農(nóng)田土壤鎘污染修復(fù)技術(shù)研究

曾偉剛 梁義珍

（廣東核力工程勘察院廣東廣州510800）

農(nóng)田土壤鎘污染修復(fù)技術(shù)研究

曾偉剛 梁義珍

（廣東核力工程勘察院廣東廣州510800）

鎘污染是農(nóng)田土壤重金屬污染中危害最大的污染之一。本文對農(nóng)田土壤中鎘的危害和來源，以及當(dāng)前對于鎘污染農(nóng)田土壤常規(guī)修復(fù)技術(shù)中的植物修復(fù)和鈍化修復(fù)技術(shù)進(jìn)行分析研究。為今后在我國開展鎘污染土壤修復(fù)提供重要借鑒意義。

土壤；鎘；修復(fù)技術(shù)

引言

土壤是人類生存發(fā)展的重要自然資源。隨著全球工業(yè)污染的日益加重，以及農(nóng)田中農(nóng)藥化肥的施用和不斷積累，農(nóng)田土壤遭受重金屬的污染也愈加嚴(yán)重。農(nóng)田土壤的主要功能是為人類提供食物。因此，農(nóng)田土壤遭受重金屬污染后極易給人體帶來嚴(yán)重的危害。近年來，食物中重金屬污染事故頻繁發(fā)生，引起人們對農(nóng)田土壤中重金屬污染問題的高度關(guān)注。

1 農(nóng)田土壤中鎘污染的危害

鎘污染是農(nóng)田土壤重金屬污染中最常見的污染之一，且產(chǎn)生的危害最嚴(yán)重[1]。鎘可經(jīng)由土壤進(jìn)入農(nóng)作物中并殘留，后通過食物鏈進(jìn)入人體。鎘在人體中會發(fā)生富集，并對人體的肝臟、腎臟及骨骼等產(chǎn)生損害。近幾十年來，由重金屬鎘引起的污染事故頻發(fā)，對人類帶來了眾多危害。如近年來我國許多地區(qū)發(fā)生的“鎘米”事件和上世紀(jì)中期日本神通川的骨痛病事件。

農(nóng)作物的根系對鎘具有較強(qiáng)的吸收作用。植物可將土壤中的鎘吸收并存儲于植物器官內(nèi)。作物中積累的鎘，會對作物細(xì)胞膜產(chǎn)生損害，并降低作物的新陳代謝能力，甚至產(chǎn)生某些毒害[2]。

2 農(nóng)田土壤中鎘污染來源

農(nóng)田土壤中的鎘的來源很廣泛。其主要的來源是人類的生產(chǎn)活動帶來的。工業(yè)化活動中，礦山開采冶煉、工業(yè)廢水排放，使得礦渣、廢水中的重金屬鎘進(jìn)入農(nóng)田土壤，從而造成污染。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的化肥、農(nóng)藥的使用，使得土壤中鎘等重金屬不斷富集。甚至有部分地區(qū)使用污水灌溉農(nóng)田、未經(jīng)處理的污泥作為農(nóng)田有機(jī)肥。

3 受鎘污染的農(nóng)田土壤修復(fù)技術(shù)

隨著人們對于土壤重金屬污染的重視程度的增加，逐漸形成了較多的土壤鎘污染修復(fù)技術(shù)方法。在修復(fù)前，要做好對鎘污染農(nóng)田土壤的調(diào)查和評估。分析土壤理化性質(zhì)、鎘含量及對農(nóng)產(chǎn)品安全性的影響程度等。對鎘污染農(nóng)田土壤的修復(fù)主要途徑有兩種。一是抑制鎘的遷移活性及生物有效性；二是將鎘從土壤中去除。

3.1 鎘污染農(nóng)田土壤的植物修復(fù)技術(shù)

不同的農(nóng)作物對農(nóng)田土壤中鎘的吸收及富集能力不同。因此，在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中，可通過篩選出對土壤鎘具有很高積累能力的作物進(jìn)行種植修復(fù)。同時(shí)，該類作物須對重金屬鎘有較強(qiáng)的耐受能力。有研究表明，水稻、小麥等農(nóng)作物較易吸收并富集土壤中的鎘。因此，水稻和小麥等籽實(shí)中鎘含量通常較高。不同品種的水稻對鎘的積累能力不同。如早稻和晚稻對鎘的吸收和富集能力不同，晚稻的富集能力要明顯強(qiáng)于早稻。同時(shí)，不同品種的蔬菜對于農(nóng)田土壤中鎘的富集能力也不相同。

因此，可以做好對重金屬鎘異常積累的作物的篩選，并將其應(yīng)用到鎘污染土壤中對土壤進(jìn)行修復(fù)。由此，可以大幅提升對鎘污染農(nóng)田土壤的修復(fù)能力。如東南景天和伴礦景天具有對鎘的超積累能力。有研究者在浙江富陽的某低污染農(nóng)田土壤中連續(xù)種植伴礦景天。經(jīng)過連續(xù)9次種植修復(fù)后，該土壤中鎘的含量下降了80%-96%。

通常我們認(rèn)為，對鎘富集能力弱的農(nóng)作物的籽實(shí)中鎘含量較低，能夠滿足食用標(biāo)準(zhǔn)。因此，做好對鎘排斥作物的篩選，由此可減少土壤中鎘在作物籽實(shí)中的富集及通過食物鏈向人體的轉(zhuǎn)移。

3.2 鎘污染農(nóng)田土壤的鈍化修復(fù)技術(shù)

農(nóng)田土壤中的鎘在土壤中容易通過土壤-作物-人體的途徑進(jìn)行遷移。因此，對土壤的理化性質(zhì)進(jìn)行改變，從而使土壤中的鎘的遷移活性得到減弱。向土壤中添加化學(xué)鈍化劑，可使土壤中重金屬鎘發(fā)生沉淀、固定、吸附及離子交換等作用。通過這些作用，土壤中鎘的生物有效性得以有效降低。從而，可以提高農(nóng)作物產(chǎn)品的品質(zhì)。

鈍化劑的沉淀、固定作用可以有效減弱農(nóng)田土壤中鎘的生物有效性。如無機(jī)鈍化劑中的石灰等，可使土壤pH升高。土壤中鎘發(fā)生固定、沉淀而降低其溶解能力和生物有效性。如對沈陽張士開發(fā)區(qū)鎘污染土壤中施加一定量的石灰，可使作物籽實(shí)中的鎘降低一半左右。土壤中施入含OH-和CO32-等離子的鈍化劑，可與土壤中游離的鎘離子發(fā)生沉淀反應(yīng)。從而使鎘離子被固定，降低了作物對其吸收。

有研究指出膨潤土和沸石等粘土礦物可有效降低鎘污染土壤中作物所吸收并富集的鎘的濃度。這可能與該類礦物具備較強(qiáng)的離子交換能力有關(guān)。通過離子交換及吸附等作用吸收鎘離子，進(jìn)而降低其在土壤中的活性。

此外，利用眾多營養(yǎng)元素如鋅、鈣等的離子拮抗作用，可有效抑制土壤鎘的活性。如鋅離子與鎘離子之間相似的電子結(jié)構(gòu)，具有競爭關(guān)系，可有效抑制玉米幼苗對鎘離子的吸附能力。同時(shí)，有機(jī)改良劑與鎘離子之間發(fā)生的螯合作用，也可有效降低鎘離子的活性。

結(jié)語

農(nóng)田土壤中鎘污染具有嚴(yán)重危害性，且污染來源廣泛。因此，必須對受鎘污染農(nóng)田土壤進(jìn)行修復(fù)。本文主要分析研究了植物修復(fù)和鈍化修復(fù)兩種鎘污染土壤修復(fù)技術(shù)。今后，要加強(qiáng)農(nóng)田土壤鎘污染修復(fù)技術(shù)的研究開發(fā)。

[1]官迪,紀(jì)雄輝.鎘污染土壤鈍化修復(fù)機(jī)制及研究進(jìn)展[J].湖南農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,4:119-122.

[2]徐友寧,張江華,柯海玲,等.某金礦區(qū)農(nóng)田土壤鎘污染及其環(huán)境效應(yīng)[J].中國地質(zhì),2013,40（2）:636-643.

曾偉剛（1983.8-）漢族，男，湖南長沙人，碩士，工程師，主要從事環(huán)評、重金屬污染土壤修復(fù)、重金屬污染農(nóng)田治理等方面研究。