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镉金属污染对土壤环境的影响及防治对策

2016-12-15罗千植王杨松

农家科技下旬刊 2016年9期
关键词:防治对策土壤环境影响因素

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。

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