淺析中輕度鎘污染土壤的修復(fù)治理技術(shù)

鄒 娟

（廣東韶科環(huán)保科技有限公司 廣東韶關(guān) 512000）

引言

鎘是一種高毒性重金屬元素，是植物和人體生長(zhǎng)的非必需元素，當(dāng)其在植物體內(nèi)累積到一定程度后，會(huì)影響植物的生長(zhǎng)發(fā)育[1]；當(dāng)鎘被人體吸收進(jìn)入肝腎，可能會(huì)導(dǎo)致鎘中毒，損害人體器官[2]。2014年，原環(huán)境保護(hù)與原國(guó)土資源部聯(lián)合發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》顯示，耕地土壤鎘（Cd）污染點(diǎn)位超標(biāo)率高達(dá)7.0%，位于所有重金屬（Cd、Hg、As、Cu、Pb、Cr、Zn、Ni）污染之首，其中大多仍處于中、輕度或輕微鎘污染狀態(tài)。有研究表明，少量鎘可在微生物的調(diào)節(jié)作用下促進(jìn)植物生長(zhǎng)[3]，植物體內(nèi)鎘積累量增加，土壤中的鎘可通過(guò)食物鏈，間接地對(duì)人體健康產(chǎn)生不良影響。近年來(lái)，鎘污染事件時(shí)有曝光，2013年，廣州市食品藥品監(jiān)管局18個(gè)批次大米抽檢，發(fā)現(xiàn)44.4%大米鎘超標(biāo)。鎘污染土壤的修復(fù)治理不僅是環(huán)境問(wèn)題，更是直接關(guān)系到民眾健康的社會(huì)問(wèn)題。因此，我國(guó)鎘污染土壤修復(fù)治理工作已迫在眉睫。

土壤中的鎘存在形式主要有交換態(tài)、結(jié)合態(tài)、專性吸附態(tài)和殘余態(tài)[4]，其存在形態(tài)與土壤理化性質(zhì)有關(guān)[5]，可隨環(huán)境變化相互轉(zhuǎn)化。鎘在植物體內(nèi)遷移能力大小也因存在形態(tài)不同而有所差異[6]。土壤鎘污染的修復(fù)技術(shù)可通過(guò)改變土壤環(huán)境，影響土壤中的鎘形態(tài)，進(jìn)而影響植物對(duì)其的吸附大小，最終達(dá)到土壤安全利用或修復(fù)治理的效果。土壤鎘污染的理論與實(shí)踐中，是采用活化技術(shù)還是鈍化技術(shù)需因地適宜，合理選擇。

1 土壤鎘污染的修復(fù)技術(shù)

1.1 活化技術(shù)

活化技術(shù)主要是通過(guò)土壤淋洗或者植物吸收活化態(tài)鎘，從而去除土壤中鎘的技術(shù)方法。該方法可有效降低土壤中鎘的含量，鎘的去除具有徹底性，但淋洗方法的治理技術(shù)成本較高，推廣性較差；植物吸收方法的應(yīng)用相對(duì)較為廣泛。劉威等[7]在湖南發(fā)現(xiàn)了寶山堇菜對(duì)鎘具有超積累效果，楊勇等[8]以盆栽實(shí)驗(yàn)形式研究發(fā)現(xiàn)植物遏藍(lán)菜可吸收和積累Cd，楊紅霞等[9]研究了脅迫濃度和脅迫時(shí)間對(duì)超積累植物印度芥菜細(xì)胞及亞細(xì)胞中鎘分布的影響。修復(fù)鎘污染土壤可優(yōu)先選擇種植Cd超累積植物。

此外，有研究發(fā)現(xiàn)[3]，微生物對(duì)重金屬鎘在生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的傳遞過(guò)程具有較顯著的調(diào)節(jié)作用，不同微生物對(duì)植物吸收土壤中鎘的調(diào)節(jié)作用大小也有差異，枯草芽孢桿菌、光合細(xì)菌、乳酸菌可有效降低菠菜植株對(duì)土壤中鎘的吸收，吸收效果也各不相同。隨著菌數(shù)的增加，植物對(duì)Cd吸收的緩解作用增強(qiáng)。因此，可通過(guò)改變土壤微生物種類和數(shù)量，增強(qiáng)植物對(duì)Cd的吸收去除作用。

1.2 鈍化技術(shù)

鈍化技術(shù)與活化技術(shù)活化鎘相反，主要是利用化學(xué)或生物物質(zhì)對(duì)土壤中鎘的鈍化作用，使土壤中的Cd沉淀或被吸附以降低其生物有效性，進(jìn)而減少Cd通過(guò)食物鏈進(jìn)入植物體內(nèi)向其它環(huán)境甚至人體遷移的技術(shù)方法。鈍化技術(shù)的關(guān)鍵是添加的鈍化材料，包括鈣基調(diào)理劑、炭基調(diào)理劑、硅基調(diào)理劑和有機(jī)調(diào)理劑等土壤調(diào)理劑。

土壤調(diào)理劑對(duì)于重金屬污染農(nóng)田中重金屬固化作用，保障農(nóng)產(chǎn)品安全的作用已經(jīng)得到了廣泛的認(rèn)可。農(nóng)藝調(diào)控措施如施肥、水分調(diào)節(jié)、葉面噴施等是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中的常態(tài)行為，其中施肥和水份條件的不同影響Cd在土壤中的化學(xué)行為，從而影響了植物對(duì)Cd的吸收能力。有研究表明，有機(jī)調(diào)理劑的施用和水分管理等農(nóng)藝措施都顯著影響Cd在水稻根-土界面的活性變化，從而影響水稻籽粒對(duì)Cd的吸收[10-11]，主要是由于有機(jī)調(diào)理劑所含的鹽離子與Cd離子發(fā)生反應(yīng)形成不易被吸收的絡(luò)合物而沉淀下來(lái)，從而改變土壤中Cd的形態(tài)來(lái)降低其在土壤中的生物有效性[12]。施用不同形態(tài)和類型的氮肥和鉀肥影響作物對(duì)Cd的吸收這也已經(jīng)得到廣大研究人員的實(shí)驗(yàn)證實(shí)[13-14]，施用堆肥、廄肥、蘑菇糟渣、植物秸稈等有機(jī)肥由于可以增加土壤有機(jī)質(zhì)以及土壤膠體的含量，增加對(duì)鎘鉛等重金屬的吸附能力，或者增加其與重金屬的鍵合作用，也可達(dá)到固化Cd的目的[15]。

2 污染土壤修復(fù)技術(shù)選擇

污染土壤修復(fù)技術(shù)按照原理可分為活化技術(shù)和鈍化技術(shù)，均會(huì)涉及到物理、化學(xué)和生物過(guò)程，單一的物理、化學(xué)和生物工程方法難以應(yīng)對(duì)污染日益嚴(yán)重的不利局面，不足以支撐農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)和產(chǎn)地環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)需求，難以成為保障農(nóng)田農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)的主導(dǎo)技術(shù)。因此，將土壤調(diào)理劑對(duì)重金屬的固化作用和供給植物生長(zhǎng)所需的營(yíng)養(yǎng)元素結(jié)合起來(lái)，研發(fā)新型的營(yíng)養(yǎng)型土壤調(diào)理劑，達(dá)到既能供給植物營(yíng)養(yǎng)，又能鈍化土壤重金屬的活性，保障農(nóng)產(chǎn)品安全的目的；同時(shí)結(jié)合水份調(diào)節(jié)，通過(guò)水分調(diào)節(jié)-養(yǎng)分運(yùn)籌-生理阻隔等農(nóng)藝綜合技術(shù)調(diào)控措施實(shí)現(xiàn)大范圍重金屬超標(biāo)農(nóng)田農(nóng)產(chǎn)品的安全生產(chǎn)，將是未來(lái)研究的重要課題。

3 當(dāng)前治理修復(fù)的問(wèn)題

土壤污染具有隱蔽性、滯后性、累積性等特點(diǎn)，從而對(duì)其治理工作也相應(yīng)的具有長(zhǎng)期性、難治理性。由于土壤的異質(zhì)性、作物品種的多樣性、以及影響Cd遷移轉(zhuǎn)化因素的復(fù)雜性，導(dǎo)致當(dāng)前土壤鎘污染治理修復(fù)的普適性不強(qiáng)，極大地限制了技術(shù)的大范圍推廣應(yīng)用。

不同區(qū)域、地塊土壤環(huán)境差異明顯，所需的修復(fù)治理技術(shù)針對(duì)性較強(qiáng)，從各區(qū)域的實(shí)際問(wèn)題出發(fā)，結(jié)合區(qū)域Cd超標(biāo)控制技術(shù)的最新研究進(jìn)展，選取不同技術(shù)方法的優(yōu)化組合，成為Cd超標(biāo)農(nóng)田安全利用的最佳技術(shù)。

結(jié)語(yǔ)

針對(duì)不同區(qū)域土壤污染環(huán)境的差異性，選擇合適的修復(fù)治理技術(shù)尤為關(guān)鍵。在土壤Cd污染治理的理論和實(shí)踐中，采取鈍化技術(shù)還是活化技術(shù)，即有待解決的科學(xué)問(wèn)題，也有待落地的具體技術(shù)，要因地制宜，才能取得良好的修復(fù)效果。