1、專業(yè)：應用化學年級：2009級選題類別：鎘污染學號2009071916姓名：張濤成績【題目】：土壤中鎘污染現(xiàn)狀與防治【摘要】：本文文章闡明了鎘污染的來源與現(xiàn)狀，同時對鎘污染治理的方法，做了系統(tǒng)的綜述。并提醒人們要提高土壤質量意識，保護生態(tài)環(huán)境。【關鍵詞】：土壤，鎘污染，防治方法目前，我國受鎘、神、鉛等重金屬污染的耕地面積2.0M07hm2約占總耕地面積的1/5;其中工業(yè)三廢”污染耕地1.0M07hm2；污水灌溉的農田面積3.3X06hm2。我國每年因重金屬污染而減產糧食超過1.0M07t,另外被重金屬污染的糧食每年也多達1.2107t,由此造成的經濟損失合計至少為200億元。在所有重金屬污染，

2、以鎘污染最為嚴重。尤其是近年來伴隨著采礦、冶金以及鎘處理等工業(yè)的發(fā)展，我國農業(yè)土壤受鎘污染也日趨嚴重。鎘是毒性最強的重金屬元素之一，危害極其嚴重，土壤中過量的鎘會抑制植物的正常生長，在可食部分的殘留還會通過食物鏈影響到人體的健康，因此對鎘污染土壤的治理已經引起國內外的廣泛重視。一、土壤中鎘的來源人體積累的鎘的最主要的來源是通過食物即農產品的攝取。而食物中的鎘主要來源于土壤。土壤環(huán)境中的鎘的來源包括自然和人為來源。(1)自然的鎘主要來源于巖石和礦物中的本底值。鎘與鉛鋅礦、煤礦、磷礦有最密切的正相關關系，能在鉛鋅礦、含煤巖系、含磷地層周圍形成鎘元素高值區(qū)。(2)人為來源的鎘豐要來源于工業(yè)“三廢”和

3、含鎘肥料大量施用。工業(yè)廢氣是造成空氣鎘污染的主要來源，在偏遠地區(qū)的空氣中鎘的含量一般低于1.OpgXmL但在工業(yè)區(qū)周圍的大氣中鎘的含量較高。較高含量的鎘通過降雨或沉降進入土壤，在土壤中積累。工業(yè)廢水灌溉：鎘在電鍍、顏料、饃鎘電池工業(yè)、電視顯像管制造中的應用非常廣泛，隨著采礦、冶煉和電鍍工業(yè)的不斷發(fā)展，大量的含鎘廢水排入河流中，用于灌溉必污染土壤。大量的工業(yè)固體廢棄物的堆積、農田施用污染的污泥、長期施用一些含鎘的農用化肥也必然會造成鎘在土壤中的大量沉積，造成土壤中鎘的總帚增加。二、鎘污染的危害由于鎘不能被土壤中微生物降解，半衰期超過20年，其污染為不可逆的積累過程；鎘又是生物遷移性很強的重金屬，

4、極易被植物吸收并累積，超過一定限度不僅嚴重影響作物的產量、品質，而且可食部分極易通過食物鏈在人體內積累并危害人體健康。鎘是植物生長的非必需元素，當鎘進入植物體內并積累達到一定程度時，植物就會表現(xiàn)出毒害癥狀，通常會出現(xiàn)生長遲緩、植株矮小、退綠、產量下降、質量下降等。對人類而言，鎘對人體健康的危害主要是污染土壤中的鎘可以通過食物鏈進入人體造成嚴重的危害。鎘被人體吸收后主要分布在肝與腎中，與低分子蛋白質結合成金屬蛋白。鎘中毒主要表現(xiàn)為腎臟功能的損害和肺部的損傷，導致腎皮質壞死、腎小管損害、肺氣腫、肺水腫，還可以引起心臟擴張和高血壓，長期攝入鎘將會導致骨質疏松、脆化、腰病、脊柱畸形。三、土壤中鎘的賦存

5、形態(tài)及遷移轉化1、CdW兩種常見價態(tài)，0價和+2價，鎘在土壤中只能以二價簡單離子或簡單配位離子的形式存在于土壤溶液中，如Cd2+、CdOH+Cd(OH)、CdCl+、CdOHCJCdS04CdHC03等，以難溶態(tài)Cd(OH)2、CdC03Cd3(PO4)2、CdS存在于土壤中。Cd與有機配體形成配合物的能力很弱，故土壤中有機結合態(tài)的鎘較少。2、土壤中鎘的分布集中于土壤表層，一般在015cm,15cm以下含量明顯減少。各剖面不同深度上，元素含量隨土壤質地不同而有明顯不同，一般重金屬元素隨土壤粘性增大其含量升高。C航素在水稻土中遷移能力最強。C旺出率隨土壤質地變而增大，隨pH直和土壤有機質含量增大

6、而降低。水溶性有機質(DOM對土壤中Cd的吸附行為具有明顯的抑制作用，這種抑制作用與土壤類型和DO釉類有關。四、土壤中鎘污染治理方法關于土壤鎘污染的治理，世界各國都在研究，總的來說，目前大致有以下六種治理措施：1、農業(yè)生態(tài)修復法農業(yè)生態(tài)法是通過改變耕作制度、調整作物品種以及改變土壤的水肥條件等方法來解決土壤污染的問題。(1)、控制土壤水分控制土壤的Eh及土壤的水分狀況，使土壤作物有一個較為穩(wěn)定的滯水期，可以減少鎘進入植物體內的含量，即減少進入果實和莖實中的含量。據研究，在水稻抽穗期到成熟期，減少落干，保持淹水，可明顯減少稻籽實中的鎘！鋅等金屬的含量。(2)、施用有機肥通過施用有機肥帷肥、廄肥、

7、植物秸桿等有機肥)，增加土壤有機質有利于改良土壤結構，可增加土壤膠體對重金屬的吸附能力，為土壤提供絡合、螯合劑，而且有機質也是良好的還原劑，可以促進土壤中鎘形成硫化鎘。張亞麗等研究表明，有機肥的施用可以明顯地降低土壤中有效性鎘的含量，其中豬糞的效果優(yōu)于秸桿類。與此同時還應控制常用化肥的施用，因為化肥中的Cl-,SO42-,H+可以活化土壤中的鎘，提高土壤中的交換態(tài)鎘的含量(3)、選用抗污染的作物由于作物種間和種內對鎘吸收的差異，在土壤鎘污染地區(qū)選種一些抗鎘污染性強的植物，以降低鎘污染的危害。研究表明，菠菜、小麥、大豆對鎘的吸收量較高，不宜種植；而玉米、水稻等較低，可以種植。云南農業(yè)大學與法國卡

8、賽里克大學里爾高級農學院合作，經過多年的共同努力，在云南篩選出對鎘吸收能力較強的超累積植物種類，如小花南芥、續(xù)斷菊、巖生紫堇、中華山蓼、紅葉芨芨草等，這些植物的根系能直接把污染元素從土壤中吸走，從而修復被污染的土壤。在含鎘100mg/kg的土壤上種植意麻，五年后，土壤鎘平均降低27.6%。柳Salix)屬的某些植物能大量富集鎘，瑞典的TommyLandberg等對不同土壤中不同無性系的Salix富集鎘的情況進行了研究，發(fā)現(xiàn)Salix的不同clones對鎘的吸收情況不同，而且土壤的物理化學性質pH、有機質含量、CEC等)對富集也有重要的因素。東南景天是我國鏡內新發(fā)現(xiàn)的一種鎘超積累植物這種植物不僅

9、生物量較大，對鎘超積累，而且具有多年生、無性繁殖和適于刈割的特點，是實施植物修復和研究超積累機制的良好材料。另外，在污染區(qū)公路兩側盡可能種樹、種花、種草，不但可以美化環(huán)境，還可凈化土壤。(4)、改變耕作制度為了盡可能的減少鎘污染，盡可量減少受鎘污染的產品進入食物鏈，可以在中、重度污染地區(qū)改種非食用植物，改種一些觀賞性作物或經濟作物。如：花卉、苗木、棉花、桑麻等。王凱榮等研究表明，污染農田種桑樹后土壤鎘的含量普遍下降，下降幅度在8.1%83.9%,平均為37.1%,同時通過農田桑蠶生產模式取得了良好的經濟、生態(tài)、和社會效益。此外，還可以在鎘污染區(qū)作為良種繁育基地，張土灌區(qū)污染嚴重地塊改做水稻、玉

10、米良種基地，收獲的稻米不作為直接食用的商品糧，做種子，秋后糙米中含鎘量小于0.1mg/kg,每公頃產量達5000kg以上，效益顯著。2、生物修復方法生物修復是利用某些特定的動、植物和微生物較快的吸走或降解土壤中的污染物質以達到凈化土壤的目的。對于土壤鎘污染，也同樣可以應用動植物和微生物體系進行生物修復治理。經研究蚯蚓及某些鼠類可以降解土壤中的一些農藥、吸收走土壤或污染物中的重金屬。KU-MAR等發(fā)現(xiàn)不同的土壤中某些柳屬的無性系客隆對鎘離子具有較強的吸收能力。目前的生物修復的研究中以植物修復研究的較為廣泛。比如：羊齒類鐵角蕨屬植物及富鎘范科植物特別是野生優(yōu)）等對土壤鎘的吸收能力很強。蘇德純在油菜

11、對土壤鎘污染的修復能力的研究得油菜溪口花籽有較強的耐鎘特性和吸收鎘的能力，是可以用于修復鎘污染土壤的超積累物種資源。此外，劉云國研究表明，象月季等花卉作物對重金屬鎘具有很強的富集作用，在試驗觀測期間，植物平均每天吸收1.7576mg/L且生長發(fā)育良好，也可以作為鎘污染生物整治的植物，而且不進入食物鏈不會對人體產生危害。對土壤鎘污染進行生物修復具有良好的生態(tài)和經濟價值，結合現(xiàn)代分子生物學、分子遺傳學和基因工程等新興理論，培育對污染土壤鎘具有很強吸收能力的動物、植物和微生物是目前研究土壤鎘污染治理的一個重要方向。3、化學治理方法化學治理就是向污染土壤中投入改良劑、抑制劑、增加土壤有機質、陽離子代換

12、量和粘粒的含量，改變pH和電導等理化性質，使土壤中鎘發(fā)生氧化、還原、沉淀、吸附、抑制和拮抗等作用，以降低鎘的生物有效性。對于土壤鎘污染，目前用的比較廣泛的方法是向土壤添加改良劑、表面活性劑、金屬拮抗劑等，如磷酸鹽、石灰、硅酸鹽被認為是處理土壤鎘污染的常用試劑。沈陽張土污灌區(qū)進行的大面積石灰改良實驗表明，每公頃施石灰1500-1875kg,鎘含量下降50%。楊景輝研究表明，施用磷酸鹽類物質可使重金屬形成難溶性的磷酸鹽。BARBAMGWOREK用膨潤土合成沸石等硅鋁酸鹽作為添加劑鈍化土壤中重金屬，顯著的降低了受鎘污染土壤中的鎘的作用濃度。土壤鎘濃度49.5mg/kg時，加入量為土重的1%2%中，離

13、苣葉中鎘的濃度降低量達60%80%。通過離子之間的拮抗作用來降低植物對鎘污染土壤中鎘的吸收，根據法國農科院波爾多試驗站的研究結果表明在污染土壤上施加鐵豐富的物資，鐵渣、廢鐵礦等，能明顯降低植物中鎘、鋅的含量。4、物理方法現(xiàn)在常用的物理方法有電化法、提取法、玻璃化法；電化法是美國路易斯安那州立大學研究的一種凈化土壤環(huán)境污染的方法。該法是在飽和的粘土中插入石磨電極，通過低強度直流電（15mA）后，使金屬陽離子流向陰極，然后采取措施回收。該技術已經被應用于清除土壤中鎘的污染。提取法分為沖洗法、洗土法和浸濾法等。這幾種方法的原理相同，都是利用試劑和土壤中的鎘作用，形成溶解性的鎘離子一一試劑絡合物，最后

14、從提取液中回收鎘，并循環(huán)利用提取液。玻璃化技術是利用電極加熱將污染的土壤溶化，冷卻后形成比較穩(wěn)定的玻璃物質。玻璃化技術比較復雜，實地應用中會以達到統(tǒng)一的溶化以及地下水的滲透等問題。此外，熔化過程需要消耗大量的電能，這使得玻璃化技術成本很高，限制了它的使用。5、工程治理方法工程治理是指用物理或物理化學的原理來治理鎘污染。對于鎘污染土壤常用排土客地法、清洗法、電泳法等。（1）、排土客地法排土客地法也稱客土法，就是向污染土壤加入大量的干凈土壤，覆蓋在表層或混勻，使污染物濃度下降到臨界危害濃度以下或減少污染物與根系的接觸從而達到減輕危害的目的。這種方法被認為是改良土壤的根本措施，吳燕玉等在張土灌區(qū)調查

15、土壤中鎘的含量，發(fā)現(xiàn)77%86.6%土壤鎘累積在30cm以上的土層，尤其在05cm,510cm內含量很高,去表層土1530cm可使米鎘下降50%左右。但是這種方法耗費大量的資金、人力、物力，排出的污染土壤又很容易引起污染，而且土壤肥力會有所下降，所以對換出的土壤應妥善處理同時還應對土壤多施肥以補充土壤肥力。(2)、清洗法清洗法就是用清水或含有能增加金屬水溶性的某些化學物質的水把污染物沖至根部外層，再用含有一定配位體化合物或陰離子與金屬形成比較穩(wěn)定的絡合物或生成沉淀以防止污染地下水。日本用稀鹽酸或EDTA(450kg/hm)撒在稻田或旱地(土壤含鎘量分別為10.4,27.98mg/kg)淹水或小

16、雨淋洗，清洗12次，水量以能到達根層以外而未達到地下水為宜。試驗表明清洗次可使耕層鎘降低50%,2次使米鎘減少80%,但蔣先軍等研究得，EDTA加入土壤僅1周，水溶態(tài)的鎘增加數(shù)百倍，交換態(tài)的鎘增加了數(shù)十倍，可能由于EDTA提高了土壤鎘的移動性，增加了對植物的毒害，而且還會由于水溶態(tài)和交換態(tài)鎘劇增帶來了地下水污染的風險，因此，使用EDTA或其它絡合劑時要慎重。(3)、電泳法電泳法是目前新興的重金屬處理方法，即在土壤中插入兩個石墨電極，在穩(wěn)定的電流作用下，金屬離子在電壓的驅動下向兩極移動積聚，然后再進行處理。6、微波輻照技術微波輻照技術是通過加熱土壤，使其中的鎘得以收集破壞或固定，從而達到治理的目

17、的，該項技術目前僅處于實驗室研究階段。ABRAMOVITCH等對質量濃度為11.40mg/kg的鎘污染土壤進行了間歇式的微波照射。配制好的土壤樣品在經微波輻照前先將一小段鉛筆芯插入其中，但勿插至土壤底部，并保證約有0.5cm的鉛筆芯露出土壤表面，然后鋪置一層松散的玻璃絲，在微波間歇輻照過程中發(fā)現(xiàn)土壤變紅并偶爾發(fā)出火花，照射結束后，測其質量濃度為4.59mg/kg。五、總結綜上所述，國內外對于土壤鎘的污染現(xiàn)狀與治理，取得了一定成績，也存在一些理論上和技術上的問題，如土壤中鎘與土壤中礦物之間的吸附與解吸。固定與釋放的平衡關系的研究，土壤中鎘的形態(tài)特征、轉化與遷移規(guī)律的系統(tǒng)研究，土壤中二次污染的及時

18、處理等?？偠灾?，土壤中鎘的污染問題，應從源頭抓起，控制污染源。對于我國這樣一個人多地少的農業(yè)大國，開展綜合治理措施，顯得更為必要和迫切。參考文獻1崔德杰，張玉龍.土壤重金屬污染現(xiàn)狀與修復技術研究進展J.西安：土壤通報，2004,35(3):365370.2張亞麗，沈其榮，姜洋.有機肥料對鎘污染土壤的改良效應：JL土壤學報，2001,38(2):212-218.3陳懷滿，鄭春榮.中國土壤重金屬污染現(xiàn)狀與防治對策J.AMBIO:人類環(huán)境雜志，1999,28(2):130-134.4張輝.南京地區(qū)土壤沉積物中重金屬形態(tài)研究J.環(huán)境科學學報，1997,17(3):346-351.5馬耀華，劉樹應.環(huán)境土壤學M.西安：陜西科學技術出版社，1998:198-201.-5-6陳志良，莫大倫，仇榮亮.鎘對有機生物體白危害及防治對策J.環(huán)境保護科學，2001,27(8):37-39.7 YANGXE.LON