鎘是環(huán)境中毒性最強的重金屬元素之一，位于元素周期表中第二副族，也是《重金屬污染綜合防治“十二五”規(guī)劃》重點監(jiān)控與污染物排放量控制的5種重金屬之一;具有生物遷移性強、極易被植物吸收和積累的特點，對動植物和人體均可產(chǎn)生毒害作用，嚴重時甚至會造成骨痛病、高血壓、腎功能紊亂、肝損害、肺水腫等疾病;據(jù)統(tǒng)計，我國每年生產(chǎn)的鎘含量超標農(nóng)產(chǎn)品和動物造成累積性毒害品達146萬t，鎘污染的農(nóng)田面積已超過28萬hm2，年產(chǎn)鎘超標農(nóng)產(chǎn)品達150萬t，我國市場上常見的市售大米約10%存在鎘超標，對環(huán)境經(jīng)濟和人類的身體健康造成了極大的隱患。近年來湖南瀏陽、云南曲靖以及廣西河池地區(qū)先后發(fā)生的鎘污染事件造成了極大的影響，因此控制鎘污染，加大對鎘污染土壤修復力度已經(jīng)勢在必行，筆者對目前最新鎘污染土壤修復的方法予以全面概述，著重于鎘污染土壤的生物修復，旨在為后續(xù)的研究提供參考。
1 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復
農(nóng)業(yè)生態(tài)修復措施是指因地制宜選擇耕作管理制度來減輕重金屬危害，主要包括農(nóng)藝修復措施和生態(tài)修復措施。農(nóng)藝修復措施一般是通過耕作制度的改變，輔以多種植物組合間作、輪作以及套作或者通過向鎘污染土壤中加入能結合游離態(tài)的鎘形成有機絡合物的有機肥，從而達到有效減少土壤中鎘的含量、降低植物對鎘的吸收的目的，實現(xiàn)土壤中鎘的遷移、吸收和降解。我國在生態(tài)修復措施方面研究較多，一般通過調(diào)節(jié)包括土壤水分等在內(nèi)的生態(tài)因子來實現(xiàn)對污染物所處環(huán)境介質(zhì)的調(diào)控。農(nóng)業(yè)生態(tài)修復措施既能保持土壤的肥力，又能促進自然生態(tài)循環(huán)和系統(tǒng)協(xié)調(diào)的運作，但存在著修復時間長、見效慢等不利因素。
2 物理修復
鎘污染土壤修復常用的物理方法有客土法、換土法、翻土法、電動力修復法等;客土法、換土法、翻土法是常用的物理修復措施，通過對污染地土壤采取加入凈土、移除舊土和深埋污土等方式來減少土壤中鎘污染。汪雅各等進行客土深度改良試驗，使青菜體內(nèi)鎘等濃度平均下降50%～80%;目前英、美、荷、日等國家先后實現(xiàn)了此法的應用，但由于其投資成本大、易發(fā)生二次污染和降低土壤肥力而難以廣泛推廣。電動力修復主要是通過在污染土壤兩側施加直流電壓，使土壤中的污染物質(zhì)在電場作用下富集到電極兩端，從而去除污染土壤中的重金屬，目前該技術己應用于Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、Ni等重金屬污染土壤的修復。Karim et al采用電動和水動相結合的方法對重金屬污染土壤修復100 h后，土壤中約97%污染物被成功去除。物理法修復鎘污染土壤簡單、快速，但并沒有真正將鎘污染從土壤中去除，具有潛在的危害性，加上此法需要大量的財力、人力和物力，不適宜于大面積的鎘污染土壤治理。
3 化學修復
化學修復是指通過向污染土壤中投入化學改良劑，對重金屬進行固定轉換、溶解抽提和提取分離，從而減少污染土壤中的重金屬含量，改變土壤環(huán)境條件;化學固定、淋洗和提取是鎘污染土壤化學修復較常見的方法。周國華研究發(fā)現(xiàn)土壤中活動態(tài)鎘與穩(wěn)定態(tài)鎘可以相互轉化。堿性改良劑(石灰、鈣鎂磷肥等)、黏土礦物(沸石、海泡石等)、拮抗物質(zhì)(硫酸鋅、稀土鑭等)和有機質(zhì)(泥炭、有機堆肥等)是較為常用的鎘污染修復化學材料;除此之外，一些金屬螯合劑和表面活性清洗劑目前也逐漸應用于鎘污染土壤修復。化學修復是在污染土壤基礎上進行的，簡單易行。但它只是改變了鎘在土壤中存在的形態(tài)，并沒有真正意義上去除鎘污染，存在再度活化危害的可能性，不是一種永久性的修復措施。
4 生物修復
生物修復是指利用生物的某些習性來適應、抑制和改良重金屬污染。鎘污染土壤修復一般有動物修復、植物修復和微生物修復。
4.1 動物修復
土壤中的某些低等動物如蚯蚓、鼠類能吸收土壤中的重金屬，從而在一定程度上降低土壤中重金屬含量;目前該技術對重金屬鎘污染修復的研究仍局限在實驗室階段，敬 佩等通過在重金屬污染土壤中接種蚯蚓發(fā)現(xiàn)：蚯蚓對鎘具有較強的富集能力，富集量隨著蚯蚓培養(yǎng)時間的延長而逐漸增加。但受低等動物生長環(huán)境等因素制約，其修復效率一般，并不是一種理想的修復技術。
4.2 微生物修復
土壤中的某些微生物對重金屬有吸收、沉淀、氧化還原作用，可以減輕土壤中重金屬的毒性;主要是通過改變土壤中重金屬離子的活性，微生物細胞吸附富集重金屬以及促進超富集植物對重金屬的吸收來實現(xiàn)污染土壤的修復;江春玉等從土壤樣品中篩選出一株對鎘鉛有極強抗性的拮抗細菌WS34，可極大提高印度芥菜和油菜富集鎘鉛能力，并對其生理生化特性進行了相關研究;有報道稱AM真菌可以增加植物對鎘的耐性，促進鎘等重金屬由植株地下部分轉移至地上部分;目前用于鎘污染土壤修復的微生物涵蓋了細菌(檸檬酸桿菌、芽孢桿菌、假單胞菌等)、真菌(根霉菌、青霉菌、木霉菌等)和某些小型藻類(小球藻、馬尾藻等)。微生物鎘污染土壤修復法作為一種綠色環(huán)保的修復技術，引起國內(nèi)外相關研究機構的極大重視，具有廣闊的應用前景，但修復見效速度慢、修復效果不穩(wěn)定使得大部分微生物修復技術還局限在科研和實驗室水平，實例研究少。
4.3 植物修復
植物修復是指利用植物吸收、吸取、分解、轉化或固定土壤、沉積物、污泥或地表、地下水中有毒有害污染物的技術的總稱[29]，包括了植物提取、植物揮發(fā)、植物降解、植物根濾和根際微生物降解，其中植物提取修復即利用超積累植物的特性來修復重金屬污染土壤應用最為廣泛。超積累植物的概念由Brooks et al在1977年首先提出，目前文獻報道的超積累植物近20科、500種，其中十字花科較多，主要集中于蕓苔屬、庭芥屬及遏藍菜屬，對鎘污染土壤修復效果較好的的超積累植物包括了十字花科、禾本科在內(nèi)的10余科植;除此之外，一些觀賞性植物、農(nóng)田雜草、木本植物也是鎘污染土壤修復超積累植物來源。
近年來超積累植物的發(fā)現(xiàn)及研究工作取得了巨大進展，但限于此類植物大都矮小、根系短、生物量較低，修復周期長而難以廣泛應用;單一依靠超積累植物修復鎘污染土壤已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實需求，因此開發(fā)經(jīng)濟高效的鎘污染土壤聯(lián)合植物修復技術，保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全逐漸成為研究熱點。目前，國內(nèi)外已開展了通過向土壤環(huán)境中引入有益微生物、施用化學物質(zhì)和肥料、合理耕作等生物、化學和農(nóng)藝強化措施來改善土壤環(huán)境，促進超積累植物對養(yǎng)分的吸收，從而提高超積累植物修復鎘污染土壤的效率的一系列研究。有研究表明玉米與東南景天套種，同時施加混合添加劑;玉米與羽扇豆和鷹嘴豆在不同分隔/間作方式下都能大大提高對污染土壤中鎘的吸收效率;鄧金川等研制了包括味精廢液在內(nèi)多種有機試劑混合而成的添加劑，提高了植物對鋅、鎘的吸收效率，明顯降低地下水的中金屬污染。
5 問題與展望
鎘污染土壤修復的復雜性和高難度使得目前尚無一種真正穩(wěn)定高效的修復技術能滿足現(xiàn)實生產(chǎn)的需求;物理修復和化學修復能較快實現(xiàn)土壤中鎘含量的降低，但其僅改變了土壤中鎘的存在形式而沒有將其徹底清除，往往還存在成本昂貴、工程量巨大、二次環(huán)境污染的問題;動物修復和微生物修復作為一種綠色修復技術相比于其他修復方式具有經(jīng)濟、方便、不改變土壤固有理化性質(zhì)的特點，但其修復速度慢、見效時間長、對土壤環(huán)境要求高的問題限制了其大面積的推廣應用。利用植物修復被鎘污染的環(huán)境，不僅成本低廉，而且有良好的綜合生態(tài)效益，尤其適合大面積推廣。尋求更多的鎘污染超積累植物資源，研究鎘超積累植物與根際微生物共存體系，利用分子生物學和基因工程克服鎘污染超積累植物自身的生物學缺陷，從而徹底實現(xiàn)鎘污染土壤修復的高效、穩(wěn)定、綠色是研究的主要方向。
來源：論文網(wǎng)
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