（均为原件），报送浙江省大学生科技创新活动计划（新苗人才计划）实施办公室。
一、项目简介 项目概况项目名称铅锌矿污染土壤的无害化处理及资源化利用项目性质（）基础研究（√）应用基础研究项目来源（）自主立题（√）教师指导选题起止时间自2009年7月至2010年7月 项目状况1、研发阶段2、中试阶段3、批量（规模）生产（选项打√） 申请人姓名孟愿 性 别 男 出生 年月 1989年 3月 入学 年月 2007年 9月 所在 院系 机械工程学院 联系 电话 1586902 6258 电子 信箱 Chongchong-m @https://www.360docs.net/doc/cc17837713.html, 项目组主要成员 姓名年龄性别专业具体分工 张萌21女 环境工 程 土壤预处理，实验 药品采购 徐刚22男 环境科 学 砖，水泥制造和经 费预算 胡文斌22男 环境科 学 数据处理，分析报 告 项目指导教师 姓名唐平性别女 出生 年月 1980年6 月 主要研究方向固体废弃物处理处臵及资源化 近三年获奖成果：/ 近三年科研经费___26__万元，年均___8.67__万元 项目主要内容简介 本项目以铅锌矿污染的土壤为研究对象，通过室内实验加入不同比例的石灰、磷酸盐等添加剂对污染土壤中的重金属元素进行固化与稳定处理，处理后的土壤可用来做砖和生态水泥等建筑材料，并通过测试成品的力学性能和环境友好性能，确定最佳配比制作方案，实现污染土壤的资源化利用。
土壤镉污染现状及其治理措施
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
镉污染治理
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。