镉污染土壤修复技术研究进展
作者简介易泽夫（1973-），男，湖南长沙人，硕士，高级农艺师，从事农产品质量安全管理工作。*通讯作者收稿日期2014-04-11镉是环境中毒性最强的重金属元素之一，位于元素周期表中第二副族，也是《重金属污染综合防治“十二五”规划》重点监控与污染物排放量控制的5种重金属之一；具有生物迁移性强、极易被植物吸收和积累的特点，对动植物和人体均可产生毒害作用[1]，严重时甚至会造成骨痛病、高血压、肾功能紊乱、肝损害、肺水肿等疾病[2]；据统计，我国每年生产的镉含量超标农产品和动物造成累积性毒害品达146万t[3]，镉污染的农田面积已超过28万hm2，年产镉超标农产品达150万t[4]，我国市场上常见的市售大米约10%存在镉超标[5]，对环境经济和人类的身体健康造成了极大的隐患。近年来湖南浏阳、云南曲靖以及广西河池地区先后发生的镉污染事件[6]造成了极大的影响，因此控制镉污染，加大对镉污染土壤修复力度已经势在必行，笔者对目前最新镉污染土壤修复的方法予以全面概述，着重于镉污染土壤的生物修复，旨在为后续的研究提供参考。1农业生态修复农业生态修复措施是指因地制宜选择耕作管理制度来减轻重金属危害，主要包括农艺修复措施和生态修复措施。农艺修复措施一般是通过耕作制度的改变，辅以多种植物组合间作、轮作以及套作或者通过向镉污染土壤中加入能结合游离态的镉形成有机络合物的有机肥，从而达到有效减少土壤中镉的含量、降低植物对镉的吸收的目的，实现土壤中镉的迁移、吸收和降解[7-8]。我国在生态修复措施方面研究较多，一般通过调节包括土壤水分等在内的生态因子来实现对污染物所处环境介质的调控[9]。农业生态修复措施既能保持土壤的肥力，又能促进自然生态循环和系统协调的运作，但存在着修复时间长、见效慢等不利因素。2物理修复镉污染土壤修复常用的物理方法有客土法、换土法、翻土法、电动力修复法等；客土法、换土法、翻土法是常用的物理修复措施，通过对污染地土壤采取加入净土、移除旧土和深埋污土等方式来减少土壤中镉污染。汪雅各等[10]进行客土深度改良试验，使青菜体内镉等浓度平均下降50%~80%；目前英、美、荷、日等国家先后实现了此法的应用，但由于其投资成本大、易发生二次污染和降低土壤肥力而难以广泛推广[11]。电动力修复主要是通过在污染土壤两侧施加直流电压，使土壤中的污染物质在电场作用下富集到电极两端，从而去除污染土壤中的重金属，目前该技术己应用于Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、Ni等重金属污染土壤的修复。Karimetal[12]采用电动和水动相结合的方法对重金属污染土壤修复100h后，土壤中约97%污染物被成功去除。物理法修复镉污染土壤简单、快速，但并没有真正将镉污染从土壤中去除，具有潜在的危害性，加上此法需要大量的财力、人力和物力，不适宜于大面积的镉污染土壤治理。3化学修复化学修复是指通过向污染土壤中投入化学改良剂，对重金属进行固定转换、溶解抽提和提取分离，从而减少污染土壤中的重金属含量，改变土壤环境条件；化学固定、淋洗和提取是镉污染土壤化学修复较常见的方法。周国华研究发现土壤中活动态镉与稳定态镉可以相互转化[13]。碱性改良剂[14-15]（石灰、钙镁磷肥等）、黏土矿物[16]（沸石、海泡石等）、拮抗物质[17-18]（硫酸锌、稀土镧等）和有机质[19-20]（泥炭、有机堆肥等）是较为常用的镉污染修复化学材料；除此之外，一些金属螯合剂和表面活性清洗剂目前也逐渐应用于镉污染土壤修复[21]。化学修复是在污染土壤基础上进行的，简单易行。但它只是改变了镉在土壤中存在的形态，并没有真正意义上去除镉污染，存在再度活化危害的可能性，不是一种永久性的修复措施。4生物修复生物修复是指利用生物的某些习性来适应、抑制和改良重金属污染。镉污染土壤修复一般有动物修复、植物修复和微生物修复。4.1动物修复土壤中的某些低等动物如蚯蚓、鼠类能吸收土壤中的重金属，从而在一定程度上降低土壤中重金属含量[22]；目前该技术对重金属镉污染修复的研究仍局限在实验室阶段[23]，敬佩等[24]通过在重金属污染土壤中接种蚯蚓发现：蚯蚓对镉具有较强的富集能力，富集量随着蚯蚓培养时间的延长而逐渐增加。但受低等动物生长环境等因素制约，其修复效率一般，并不是一种理想的修复技术。4.2微生物修复土壤中的某些微生物对重金属有吸收、沉淀、氧化还原作用，可以减轻土壤中重金属的毒性；主要是通过改变土壤中重金属离子的活性，微生物细胞吸附富集重金属以及促进超富集植物对重金属的吸收来实现污染土壤的修复；江镉污染土壤修复技术研究进展易泽夫1余杏2吴景1，2*（1湖南省长沙市农产品质量监测中心，湖南长沙410003；2湖南农业大学）摘要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。关键词镉污染；土壤修复；生物修复；研究进展中图分类号X53文献标识码A文章编号1007-5739（2014）09-0251-03资源与环境科学现代农业科技２０14年第9期
251资源与环境科学现代农业科技２０14年第9期春玉等[25]从土壤样品中筛选出一株对镉铅有极强抗性的拮抗细菌WS34，可极大提高印度芥菜和油菜富集镉铅能力，并对其生理生化特性进行了相关研究；有报道称AM真菌可以增加植物对镉的耐性，促进镉等重金属由植株地下部分转移至地上部分[26]；目前用于镉污染土壤修复的微生物涵盖了细菌（柠檬酸杆菌、芽孢杆菌、假单胞菌等）、真菌（根霉菌、青霉菌、木霉菌等）和某些小型藻类（小球藻、马尾藻等）[27-28]。微生物镉污染土壤修复法作为一种绿色环保的修复技术，引起国内外相关研究机构的极大重视，具有广阔的应用前景，但修复见效速度慢、修复效果不稳定使得大部分微生物修复技术还局限在科研和实验室水平，实例研究少。4.3植物修复植物修复是指利用植物吸收、吸取、分解、转化或固定土壤、沉积物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物的技术的总称[29]，包括了植物提取、植物挥发、植物降解、植物根滤和根际微生物降解，其中植物提取修复即利用超积累植物的特性来修复重金属污染土壤应用最为广泛。超积累植物的概念由Brooksetal[30]在1977年首先提出，目前文献报道的超积累植物近20科、500种，其中十字花科较多，主要集中于芸苔属、庭芥属及遏蓝菜属，对镉污染土壤修复效果较好的的超积累植物包括了十字花科、禾本科在内的10余科植物（表1）[27，31-36]；除此之外，一些观赏性植物[37]、农田杂草[37-38]、木本植物[39-41]也是镉污染土壤修复超积累植物来源。
近年来超积累植物的发现及研究工作取得了巨大进展，但限于此类植物大都矮小、根系短、生物量较低，修复周期长而难以广泛应用；单一依靠超积累植物修复镉污染土壤已经不能满足现实需求，因此开发经济高效的镉污染土壤联合植物修复技术，保证农产品质量安全逐渐成为研究热点。目前，国内外已开展了通过向土壤环境中引入有益微生物、施用化学物质和肥料、合理耕作等生物、化学和农艺强化措施来改善土壤环境，促进超积累植物对养分的吸收，从而提高超积累植物修复镉污染土壤的效率的一系列研究。有研究表明玉米与东南景天套种，同时施加混合添加剂；玉米与羽扇豆和鹰嘴豆在不同分隔/间作方式下都能大大提高对污染土壤中镉的吸收效率[42-43]；邓金川等[44]研制了包括味精废液在内多种有机试剂混合而成的添加剂，提高了植物对锌、镉的吸收效率，明显降低地下水的中金属污染。5问题与展望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。6参考文献[1]徐应星，李军.硅和磷配合施入对镉污染土壤的修复改良[J].生态环境学报，2010，19（2）：340-343.[2]杨文瑜，聂呈荣，邓日烈.化学改良剂对镉污染土壤治理效果的研究进展[J].佛山科学技术学院学报：自然科学版，2010，28（6）：7-10.[3]黄秋婵，韦友欢，吴颖珍.硅对镉胁迫下水稻幼苗体内镉分布规律的研究[J].湖北农业科学，2010，49（2）：303-306.[4]周建斌，邓丛静，陈金林，等.棉秆炭对镉污染土壤的修复效果[J].生态环境，2008，17（5）：1857-1860.[5]许延娜，牛明雷，张晓云.我国重金属污染来源及污染现状概[J].资源节约与环保，2013（2）：55.[6]张晓健，陈超，米子龙，等.饮用水应急除镉净水技术与广西龙江河突发环境事件应急处置[J].给水排水，2013，39（1）：24-32.[7]张亚丽，沈其荣，姜洋.有机肥料对镉污染土壤的改良效应[J].土壤学报，2001，38（2）：212-218.[8]卫泽斌，郭晓方，丘锦荣，等.间套作体系在污染土壤修复中的应用研究进展[J].农业环境科学学报，2010，29（S1）：267-272.[9]蒋玉根.农艺措施对降低污染土壤重金属活性的影响[J].土壤，2002，34（3）：145-147.[10]汪雅各.客土改良菜区重金属污染土壤[J].上海农业学报，1990，6（3）：50.[11]HANSONAT.TransportandRemediationofsubsurfaleContaminatants[M].WashangtonDC：AmericanChemicalsociety，1992.[12]MORIMOTOK，TATSUMIK，KURODAKI.Peroxidescatalyzedco-polymerizationofpentachloto-phenolandapotentialhumicprecursor[J].SoilBiology&Biochemistry，2000，32（5）：1071-1077.[13]周国华，黄怀曾，何红蓼，等.北京市东南郊自然土壤和模拟污染影响下Cd赋存形态及其变化[J].农业环境科学学报，2003，22（1）：25-27.[14]周卫，汪洪，李春花，等.添加碳酸钙对土壤中镉形态转化与玉米叶片镉组分的影响[J].土壤学报，2001，38（2）：219-225.[15]曹仁林，霍文瑞.不同改良剂抑制水稻吸镉的研究[J].农业环境保护，1992，11（5）：195-198.[16]朱奇宏，黄道友，刘国胜，等.石灰和海泡石对镉污染土壤的修复效应与机理研究[J].水土保持学报，2009，23（1）：111-116.[17]吕选忠，宫象雷，唐勇.叶面喷施锌或硒对生菜吸收镉的拮抗作用研究[J].土壤学报，2006，43（5）：868-870.[18]高贵喜，赵惠玲，王青，等.稀土抗大白菜重金属污染栽培研究[J].山西农业科学，2003，31（4）：58-60.[19]郭利敏，艾绍英，唐明灯，等.不同改良剂对镉污染土壤中小白菜吸收镉的影响[J].中国生态农业学报，2010，18（3）：654-658.[20]JUANGKai-wei，HOPei-chi，YUChun-hui.Short-termeffectsofcompostAmendmentonthefractionationofcadmiuminsoilandcadmiumaccumulationinriceplants[J].EnvironmentalScienceandPollutionResearch，2012（19）：1696-1708.[21]陈志良，仇荣亮，张景书，等.重金属污染土壤的修复技术[J].环境保护，2002（6）：21-22.[22]俞协治，成杰民.蚯蚓对土壤中铜、镉生物有效性的影响[J].生态学报，2003，23（5）：922-928.[23]徐良将，张明礼，杨浩.土壤重金属镉污染的生物修复技术研究进展[J].南京师大学报：自然科学版，2011，34（1）：102-105.[24]敬佩，李光德，刘坤，等.蚯蚓诱导对土壤中铅镉形态的影响[J].水土保持学报，2009，23（3）：65-69.[25]江春玉，盛下放，何琳燕，等.一株铅镉抗性菌株WS34的生物学特性及其对植物修复铅镉污染土壤的强化作用[J].环境科学学报，科植物科植物十字花科印度芥菜景天科东南景天圆锥南芥商陆科商陆遏蓝菜禾本科玉米油菜芦竹鼠耳芥藜科叶用红菾菜荨麻科苎麻菊科向日葵堇科宝山堇菜长叶莴苣茄科龙葵莎草科水葱龙舌兰科吊兰美人蕉科美人蕉表1镉污染土壤修复超积累植物
镉污染土壤的超积累植物研究进展
州学院 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆＣｈｉｚｈｏｕ Ｃｏｌｌｅｇｅ ２００８年１０月第２２卷第５期 ０ｃｔ．２００８ Ｖｏ１．２２ Ｎｏ．５ 镉污染土壤的超积累植物研究进展 王红新 （池州学院资源环境与旅游系，安徽池州２４７０００） 【摘要】文章总结了污染条件下镉超积累植物的生长和富集镉的相关机理，并就镉污染土壤的植物修复研究做了展望：寻找、筛选更多 镉超积累集植物；锅富集相关基因识别和克隆；镉超积累植物应用研究以及镉超积累植物后处置与资源化技术开发等。 【关键词】镉；超积累植物；植物修复；土壤 【中圉分类号１Ｘ５０３ 【文献标识码】Ａ 【文章编号】１６７４—１ １０２（２００８）０５—００８９—０４ 目前，我国受重金属污染的农田土壤约２ ５ Ｘ １０７ｈｍ２，每年被重金属污染的粮食多达１．２ Ｘ １０７ｔｔ”。 如此大面积的污染土壤采用传统的物理和化学方 法均因经济或技术等原因难以实施，目前基本处于 未修复状态。由于ｃｄ污染在土壤环境中表现为具 有隐蔽性、长期性和不可逆转性的特点，使得这种 重金属污染土壤的治理和修复成为亟需解决的现 实问题。对于具有经济高效、绿色净化和易于后续 处理等优点的植物修复技术，其关键是选育出对污 染元素有较强吸收能力的超积累植物（ｈｙｐｅｒａｃｃｕ— ｍｕｌａｔｏｒ）。重金属超积累植物是特指在地上部能超 量积累一种或几种重金属的一类植物。利用超积累 植物的超量富集作用以去除污染土壤中超标重金 属的植物提取修复技术具有操作简单，经济上和技 术上能够大面积实施等优点，是一项十分有前途的 修复技术。尽管国际上报道的超积累植物的总数已 有几百种之多，但大多是Ｎｉ超积累植物，而且这些 超积累植物大多数处于保密状态，并且通过专利等 各种方式加以保护。具有我国自主知识产权的超积 累植物近年来虽有报道但数量较少，如Ａｓ超积累 植物蜈蚣草【２］和大叶井口边草［３ｊ；Ｚｎ超积累植物东 南景天 ；ｃｄ超积累植物油菜［５１、宝山堇菜昀、龙葵网； Ｐｂ超积累植物土荆芥嗣；Ｍｎ超积累植物商陆１９１，仅 为有限的几种，这与我国是一个植物资源十分丰富 的大国地位是十分不相称的。所以超积累植物的筛 选既是植物修复技术的基础研究，同时又具有非常 重要的现实意义。 １超积累植物超量富集重金属的机理 目前，有关超富集植物的衡量标准有３个：一 是临界含量标准，即植物茎或叶中重金属达到其临 界含量，其中ｃｄ为１００ ｍ＃ｋｓ【埘；二是富集系数标 准，即富集系数大于１．０，但有时甚至达５０—１００ ｍｇ／ｋｇｐ ；三是转移系数标准，即重金属在植物地上 部积累量大于其根部积累量【ｌ２】，同时还需要对它们 有一定的耐受能力。但是，这些已知的超富集植物 都不同程度存在着不能同时超量积累多种重金属、 生物量较小、生长缓慢，且在基因工程培育理想的 超富集植物方面进展也十分缓慢等缺点，从而影响 植物修复技术的有效性和广泛应用【ｌ３】。 超积累植物能分泌某些金属结合蛋白和某些 特殊有机酸来螯合重金属。一些单子叶植物在缺 Ｆｅ条件下能释放植物高铁载体，促进土壤Ｆｅ、ｚｎ、 Ｃｕ、Ｍｎ的溶解【ｌ４】。超积累植物也可能分泌金属结合 蛋白 廷似于金属硫蛋白或植物螯合肽）作为植物的 离子载体，还可能分泌某些化合物，促进土壤中金 属溶解。万敏等通过对不同镉积累类型小麦根际土 壤低分子量有机酸与镉生物积累的研究，证实了植 物可以通过分泌有机酸来复合或螯合溶解土壤中 的Ｃｄｔ阍。 超积累植物可以还原土壤中的重金属。在根细 胞质膜上的专一性金属还原酶作用下，土壤中高价 金属离子被还原，溶解性增加。一些植物在缺铁或 缺铜条件下，根系还原Ｆｅ ＋或Ｃｕ：＋能力增加，吸 收Ｆｅ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｍｇ的能力也增加【峋。此外，Ｆｅ／Ｍｎ水 合氧化物的吸附作用影响土壤中重金属的可移动 性，当这些氧化物被还原时，则导致吸附的重金属 释放【切。 收稿日期：２００８—０２—２８ 作者简介：王红新（１９７９一），女，河北景县人，池州学院资源环境与旅游系讲师，在读博士研究生，主要从事土壤污染环境的生态修复研究。
土壤重金属污染物来源及植物修复技术研究进展
上海农业科技 ２０１ｌ一５ 土壤重金属污染物来源及植物修复技术研究进展 张峻（上海市闵行区蔬菜技术服务中心２０１１００） 付蓉蓉（上海交通大学农业与生物学院） 摘 要：随着全球经济的快速发展，含重金属的污染物通过各种途径进人土壤，造成土壤中重金属元素富 集，严重影响到整个人类生存环境的质量。植物修复技术作为一种新兴的绿色、生态、高效的修复技术，在土 壤重金属污染修复中具有良好的发展前景。为给土壤重金属污染治理提供科学依据，在讨论土壤重金属污染物 来源的基础上，论述了植物修复技术的研究进展，以供参考。 关键词：土壤重金属污染物；来源；植物修复技术 土壤是环境的重要组成部分，承担着环境中大约９０％的 污染物…，是农业生产的重要资源。土壤重金属污染是通过 人类活动使重金属进入到土壤中，致使土壤中重金属明显高 于土壤原始含量，并造成生态环境质量恶化的现象 Ｉ。重金 属在土壤中一般不易随水淋滤，不能被土壤微生物分解，相 反，重金属可在土壤环境中富集，甚至某些重金属会转化为 毒性更大的甲基化合物。由于土壤重金属污染的隐蔽性，使 人们不易觉察或注意，但一旦其毒害作用表现出来就难以消 除。随着全球经济的快速发展，含重金属的污染物通过各种 途径进入土壤，造成土壤中重金属元素的富集，这不但影响 农产品产量与品质，而且影响大气和水环境质量，并可通过 食物链危害动物和人类的健康和生命。为控制和治理已被重 金属污染的土壤，利用植物修复技术，将某种特定的植物种 植在重金属污染的土壤上，通过该种植物对土壤中特定重金 属元素的吸收富集，而后将植物收获并进行妥善处理（如灰 化回收），从而将重金属移出土壤，达到治理污染与恢复生态 的目的ｌ３Ｉ。本文在讨论土壤重金属污染物来源的基础上，论 述了植物修复技术的研究进展，以期为土壤重金属污染治理 提供科学依据。 １ 土壤重金属污染物的来源 １．１工业污染 随着经济的发展，人们对工业的开发利用越来越重视， 但在一些经济欠发达地区，人们的环保意识较弱，加上我国 目前的科技发展水平低和经济实力差，导致大部分工业废弃 物未经处理，直接排放进自然环境中。如：工矿企业排放的 烟尘、废气中含有重金属，最终通过自然沉降和雨淋沉降进 入土壤；固体废弃物在堆放或处理过程中，由于日晒、雨淋、 水洗等，重金属以辐射状、漏斗状向周围土壤扩散，固体废 弃物也可以通过风的传播而使污染范围扩大。据统计，中国 因工业三废污染的农田近７００万ｈｍ：。有报道称 １，南京某合 金厂周围土壤中的Ｃｒ含量大大超过土壤背景值，Ｃｒ污染范 围以工厂烟囱为中心，达ｌ１５ ｋｍ 。 １．２农业污染 为追求高产、稳产，在农业生产中使用了大量的农药、化 收稿日期：２０ｌ０一¨一２９ 肥等。含镉、汞的磷肥，含有汞、砷，铜、锌等重金属的农 药，以及利用未经处理的污染水灌溉农田，都会导致土壤的 重金属污染，且对农作物的产量及品质造成极大的不良影 响。同时加上地膜的大面积使用，也使Ｃｄ、Ｐｂ等进入土壤， 加重了土壤的重金属污染程度。此外，畜禽养殖也是导致土 壤重金属污染的重要方面，由于在使用的配方饲料中会添加 适当比例的重金属元素Ｉ５ Ｆ，过量的重金属元素通过动物排泄 进入土壤或水域，或通过有机肥的形式施入农田。 １．３交通运输 道路两侧土壤中的重金属污染物主要来自汽车尾气排 放、汽车轮胎磨损产生的大量含重金属的有害气体、粉尘的 沉降，污染元素主要为Ｐｂ、Ｃｕ、Ｚｎ等ｌ６Ｉ。汽车尾气排放的 主要污染物有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、铅等，这 些物质随风飘落，进入土壤，形成污染。它们一般以道路为 中心呈条带状分布，污染强度因距离公路、铁路，城市以及 交通量的大小有明显的差异。 ２植物修复技术 植物修复是指将某种特定的植物种植在受重金属污染的 土壤上，利用植物及其根系微生物对污染土壤、沉积物、地 下水和地表水中的重金属进行清除的一种有效的生物技术。 由于这种植物对土壤中特定重金属元素具有特殊吸收富集能 力，种植一段时间后，将其收获后并妥善处理（如灰化回收） 后即可将这种重金属移出土体，从而达到污染治理与生态修 复的目的！’， 。 ２．１超积累植物及其吸附重金属机理 超积累植物是植物修复技术的基础，其发现带动了植物 修复技术研究的发展。１９７７年Ｂｒｏｏｋｓ等 ｉ首先提出超积累植 物概念，当时定义为地上部分Ｎｉ含量＞１ ０００ ｇ／ｇ（干重） 的植物，后来，随着其他重金属超积累植物的陆续发现，一 些学者对此定义作了修改。通常，超富集植物的界定可考虑 以下因素：（１）超积累植物的生物富集系数（植物地上部分重 金属含量与土壤重金属含量的比值）＞ｌ；（２）植物地上部 分重金属含量与根中重金属含量的比值＞ｌ，这表明植物能 有效地把重金属从根转运到地上部分；（３）超积累植物对重 金属具有耐性能力，能解除重金属对植物造成的毒性ｌ１０】。由 于各种重金属在地壳中的丰度及在土壤和植物中的背景值存 一
镉、铅等重金属污染土壤植物修复技术研究
科技创新与应用ｌ ２０ｌ２年６月（中） 科技创新 镉、铅等重金属污染土壤植物修复技术研究 赵桂芳１ 魏欣２ （１、湖南省环境保护科学研究院，湖南长沙４１００００ ２、上海船舶运输科学研究所，上海２００１３５） 摘要：当前土壤污染随着工业的发展而变得越来越严重，尤其是重金属污染给人们的生活带来巨大的安全隐患，迫切需要对其 治理。本文研究了目前国内采用客土法修复遭受镉、铅等重金属污染土壤的一些方法，重点探讨了利用蜈蚣草作为重金属污染处 理材料的一些研究概况，并且认为该方法是比较可行的一种治理重金属污染的途径。 关键词：客土法；土壤；污染 １引言 土地是＾类赖以生存的基础，而土壤作为土地的精华部分之一，一 直承担着养育人类的伟大作用，对中国来说尤为重要。中国是世界人口 第一大国，养育着全世界接近１，４的人口，但耕地面积却只有世界的 ７％，而且这一比例还在缩小。１９９８至２０１０年，全国耕地面积从１９．４５亿 亩减少到１８．２６亿亩，已逼近１８亿亩耕地红线。不仅如此，随着工业的 发展和人口扩张，工业和生活污染导致现在土地污染越来越严重。由于 重金属的积累特性，土壤中的重金属污染越来越严重。因此改变土地重 金属污染现状，改良和修复污染的土壤刻不容缓。 ２重金属污染特性及污染事件 重金属污染既闻不到，也看不到，被重金属污染的水体或土壤，对 人体造成很大伤害。而且，不同于其它污染物的可降解特性，重金属污 染物不仅不可降解，还能在环境里累积和循环，由此也加重了对人群的 危害。重金属污染对身体的危害主要是“三致”，致癌、致畸、致突变。多种 资料均提及，重金属在人体内能和蛋白质及各种酶发生强烈的相互作 用，使其失去活性，也能在人体的某些器官中富集，造成人体急性中毒、 亚急性中毒、慢性中毒等，对 体造成损伤。资料显示，血铅污染所导致 的毒性效应是贫血症、神经机能失调和肾损伤，易受害的人群有儿童、 过排泄量，砷就会在人体的肝 肾、肺、子宫、胎盘、骨骼、肌肉等部位蓄 积，与细胞中的酶系统结合，使酶的生物作用受到抑制失去活性，特别 是在毛发、指甲中蓄积，从而引起慢陛砷中毒。近年来，仅发生的镉污染 事件，就有２００５年的广东北江韶关段镉严重超标事件，２００６年的湘江 湖南株洲段镉污染事故，２００９年的湖南省浏阳市镉污染事件。至于其它 重金属污染事件，仅“血铅超标”事件，就已涉及陕西、安徽、河南、湖南、 福建、广东、四川、湖南、江苏、山东等省。国家环保部数据显示，２００９年 重金属污染事件致使４０３５人血铅超标、１８２人镉超标，引发３２起群体 性事件。２０１ １年２月，国家环保部部长周生贤在出席有关重金属污染综 合防治“十二五”规划会议时也谈到，‘‘从２００９年至今，我国已经有３０多 起重特大重金属污染事件，严重影响群众健康。” ３植物修复技术 土壤重金属污染治理方法从新世纪起就是土壤学的研究热点，人 们也从物理、化学和生物多种角度提出了多种治理方法，其中植物修复 技术是研究热点，因为其具有①成本低，能大面积推广应用③不会破坏 土壤生态环境，能激发微生物活动，增加土壤有机质含量，提高土壤肥 力：③集中处理收获物，可避免二次污染，还可从富含重金属的植物残 体中回收贵重金属，获得直接经济效益；④原位处理土壤污染，对环境扰 动少，不会对土壤结构造成破环⑤对污染地的景观具有美学价值等优 点。但是随着对植物修复技术的研究，植物修复技术的局限Ｉ生也随之暴 露：要求植株具有高的生物量对污染物的耐受性要高；受植物根系分布 的限制爱气候、土质等的影响；清除污染物所需的时间长。这对植物修 复技术的推广造成困难。 以蜈蚣草为例。它栽培窬容易、生长健壮，管理粗放亦可生长，因其 可以大量富集土壤中砷、铅等重金属而出名。蜈蚣草中的砷含量竞可以 达到１－２％，而且多集中于地上部分，可做改良土质土壤，一年可以收割 三次之多。中科院地理科学与资源研究所环境修复研究中心主任陈同 斌，和他的研究团队在国内砷最为集中分布地带之一的广西环江地区， 经长达３年时间研究找寻，一座有着１５００多年历史的石门矿被科研人 员发现，并将该矿附近１００多种植物纳入搜索圈。经层层筛选以及遗传 性能鉴定，当地大量存在的一种优势植物——蜈蚣草胜出，这也说明， 利用蜈蚣草进行土壤的重金属修复是完全可行的。 植物修复技术从诞生开始，就以绿色、环保而引起广泛关注。限制 植物修复的核心关键是植物对重金属的耐ｆ生及植物生物量之间的不匹 一２６一 配造成的。但是随着新世纪以来，生物学、植物学和遗传学等多学的进 展，为修复植物的选育带来了新的契机。人们通过转基因技术将超富集 植物内的重金属富集基因克隆到人们满意的高生物量作物中，通过对 重金属富集基因的表达到达人们理想中的“高生物量超富集植物”。 由于植物修复技术是一个完整的系统工程体系，其包括：植物选 育、植物栽培、土壤基质改良、植物回收等等多个环节，每一个环节都是 影响植物成功的关键，所以，对植物修复技术而言，需要将整个系统视 为研究对象，综合运用各种手段，帮助植物修复技术高效清洁土壤污 染。将两种或两种以上的修复方法，形成联合修复技术，不仅可以扩大 修复技术的应用范围，还可以提高修复的效率。由于植物修复技术是一 门多学科交叉后形成的新兴学科，因此，可以由原学科甚至跨学科形成 植物组合修复技术。植物组合修复技术将在很长的一段时间内成为研 究热点。其优点有：１）克服单一污染缺陷，具备复合污染的修复能力．２）突 破植物修复运用限制；３）提高了植物修复的效率Ｉ４）缩短了植物修复的时 间。 ４植物修复土壤重金属污染的机理 ４．１植物对重金属的避性 植物避性是指植物将污染物排斥在体外，减轻污染物对植物体自 身的胁迫能力，是植物对环境变化适应能力的体现。 植物对重金属的吸收是一个复杂的过程，一般认为植物根系通过 分泌特殊有机物酸活化土壤中的重金属，或在其根毛表面直接从土壤 颗粒上交换吸附重金属离子。而在根表面或根毛皮层上被吸附的重金 属离子通过质外体或共质体途径进入根细胞，实质上重金属是通过专 一或通用的离子载体或通道蛋白进入根细胞的，该过程为—个消耗能 量的主动过程，非必需重金属必须与必需重金属竞争膜转运蛋白，从而 以离子形式或以金属蛋白结合形式进入根细胞。 植物根系是植物体在土壤中主要的物质交换场所，所以植物根系 是重金属进＾植物的第一道屏障。为了避免土壤中的重金属进入植物， 植物体通过自身的生理机制调节，阻止根系吸收重金属。一般而言，植 物体可以三种方式来阳ｌＥ重金属进入植物根系。其一，根际化学性状改 变，某些植物可以通过主动调节根际ＤＨ来减低土壤中重金属的活性， 从而达到自我保护的目的；其二，根系分泌物的络合作用，植物根系分泌 物主要是氨基酸、蛋白质和糖类等大分子有机质，这些有机质可以与土 壤中重金属结合形成稳定的金属鳌合物复合体，减低重金属的植物生 物可利用性；其三，植物的‘银际效应圈”作用，由于植物根系是植物体内 最为活跃的部分之一，在根系周围存在着大量的微生物，从而产生根际 效应，在这些微生物中，有些微生物的分泌物可以减低重金属活性，使 植物根系在过量的重金属环境中正常生长。 ４．２植物对重金属的钝化作用 植物对重金属的钝化作用定义Ｉ１］为：植物通过自身的生理调节，使 体内重金属无法到达敏感器官，无法结合关键蛋白质，从而保证植物的 正常生理代谢。植物的体细胞中的细胞壁、细胞膜和细胞其他成分等都 对重金属具有良好的钝化功能。细胞壁是植物细胞的第一道屏障，其主 要成分有：糖类、纤维素和果胶等大分子有机化合物。进入植物体内的 重金属往往带有正电荷，因此可与植物组织中带负电荷的大分子化合 物结合，降低重金属对植物正常的生理代谢干扰。有研究表明植物体中 的重金属铅大多数被蓄积在植物细胞壁中。细胞膜与细胞壁作用相似， 通过对穿透细胞壁的重金属蛋白质结合，固定重金属离子。细胞的其他 成分中以液泡最具代表陛，许多研究表明：液泡可能是重金属离子的贮 存场所。这主要是植物在重金属的斜坡下，产生了大量的ＰＣ 物鳌合 素），而在植物细胞液泡中大量储存。 ４．３土壤重金属的植物可利尉眭 土壤重金属的植物可利用性是指：土壤环境中重金属在植物体内 的吸收、积累或毒性的程度。：其Ｉ体而言，是指植物在特定环境中，一定时 间范围内，可被植物直接或间接吸收的重金属某种形态的总量，既不是 指土壤中重金属的总量，
土壤镉污染常见修复技术
1土壤镉污染的危害镉是最具毒性的环境污染物之一，土壤中的镉在较低浓度下就会影响植物酶的结构和组成，导致植物生长发育缓慢，并在植物中积累，甚至使植物出现致癌、发炎和恶化的现象。对于农作物来说，镉会抑制其正常生长，出现减产、质量下降等问题。镉通过食物链进入人体后，主要积累于人体的肝脏和肾脏中，可能引发肺癌、肾功能障碍、骨折、生殖系统及神经系统病变等诸多问题。2005年4月~2013年12月，我国进行了第一次全国土壤污染状况调查，并于2014年4月7日发布了叶全国土壤污染状况调查公报曳。报告指出全国土壤环境状况总体不容乐观，全国土壤点位污染总超标率为16.1%，其中无机污染物超标点位占全部超标点位的82.8%，所有污染物中，镉污染超标率7%，排在首位。2土壤镉污染常见修复技术针对土壤中的镉污染，修复思路一般有2种，一是将土壤中的镉分离出来，减少土壤中镉的含量；二是改变土壤中镉的形态分布，降低其可迁移性及生物有效性。目前，国内外常见的镉污染土壤修复技术主要有物理修复、化学修复、生物修复等。2.1物理修复技术。物理修复方法主要有工程修复、电动修复。2.1.1工程修复。包括换土、客土、深耕等，用未受污染的土壤置换已污染土壤，从而降低作物可接触土壤中的污染物浓度，达到保护作物的目的。此种方法虽然可以彻底解决当前地块的污染问题，但工程量大、成本高，且影响土壤结构，因此，此种方法适用面较窄，一般用于镉污染严重的小面积土壤修复治理。2.1.2电动修复。在镉污染土壤中插入2个石墨电极，施加以稳定电场，使土壤中的镉离子定向迁移至电极，是后富集处理的过程。电动修复不需要移动置换原有土壤，对土壤结构影响较小，不产生二次污染，一般用于修复大面积的污染土壤。但是电动修复镉污染要求土壤的pH值＜6，同时阴阳两极易形成酸碱扩散区，因此，使用电动修复技术时，要对土壤pH值进行全程严格控制。2.2化学修复技术。土壤镉污染的化学修复方法主要包括化学淋洗修复和化学固定修复。2.2.1化学淋洗修复。是将化学淋洗液(如螯合剂、无机溶剂和表面活性剂等)加入到待修复土壤中，通过螯合、沉淀、吸附等作用提高土壤中镉元素的溶解性，把镉元素转移到液相中，从而分离出来。土质粗糙、渗透性强且污染严重的土壤修复，可以使用化学淋洗修复技术，但是淋洗剂及溶解的镉可能会污染地下水，并造成土壤营养元素流失、肥力下降。2.2.2化学固定修复技术。是向土壤中加入表面活性剂、金属拮抗剂、改良剂、钝化剂等试剂或材料(包括石灰性物质、炭材料、黏土物质、含磷材料、有机肥和农业废弃物等)，与土壤中的镉发生沉淀、络合、吸附等反应，降低镉元素的生物有效性及迁移能力，将其固定在土壤中，达到修复目的。化学固定修复技术操作简单、投入小，适合污染浓度中低度的大面积污染土壤修复，但它并未把土壤中的镉去除掉，只是抑制了镉的活性，环境条件发生改变等情况，可能导致镉再度活化。2.3生物修复技术。生物修复技术一般包括植物修复、动物修复和微生物修复技术。2.3.1植物修复。是指在污染土壤上种植对镉具有特殊吸收富集能力的作物，对镉进行吸收或固定，从而降低土壤中镉的有效浓度。比如，Li等人发现浙江矿区的伴矿景天，连续种植7季后，可使污染地块中的镉平均含量由8.68mg/kg下降到0.93mg/kg，下降幅度为89%；沈德中提出天然遏蓝菜地上部分能够超量富集镉达到1800mg/kg。植物修复技术操作简单、成本低廉，富集的镉易于收集处理，不会产生二次污染，但是也存在富集植物生长缓慢、产量低的问题，导致修复周期长，不利于实际应用。2.3.2动物修复技术。是指通过一些低等生物，如蚯蚓和啮齿动物，在土中进行的消化、代谢活动，达到改变土壤中镉元素存在形态或将其富集在体内的目的。此项技术虽然绿色安全，但实际使用过程中，生物生长、迁移等因素十分不可控，修复效率差。2.3.3微生物修复。是指通过土壤中的藻类、细菌、真菌等微生物的生命活动，吸附、氧化、还原、沉淀镉元素，减少其有效含量及生物毒性。微生物修复技术，不仅可以修复镉污染，还有改善土壤环境、改良土壤的功效，但微生物生长易受pH值、水分、温度等环境因素影响，普遍存在修复周期长、修复效果不稳定的问题。土壤镉污染常见修复技术苑鹤渊廊坊市农业农村局河北廊坊065000
土壤镉吸附实验报告(3篇)
第1篇
一、实验目的
本研究旨在探讨土壤中镉（Cd）的吸附行为，分析不同土壤类型、不同有机质含量以及不同pH值对镉吸附能力的影响，为土壤镉污染的治理提供理论依据。
二、实验材料与方法
1. 实验材料
（1）土壤样品：采集我国不同地区的土壤样品，包括黑土、红壤、黄壤等。
（2）镉标准溶液：浓度为1000 mg/L的镉标准溶液。
（3）实验试剂：HCl、NaOH、NaCl、KCl、KNO3等。
2. 实验方法
（1）土壤样品处理：将采集的土壤样品风干、磨碎、过筛（粒径小于0.25 mm），备用。
（2）镉吸附实验：将处理后的土壤样品分别放入50 mL的锥形瓶中，加入一定量的镉标准溶液，设置不同的pH值（5、6、7、8、9），在室温下振荡一定时间（如24小时），然后用0.01 mol/L的NaOH溶液调节pH值至7，过滤，测定滤液中镉的浓度。
（3）吸附等温线实验：在一定的pH值下，改变镉的初始浓度，进行吸附实验，绘制吸附等温线。
（4）吸附动力学实验：在一定的pH值下，改变镉的初始浓度，进行吸附实验，测定不同时间点的镉浓度，绘制吸附动力学曲线。
三、实验结果与分析
1. 不同土壤类型对镉吸附能力的影响
实验结果表明，不同土壤类型对镉的吸附能力存在差异。其中，黑土对镉的吸附能力最强，红壤次之，黄壤最弱。
2. 不同有机质含量对镉吸附能力的影响 实验结果表明，随着土壤有机质含量的增加，镉的吸附能力也随之增强。这是因为有机质中含有大量的官能团，可以与镉形成络合物，从而降低镉的生物有效性。
3. 不同pH值对镉吸附能力的影响
实验结果表明，土壤pH值对镉的吸附能力有显著影响。在pH值为5时，镉的吸附能力最强；在pH值为9时，镉的吸附能力最弱。这是因为镉在不同pH值下，其存在形态不同，从而影响其吸附能力。
4. 镉吸附等温线分析
根据实验数据，绘制镉吸附等温线，发现实验数据符合Langmuir吸附模型，说明镉在土壤中的吸附过程以单分子层吸附为主。
土壤重金属镉污染现状、危害及治理措施
土壤重金属镉污染现状、危害及治理措施
一、本文概述
随着工业化和城市化的快速发展，土壤重金属污染问题日益严重，其中镉污染尤为突出。镉是一种毒性极强的重金属元素，对生态环境和人类健康构成严重威胁。本文旨在全面概述土壤重金属镉污染的现状、危害及治理措施。我们将探讨镉污染的主要来源，包括工业排放、农业活动、城市污水等。我们将分析镉污染对土壤、水体、大气等环境的危害，以及对农作物和人体健康的潜在影响。在此基础上，我们将提出一系列有效的治理措施，包括源头控制、土壤修复、农业管理等，以期为我国土壤重金属镉污染的防治工作提供有益的参考和借鉴。
二、土壤重金属镉污染现状
近年来，随着工业化和城市化的快速发展，土壤重金属污染问题日益严重，其中镉污染尤为引人关注。镉是一种具有显著生物毒性的重金属元素，它在土壤中的积累不仅会对土壤生态环境造成破坏，还会通过食物链影响人类健康。
在全球范围内，镉污染问题普遍存在。特别是在一些工业发达、人口密集的地区，土壤镉污染尤为严重。这些地区的工业活动，如采矿、冶炼、电镀等，会产生大量的含镉废水、废气和固体废弃物，这些废弃物如果不经过有效处理而直接排放，就会对土壤造成严重的污染。
在我国，土壤镉污染问题也不容忽视。由于历史原因，一些地区长期存在重金属排放超标的问题，导致土壤镉含量严重超标。这些地区的土壤不仅生态环境受到破坏，而且农产品质量也受到影响，甚至存在食品安全隐患。
为了有效应对土壤镉污染问题，我国已经采取了一系列治理措施。例如，加强工业废水、废气和固体废弃物的监管和处理，推广环保技术和清洁能源，开展土壤污染修复和生态恢复等。这些措施的实施，对于改善土壤镉污染现状、保护生态环境和人民健康具有重要意义。
然而，目前土壤镉污染问题仍然严峻，需要进一步加强治理力度。未来，我们需要继续深化对土壤镉污染问题的研究，探索更加有效的治理技术和方法，为实现土壤生态环境的可持续发展做出更大贡献。
向日葵、油菜对镉胁迫反应及对镉污染土地修复作用研究进展
向日葵、油菜对镉胁迫反应及对镉污染土地修复作用研究进展
杨学乐;何录秋;刘寿明;杨文淼
【摘 要】Soil is contaminating because more and more heavy metal enter
into soil as the increasing of human activities. Among the heavy metal,Cd
is the most toxic to human body.The harnessing of the soil polluted by
cadmium became one of the most concerned issues by pared
with different regulation methods of soil heavy metal pollution,phytore-mediation is considered to be the best.This article summarized the
research about the reaction of sunflower and rape under cadmium stress
in recent years around the world.The phytoremdiation of sunflower and
rape for the cadmium contaminated soil was overviewed.The research
direction for the future was discussed.%随着人类活动的增加，越来越多的重金属进入土壤中造成土壤污染，其中镉是对人体毒害最强的，土壤镉污染治理已经成了人们最关心的问题之一。对比不同的土壤重金属污染治理的方法，植物修复被认为是最好的。总结了向日葵和油菜对镉胁迫的反应，以及它们对镉污染土地的修复作用，并对以后的研究方向进行了探讨。
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展
镉对植物的毒害及植物解毒机制研究进展
随着工业化的快速发展和化肥农药的广泛使用，土壤重金属污染问题日益严重。重金属镉是一种常见的土壤污染物，其毒害作用对植物生长和生理代谢产生严重影响。关于镉对植物的毒害及植物解毒机制的研究成为了研究热点之一。本文将从镉对植物的毒害效应、植物对镉的响应及解毒机制的研究进展进行综述。
一、镉对植物的毒害效应
镉是一种强毒性重金属，常见的镉污染源主要包括工业废水、废弃物、矿山废渣和农药等。镉在土壤中积累过多会引起严重的土壤污染，从而影响到植物的生长和发育。研究表明，镉对植物的毒害效应主要表现为以下几个方面：
1. 抑制植物生长：镉离子能够与植物细胞中的蛋白质和酶结合，导致酶活性降低，影响植物的新陈代谢和生长发育，从而抑制了植物的生长。
2. 损害植物的生理代谢：镉在植物体内会干扰植物的生理代谢，影响植物的呼吸、光合作用和养分吸收利用，导致植物受到伤害。
3. 诱导氧化应激：镉可以诱导植物产生氧化应激，导致细胞内的氧化损伤，促进了细胞膜的脂质过氧化和细胞DNA的损伤，从而影响了植物的生长和发育过程。
植物在面对镉污染时，会通过一系列的生理和分子机制来应对镉的毒害作用，以减轻镉对植物的伤害。植物对镉的响应主要包括镉的吸收、运输和积累、镉的胁迫信号转导、激活抗氧化系统、积累低分子量配体物质等。具体来说，植物对镉的响应表现为以下几个方面：
1. 镉的吸收和积累：植物对镉的吸收和积累是解决镉污染问题的关键。植物根系通过根际镉吸附、根内交换和细胞内转移等方式，调控着镉的吸收和积累。植物可以通过减少镉的吸收和/或增加镉的排泄来降低细胞内镉浓度，从而减轻镉对植物的毒害。
2. 镉的胁迫信号转导：植物在面对镉胁迫时，通过胁迫信号转导通路传递镉的信号，调控植物的生长发育和代谢过程。一些胁迫响应基因和蛋白质在镉胁迫下被表达调控，从而调节植物对镉的响应。
氮肥和钾肥强化龙葵修复镉污染土壤
中国环境科学２００８，２８（１０）：９１５－９２０ Ｃｈｉｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ 氮肥和钾肥强化龙葵修复镉污染土壤 王 林 ，一，周启星 ， ，孙约兵 （１．中国科学院沈阳应用生态研究所，中国科学院陆地生态过程重点实验室，辽宁 沈阳ｌ １００１６；２．中国科学院研究生院，北京１０００４９；３．南开大学环境科学与工程学院，环境污染过程与基准教育部 重点实验室，天津３０００７１） 摘要：采用室外盆栽实验，研究了施用氮肥［（ＮＨ４）２ＳＯ４］和钾肥（Ｋｃ１）对镉超积累植物龙葵（Ｓｏｌａｎｕｍ ｎｉｇｒｕｍ Ｌ．）的生长和吸收累积ｃｄ的影响． 结果表明，（ＮＨ４）２ＳＯ４虽不能显著提高龙葵地上部ｃｄ含量，但可显著提高龙葵地上部干重，因而显著提高了龙葵地上部ｃｄ的积累量，最大可 提高２．８倍；ＫＣ１在高浓度处理时可以显著提高龙葵地上部ｃｄ含量，然而它对地上部干重有抑制作用，最终没能提高龙葵地上部ｃｄ的积累 量．施用（ＮＨ４）２ＳＯ４可显著降低土壤ｐＨ值，但对土壤有效态ｃｄ含量无显著影响；施用ＫＣ１可使土壤ｐＨ值显著提高，同时使土壤有效态ｃｄ 含量显著增加．（Ｎｌ－ｈ）２ＳＯ４的强化龙葵修复效果较好． 关键词：植物修复；龙葵；镉；硫酸铵：氯化钾；施肥强化 中图分类号：Ｘ５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００－６９２３（２００８）１０－０９１５—０６ Ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ Ｓｏｌａｎｕｍ ｎｉｇｒｕｍ Ｌ．ｒｅｍｅｄｙｉｎｇ ｃａｄｍｉｕｍ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ｂｙ ｎｉｔｒｏｇｅｎ ａｎｄ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒｓ． ＷＡＮＧ Ｌｉｎ ’ ，ＺＨＯＵ Ｑｉ—ｘｉｎｇ ’ ，ＳＵＮ Ｙｕｅ—ｂｉｎｇ （１．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｔｅｒｒｅｓｔｒｉａｌ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ，Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｅｃｏｌｏｇｙ，Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ １ １００１６，Ｃｈｉｎａ；２．Ｇｒａｄｕａｔｅ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００４９，Ｃｈｉｎａ；３．Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｐｏｌｌｕｔｉｏｎ Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｃｒｉｔｅｒｉａ（Ｍｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ），Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｋａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｔｉａｎｊｉｎ ３０００７ １，Ｃｈｉｎａ）．Ｃｈｉｎａ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ，２００８，２８（１０）：９１５－９２０ Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｕｔｄｏｏｒ ｐｏｔ—ｃｕｌｔｕｒｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ ｗｅｒｅ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｔＯ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｎｉ￣ｏｇｅｎ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ【（ＮＨ４）２５０４】ａｎｄ ｐｏｔａｓｓｉｕｍ ｆｅｒｔｉｌｉｚｅｒ（ＫＣ１）ｏｎ ｐｌａｎｔ ｇｒｏｗｔｈ ａｎｄ ｃａｄｍｉｕｍ（Ｃｄ）ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ Ｓｏｌａｎｕｍ ｎｉｇｒｕｍ Ｌ．，ａ Ｃｄ—ｈｙｐｅｒａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ．Ａｌｔｈｏｕｇｈ（ＮＨ４）２５０４ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ Ｃｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｔｉｓｓｕｅｓ ｏｆ Ｓ．ｎｉｇｒｕｍ，ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｍａｒｋｅｄｌｙ ｅｎｈａｎｃｅ ｄｒｙ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｐａｒｔｓ，ｔｈｕｓ ｉｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ Ｃｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｏｏｔｓ ｗｉｔｈ ａ ｍａｘｉｍａｌ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｏｆ ２．８ ｆｏｌｄｓ．Ｉｎ ｃｏｎｔｒａｓｔ，ＫＣ１ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ Ｃｄ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｉｎ ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｔｉｓｓｕｅｓ ｏｆ Ｓ．ｎｉｇｒｇｍ ａｔ ｉｔｓ ｈｉｇｈｅｓｔ ａｄｄｉｔｉｏｎ ｌｅｖｅｌ，ｂｕｔ ｉｔ ｍｉｇｈｔ ｉｎｈｉｂｉｔ ｄｒｙ ｂｉｏｍａｓｓ ｏｆ ａｂｏｖｅｇｒｏｕｎｄ ｐａｒｔｓ，ＳＯ ｉｔ ｃｏｕｌｄ ｎｏｔ ｅｎｈａｎｃｅ Ｃｄ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｏｏｔｓ ｏｆ Ｓ．ｎｉｇｒｕｍ．Ａｎｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ（ＮＨ４）２５０４ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｐＨ ｖａｌｕｅｓ ｉｎ ｓｏｉｌｓ，ｂｕｔ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃｄ ｉｎ ｓｏｉｌｓ ｗａｓ ｎｏｔ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｍａｒｋｅｄｌｙ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ＫＣ１ ｃｏｕｌｄ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｐＨ ｖａｌｕｅｓ ｉｎ ｓｏｉｌｓ，ａｎｄ ｃｏｕｌｄ ｍａｒｋｅｄｌｙ ｅｎｈａｎｃｅ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ａｖａｉｌａｂｌｅ Ｃｄ ｉｎ ｓｏｉｌｓ．Ｔｈｅｓｅ ｒｅｓｕｌ￣ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ ｅｎｈａｎｃｉｎｇ ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ（ＮＨ４）２８０４ ｗａｓ ｂｅｕｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｏｆ ＫＣＩ，ａｎｄ（ＮＨ４）２Ｓ０４ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎ Ｓ．ｎｉｇｒｕｍ ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｄ—ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｈｙｔｏｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ Ｓｏｌａｎｕｍ ｎｉｇｒｕｍ Ｌ．；ｃａｄｍｉｕｍ；（ＮＨ４）２５０４；ＫＣ１；ｆｅｒｔｉｌｉｚｉｎｇ ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ 近年来推出的植物提取修复技术，因其费用 低廉、不破坏土体结构等优点，成为具有发展前 景的重金属污染土壤修复方法…．然而，由于待修 复土壤养分缺乏，单纯利用超积累植物进行提取 修复的效率往往很低．为此，人们采取了施肥措施 来提高植物修复的效率．其中，（Ｎｔｔａ）２ＳＯ４和ＫＣ１ 是应用较多的氮、钾肥．研究表明，施用这２种肥 料能显著提高一般植物和富集植物修复Ｃｄ污染 土壤的效率 一引．然而，将这２种肥料应用在Ｃｄ超 积累植物上的研究还很少见． 龙葵（Ｓｏｌａｎｕｍ ｎＱｒｕｍ Ｌ．）是新近发现的一种 Ｃｄ超积累植物，具有耐Ｃｄ毒害和富集Ｃｄ的能力 ． 收稿日期：２００８—０３—１０ 基金项目：国家“８６３”项目（２００６ＡＡ０６Ｚ３８６）；国家杰出青年科学基 金（Ｂ）项目（２０４２８７０７）资助 责任作者，研究员，ｚｈｏｕｑｘ＠ｎａｎｋａｉ．ｅｄｕ．
我国土壤镉污染及其修复研究
山东农业科学 Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ ２００７年 第６期 我国土壤镉污染及其修复研究 柳 絮，范仲学 ，张 斌，毕玉平 （山东省农业科学院高新技术研究中心／山东省作物与畜禽品种改良生物技术重点实验室，山东济南２５０１００） 摘要：镉是污染人类生存环境毒性最大的重金属元素之一。本文概述了我国土壤镉污染现状以及对我 国农业生产与居民健康状况的潜在影响，并提出了四种有效修复土壤镉污染的措施。 关键词：土壤；镉污染；修复 中图分类号：￥１５２．４ 文献标识号：Ａ 文章编号：１００１—４９４２（２００７）０６—００９４—０４ 镉（Ｃｄ）是一种银白色的稀有金属，质地柔 软，富有延展性，抗腐蚀、耐磨，稍加热易挥发。现 未发现单独的镉矿，常在铅锌、铅铜锌矿中发现。 镉广泛应用于电镀、汽车及航空、颜料、油漆、印刷 等行业。近年来研究证明，无论是从毒性还是蓄 积作用来看，镉都将是继汞、铅之后污染人类环 境、威胁人类健康的第三个金属元素。由于镉应 用范围广，消费方式多样化，增加了对环境污染的 机会，目前镉对环境的污染已引起普遍关注，控制 镉污染已成为全社会的综合问题。 １ 我国农田土壤镉污染现状分析 我国有关农田土壤镉污染的调查工作是２Ｏ 世纪７Ｏ年代中期开始的，但至今没有人能够给出 一个全面明确的结论。１９８０年中国农业环境报 告，我国农田土壤镉污染面积为９ ３３３ ｈｍ。，随后 有人提出镉污染面积为１３ ３３３ ｈｍ ，最近又有新 的资料显示，我国农田土壤镉污染面积已超过２Ｏ ×１０‘ｈｍ ，每年生产镉含量超标的农产品达１４．６ ×１Ｏ。ｋｇ。 早在１Ｏ多年前，我国明确认定的镉污染区就 超过２Ｏ个，并且有１１处污灌区土壤镉含量达到 了生产“镉米”的程度。如沈阳市张士灌区因污灌 曾经使２ ５３３ ｈｍ。农田遭受镉污染（土壤镉含量 ＞１．０ ｍｇ／ｋｇ），其中严重污染面积（可能产生镉 含量＞１．０ ｍｇ／ｋｇ的农作物）的农田占１３ ；江 西大余县污灌区引起的镉污染面积曾达５ ５００ ｈｍ。，其中严重污染面积占１２ 。随着我国近年 来国民经济的迅速发展，很多地区工业排废导致 的环境镉污染日趋严重。２００５年，韶关冶炼厂把 处理未达标的含镉废水直接排放到北江，导致了 北江韶关段镉超标１２倍，严重影响了人畜饮水和 农田灌溉安全。２００６年，湘江株洲霞湾港之长沙 江段因霞湾港清淤工程出现镉超标２２～４Ｏ倍的 情况，周围２Ｏ多个水塘和积水被严重污染。 工矿区土壤和作物中的镉含量水平是反映我 国农田镉污染程度的重要指标。表１列出了我国 部分工矿污染区农田土壤和稻米（小麦）中镉含量 状况口 ］。不难看出，表中所列这些地区受镉污 染的程度已相当严重，农作物中镉含量远远超过 了ＦＡＯ（联合国粮农组织）／ＷＨＯ（世界卫生组 织）提出的０．１ ｍｇ／ｋｇ的标准。 收稿日期：２００７—０３—０１ 基金项且：山东省自然科学基金项且（Ｙ２００６Ｂ２６）和山东省农业科学院博士基金项且（２００６ＹＢＳ０２４）资助。 作者简介：柳絮（１９８２一）．女，研究实习员。主要研究方向为环境生物技术。＊通讯作者 参考文 献： ［１］Ｃａｍｂｅｌｌ Ｗ Ｈ．Ｎｉｔｒａｔｅ ｒｅｄｕｃｔａｓｅ ｈｉｏｃｈｅｍｉｓｔｒｙ ｃｏｍｅｓ ｏｆ ａｇｅ ［Ｊ］．Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏ１．，１９９６．１１１：３５５—３６１． ［２］ Ｎｉｇｅｌ Ｍ Ｃｒａｗｆｏｒｄ，Ｊａｃｋ Ｑ Ｗｉｌｋｉｏｎｓｏｎ．Ｓａｍｕｅｌ Ｔ ｌａＢｒ— ｒｉＢ Ｃｏｎｔｒｏｌ ｏｆ ｎｉｔｒａｔｅ ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｐｌａｎｔｓ［Ｊ］．Ａｕｓｔ．Ｊ、Ｐｌａｎｔ Ｐｈｙｓｉｏ１．。１９９２，３７７—３８５． ［３］周院宝。谷丽萍．植物硝酸还原酶活性研究进展［Ｊ］．植物 杂志。１９９４，３：５－７． ９４ ［４］李彩凤，马凤鸣，赵 越。等．氮素形态对甜菜氮糖代谢关 键酶活性及相关产物的影响［Ｊ］．作物学报。２００３，２９（１）； １２８—１３２． ［５］李春喜。张根发，石惠恩，等．氮肥对小麦硝酸还原酶活性 和籽粒蛋白质含量变化动态的影响ｌ－Ｊ］．西北植物学报， １９９５。１５（４）：２７６－２８１． ［６］冯福生。陈文龙。李 洁，等．不同供氮水平下冬小麦叶片 ＲｕＢＰＣ羧化酶和ＮＲＡ活性的变化［Ｊ］．植物生理学通讯， １９８６。６ ２０—２２．