镉金属污染对土壤环境的影响及防治对策

罗千植　王杨松

摘要：镉是一种非必需且生物毒性很强的重金属元素之一，随着工业和农业的发展，重金属污染情况普遍存在，对土壤环境和人体健康造成了潜在威胁，其中镉污染越来越受到人们的重视。本文阐述了我国土壤镉污染现状、分布及不同标准，镉污染的来源如大气、污水及施肥等，以及镉污染对农业生产和人群健康产生的危害和临床表现，并对土壤镉污染主要的防治进行了概括。最后对我国镉污染治理的发展方向作出了展望。

关键词：镉；污染；土壤环境；影响因素；防治对策

在污染生态环境的诸多重金属中，镉的毒性较强，仅次于汞而位居第二。据2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤环境状况总体不乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧。其中，镉污染物超标率达到7.0%，呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势，不仅严重影响作物的产量和品质，而且可以通过食物链在人体的积累危害人体健康，例如20世纪60年代在日本富山县神通川流域出现的“骨痛病”事件。针对我国镉污染现状，本文将从镉污染的来源、危害、修复治理等方面进行了论述，详细介绍镉污染这一生态环境污染问题。

一、土壤镉污染的现状

目前重金属的污染已成为环境问题之一。1980年中国农业环境报告显示，我国农田土壤中镉污染面积为9333hm²，到2003年我国镉污耕地面积为1.33×10hm²，并有11处污灌区土壤镉含量达到了生产镉米的程度。近年来，随着我国工业的发展，化肥、农药的大量施用，工业废水和污泥的农业利用，土壤中镉的含量明显增加，土壤镉污染状况越发严重，目前，我国镉污染土壤的面积已达2×105km²，占总耕地面积的1/6。

二、土壤镉污染的来源

土壤环境中的镉来源归于自然和人为两大来源，前者主要来自岩石和矿物。后者的主要来源有工业含镉废水的排放和农业上含镉磷肥的施用，通过工农业生产活动直接或间接地将镉排放到环境的人为活动。调查也表明，农田土壤镉污染的主要来源是工矿企业排放的废气和废水。此外，大量堆积的工业固体废弃也会造成土壤的镉污染。造成镉污染的主要途径归主要有如下2个方面：

1.施肥不当。在农业生产过程中为了获得高产，一般都加大农药化肥的投入，长期施用含有镉的农药化肥必然导致土壤的镉污染。据统计分析，磷肥中含有较多的镉，氮肥和钾肥含量较少，因此含镉磷肥的施用对我过土壤影响最为严重。韩晓日等研究也发现，长期施用磷肥和高量有机肥能够增加土壤镉含量。由此可见，长期施用含镉的化肥会增加土壤的镉含量，给土壤带来严重的重金属污染问题。

2.污水灌溉。镀锌厂以及与塑料稳定剂、染料及油漆等生产有关工厂产生的工业污水中含有多种重金属，其中就有大量的镉，这些废水如不经处理或者处理不达标，废水中的镉就会随着污灌进入土壤，利用这些工业污水进行灌溉造成了严重的重金属污染，污水灌溉已经是我国农田土壤镉污染的主要原因。

三、土壤镉污染的危害

镉是一种具有毒性的重金属微量元素，是人体、动物和植物的非必需元素，但它在冶金、塑料、电子等行业非常重要，通常通过“工业三废”等途径进入土壤。土壤中镉的形态有水溶态、可交换态、碳酸盐态、有机结合态、铁锰氧化态和硅酸态等，水溶性和交换态镉可以被植物吸收，并通过食物链进入人体富集，达到一定程度时会引发各种疾病，严重危害植物和人体的健康，且具有长期性、隐蔽陛和不可逆性等特点。

1.镉对人体健康的危害。镉是人体非必需的微量元素，具有较强的致癌、致畸及致突变作用，对人体会产生较大的危害，例如，20世纪60年代发生在日本神通川流域的“骨痛病”，原因就是当地居民食用镉米造成的。因此，联合国环境规划署将其列为具有全球性意义的危险化学物质。

2.镉对植物健康的危害。镉是植物生长的非必需元素，当镉在植物组织中含量达到1.0mg/kg时，会通过阻碍植物根系生长、抑制水分和养分的吸收等引起一系列生理代谢紊乱，如蛋白质、糖和叶绿素的合成受阻，光合强度下降和酶活性改变等，使植物表现出叶色减褪、植物矮化、物候期延迟等症状，最终导致作物品质下降和减产，甚至死亡。

四、土壤镉污染的防治对策

为了有效利用现有的土地资源，减少镉等重金属人体造成的危害，需要采取有效措施治理和恢复受污染的土壤。目前，有关镉污染土壤的治理方法有很多，主要有物理方法、化学方法和生物方法等。

1.物理方法。镉污染土壤的物理修复方法主要有排土、客土、深耕翻土等传统物理方法以及电修复技术、洗土法等。客土法就是将污染土壤铲除，换入未污染的土壤，去表土法就是将污染的表土移去等。传统的物理修复方法治理镉污染效果非常明显，但这种方法需要耗费大量资金、人力物力，移除的污染土壤又容易引起二次污染，因此难以在大面积治理上推广。

2.化学方法。化学法是指通过在土壤中施用化学制剂、改良剂等化学物质以降低土壤中镉的水溶性、扩散性和生物有效陛，从而减弱毒害作用，增加土壤粘粒和有机质，改变土壤氧化还原电位和pH值等理化性质，降低镉的生物有效性，以减轻对其它生物的危害。化学方法具有操作简单、治理效果、费用适中等优点，缺点是容易再度活化重金属。因此，该方法适用于重金属污染不太严重的地区，对污染太严重的土壤不适用。

3.生物方法。生物方法是指通过某些特定微生物、动物或植物的代谢活动，吸附降解土壤污染物质、降低土壤重金属生物活性的治理方法，具有土壤扰动小、原位性、不产生二次污染等优点，一般分为微生物修复、动物修复、植物修复3种。目前常用的植物修复办法，是种植对镉吸附较强的蕨类和十字花科植物。该法经济，操作简单，但是周期较长。

五、结语

镉污染问题是全球关注的环境问题之一，镉是我国耕地、林地、草地和未利用地的主要污染物之一，土壤镉污染日趋严重。因此，要开展切实有效的管理控制、污染防治综合治理等，首先，从源头上控制镉对土壤的污染，采取清洁生产与资源循环利用措施，减少甚至避免各类镉污染物进入土壤环境；其次，加强镉污染土壤修复技术的研究，特别是植物修复技术和微生物技术；再次，发展联合修复技术，将生物修复与物理化学法、工程措施和农艺措施有效结合起来，开展多学科联合的生态修复。只有这样，才有可能修复已经被镉等重金属污染的土地，保护未被污染的土地资源。