农田土壤镉污染修复技术研究

2017-01-22曾伟刚梁义珍

资源节约与环保 2017年6期

关键词：中镉钝化剂农田

曾伟刚梁义珍

（广东核力工程勘察院广东广州510800）

农田土壤镉污染修复技术研究

曾伟刚梁义珍

（广东核力工程勘察院广东广州510800）

镉污染是农田土壤重金属污染中危害最大的污染之一。本文对农田土壤中镉的危害和来源，以及当前对于镉污染农田土壤常规修复技术中的植物修复和钝化修复技术进行分析研究。为今后在我国开展镉污染土壤修复提供重要借鉴意义。

土壤；镉；修复技术

引言

土壤是人类生存发展的重要自然资源。随着全球工业污染的日益加重，以及农田中农药化肥的施用和不断积累，农田土壤遭受重金属的污染也愈加严重。农田土壤的主要功能是为人类提供食物。因此，农田土壤遭受重金属污染后极易给人体带来严重的危害。近年来，食物中重金属污染事故频繁发生，引起人们对农田土壤中重金属污染问题的高度关注。

1 农田土壤中镉污染的危害

镉污染是农田土壤重金属污染中最常见的污染之一，且产生的危害最严重[1]。镉可经由土壤进入农作物中并残留，后通过食物链进入人体。镉在人体中会发生富集，并对人体的肝脏、肾脏及骨骼等产生损害。近几十年来，由重金属镉引起的污染事故频发，对人类带来了众多危害。如近年来我国许多地区发生的“镉米”事件和上世纪中期日本神通川的骨痛病事件。

农作物的根系对镉具有较强的吸收作用。植物可将土壤中的镉吸收并存储于植物器官内。作物中积累的镉，会对作物细胞膜产生损害，并降低作物的新陈代谢能力，甚至产生某些毒害[2]。

2 农田土壤中镉污染来源

农田土壤中的镉的来源很广泛。其主要的来源是人类的生产活动带来的。工业化活动中，矿山开采冶炼、工业废水排放，使得矿渣、废水中的重金属镉进入农田土壤，从而造成污染。农业生产中的化肥、农药的使用，使得土壤中镉等重金属不断富集。甚至有部分地区使用污水灌溉农田、未经处理的污泥作为农田有机肥。

3 受镉污染的农田土壤修复技术

随着人们对于土壤重金属污染的重视程度的增加，逐渐形成了较多的土壤镉污染修复技术方法。在修复前，要做好对镉污染农田土壤的调查和评估。分析土壤理化性质、镉含量及对农产品安全性的影响程度等。对镉污染农田土壤的修复主要途径有两种。一是抑制镉的迁移活性及生物有效性；二是将镉从土壤中去除。

3.1 镉污染农田土壤的植物修复技术

不同的农作物对农田土壤中镉的吸收及富集能力不同。因此，在农业生产过程中，可通过筛选出对土壤镉具有很高积累能力的作物进行种植修复。同时，该类作物须对重金属镉有较强的耐受能力。有研究表明，水稻、小麦等农作物较易吸收并富集土壤中的镉。因此，水稻和小麦等籽实中镉含量通常较高。不同品种的水稻对镉的积累能力不同。如早稻和晚稻对镉的吸收和富集能力不同，晚稻的富集能力要明显强于早稻。同时，不同品种的蔬菜对于农田土壤中镉的富集能力也不相同。

因此，可以做好对重金属镉异常积累的作物的筛选，并将其应用到镉污染土壤中对土壤进行修复。由此，可以大幅提升对镉污染农田土壤的修复能力。如东南景天和伴矿景天具有对镉的超积累能力。有研究者在浙江富阳的某低污染农田土壤中连续种植伴矿景天。经过连续9次种植修复后，该土壤中镉的含量下降了80%-96%。

通常我们认为，对镉富集能力弱的农作物的籽实中镉含量较低，能够满足食用标准。因此，做好对镉排斥作物的筛选，由此可减少土壤中镉在作物籽实中的富集及通过食物链向人体的转移。

3.2 镉污染农田土壤的钝化修复技术

农田土壤中的镉在土壤中容易通过土壤-作物-人体的途径进行迁移。因此，对土壤的理化性质进行改变，从而使土壤中的镉的迁移活性得到减弱。向土壤中添加化学钝化剂，可使土壤中重金属镉发生沉淀、固定、吸附及离子交换等作用。通过这些作用，土壤中镉的生物有效性得以有效降低。从而，可以提高农作物产品的品质。

钝化剂的沉淀、固定作用可以有效减弱农田土壤中镉的生物有效性。如无机钝化剂中的石灰等，可使土壤pH升高。土壤中镉发生固定、沉淀而降低其溶解能力和生物有效性。如对沈阳张士开发区镉污染土壤中施加一定量的石灰，可使作物籽实中的镉降低一半左右。土壤中施入含OH-和CO32-等离子的钝化剂，可与土壤中游离的镉离子发生沉淀反应。从而使镉离子被固定，降低了作物对其吸收。

有研究指出膨润土和沸石等粘土矿物可有效降低镉污染土壤中作物所吸收并富集的镉的浓度。这可能与该类矿物具备较强的离子交换能力有关。通过离子交换及吸附等作用吸收镉离子，进而降低其在土壤中的活性。

此外，利用众多营养元素如锌、钙等的离子拮抗作用，可有效抑制土壤镉的活性。如锌离子与镉离子之间相似的电子结构，具有竞争关系，可有效抑制玉米幼苗对镉离子的吸附能力。同时，有机改良剂与镉离子之间发生的螯合作用，也可有效降低镉离子的活性。