镉污染土壤植物修复研究进展

镉污染土壤植物修复研究进展

熊愈辉(湖州师范学院生命科学学院,浙江湖州313000)

摘要综述近年来土壤镉污染及植物修复的相关研究成果,分析土壤镉的背景值、污染物的来源和我国农业土壤镉污染现况,阐述镉污染土壤植物修复的机理、种质资源及调控措施。

关键词镉;土壤污染;重金属;植物修复

中图分类号X173文献标识码 A 文章编号0517-6611(2007)22-06876-03

R e se a rch A dv an c e in So il Ph y to rem e d ia tion Po llu ted b y Ca dm ium

X I ONG Yu-h u i(S ch oo l o f L ife S cien ce,H u zh ou T e ach e rs C o llege,H u zh ou,Z h e jian g313000)

A b s tra c t R e se arch advan ce in cadm i umpo llu ted so il an d ph y to rem ed ia tion w as sum m a r ized in recen t yea rs.T h e cadm iumback g rou nd va l u e s an d con-tam in a tive sou rce as w e ll as cu r ren t s itu a tion o f cadm iumpo llu tion o f fa rm i n g so il in C h in a w e re an a lyzed.F u r th e rm o re,th e m ech an ism,p lan t resou rce s an d regu la tive m ea su re s fo r ph y to rem ed ia tion o f cadm i umpo llu ted so il w e re e l u c i da ted.

K e y w o rd s C adm ium;S o il po llu tion;H eav y m e ta l;P h y torem ed ia tion

土壤是人类赖以生存的环境要素之一。世界面临的粮食、资源和环境等问题都与土壤密切有关。自20世纪20年代起,随着电解工业的发展,镉(C d)产量明显增加,由C d产生的环境污染问题也随之出现。特别是20世纪60年代末在日本富山县神通川流域发现了“骨痛病”,人们开始认识到土壤中的C d容易通过食物链的富集作用进入人体,进而威胁人类生命健康。从此,有关土壤C d污染的成因、危害与治理等问题引起了全世界的高度关注,并开始进行相关研究。笔者就近年来有关土壤C d污染及植物修复的主要研究成果进行概要总结和评述。

1土壤Cd污染

1.1 土壤Cd的背景值土壤中元素的背景值是指土壤在未受到人为因素影响或影响较小的情况下,土壤中某元素的含量。C d是一种稀有分散金属,土壤C d的背景值取决于成土的母质,它在地壳中各类岩石的平均含量约为0.1～0.2 m g/k g。其中,火成岩含C d范围为0.001～1.8m g/k g,变质岩为0.04～0.1m g/k g,沉积岩为0.3～11.0m g/kg。全世界土壤C d含量范围为0.01～

2.00m g/kg,中值为0.35m g/k g[1]。我国土壤类型众多,全国41个土类C d背景值差异明显,C d含量变化范围在0.017～0.332m g/k g。其中石灰土C d背景值最高,达到0.332m g/kg;绿洲土、水稻土和高山漠土C d背景值次之;再次是灰褐土和黑垆土等,其背景值均大于0.100 m g/k g。C d背景值较低的土类主要是栗钙土、灰色森林土、砖红壤、赤红壤和红壤,均在0.060m g/k g以下,其他各土壤类型C d的背景值接近于全国土壤C d背景的平均值,为0.070～0.080m g/k g[2]。此外,我国各区域间土壤C d的背景值呈现了一定的区域分异的规律性:西部地区>中部地区>东部地区;北方地区>南方地区[3]。从行政区域来看,土壤中C d 背景值以贵州省最高,为0.332m g/kg[4];而浙江、江苏、内蒙古、福建和广东等省区土壤C d背景值较低,均在0.060m g/k g 以下。虽然各地区C d背景值有较大差异,但一般情况下土壤中自然存在的C d不至于对人类造成危害,造成危害的土壤C d大都是人为因素引入的。

基金项目国家自然科学基金项目(20277035)。

作者简介熊愈辉(1965-),男,安徽芜湖人,博士,副教授,从事植物营养与环境生态学的研究。

收稿日期2007-04-121.2土壤C d污染的来源作为土壤污染物的外源C d主要来源于采矿、冶炼、电镀、化工、废物焚化处理等行业排放的废水、废气、废渣,以及含C d化肥、农药和杀虫剂等。其中,6%来自C d生产工业,57%来自以C d为原料的工业,37%来自其他行业。人类活动每年向土壤中排放C d2.132万t,其中,来自农业和动物废物0.22万t、木材生产废物0.11万t、城市垃圾0.42万t、城市污水和有机废物0.018万t、金属制造产生的废水0.004万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[5]。

1.3农业土壤Cd污染现况随着工农业生产的发展,我国土壤C d污染呈加重的态势,尤其是农业土壤C d污染状况令人担忧。据统计,我国农田C d污染面积1980年为9333 hm2,1989年为13333hm2,在各类C d污染农田中有5%～10%的面积严重减产[6]。2001年农业部对全国24个省市320个重点污染区548万hm2农田进行调查监测,结果表明,全国污染区大田类产品中污染物超标面积占污染区农田总面积的20%。其中,重金属是土壤与农产品中的主要污染物,占污染物超标农产品总面积和总产量的80%,而C d污染农产品超标面积达27.86万hm2[7]。有些地区的C d超标现象相当严重,如沈阳市张士灌区因污水灌溉使2533hm2农田遭受C d污染(土壤C d含量≥1.0m g/kg),其中严重污染面积(所产稻米的C d含量≥1.0m g/k g)占13%。此外,陕西、河北、湖南、浙江、江西、广东等部分地区农田土壤C d污染情况均比较严重,有此地区土壤C d含量超过200m g/k g,所产稻米、小麦的C d含量在1.0m g/kg以上[8-14]。我国农田C d污染主要来源于工矿企业排放的废水、废气及污水灌溉。除沈阳张士灌区外,江西大余因污灌而造成的C d污染面积高达5500hm2,其中严重污染面积占12%。由于污灌导致土壤中的作物受C d污染的地区还有:上海的川沙灌区、广东的广州和韶关地区、广西的阳朔、湖南的衡阳等。除污灌外,导致我国农业土壤C d污染的途径还有施用污泥等固体垃圾、磷肥等农用化学品以及大气沉降物等。从这些研究报告来看,我国农田土壤C d污染不仅面积大,而且污染程度较重,部分污染区的农产品C d含量超过国家食品卫生标准几倍以上。说明土壤C d污染已经危及到我国食品安全,治理任务已刻不容缓。

安徽农业科学,Jou rn a l o f A n h u i A g ri.S ci.2007,35(22):6876-6878责任编辑庆瑢责任校对俞洁