鎘是環(huán)境中毒性最強(qiáng)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(diǎn)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(qiáng)、極易被植物吸收和積累的特點(diǎn)，對動(dòng)植物和人體均可產(chǎn)生毒害作用，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)斐晒峭床 ⒏哐獕骸⒛I功能紊亂、肝損害、肺水腫等疾病;據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國每年生產(chǎn)的鎘含量超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品和動(dòng)物造成累積性毒害品達(dá)146萬t，鎘污染的農(nóng)田面積已超過28萬hm2，年產(chǎn)鎘超標(biāo)農(nóng)產(chǎn)品達(dá)150萬t，我國市場上常見的市售大米約10%存在鎘超標(biāo)，對環(huán)境經(jīng)濟(jì)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(fù)力度已經(jīng)勢在必行，筆者對目前最新鎘污染土壤修復(fù)的方法予以全面概述，著重于鎘污染土壤的生物修復(fù)，旨在為后續(xù)的研究提供參考。
1 農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)
農(nóng)業(yè)生態(tài)修復(fù)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(fù)措施和生態(tài)修復(fù)措施。農(nóng)藝修復(fù)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(jié)合游離態(tài)的鎘形成有機(jī)絡(luò)合物的有機(jī)肥，從而達(dá)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(shí)現(xiàn)土壤中鎘的遷移、吸收和降解。我國在生態(tài)修復(fù)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(shí)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(fù)措施既能保持土壤的肥力，又能促進(jìn)自然生態(tài)循環(huán)和系統(tǒng)協(xié)調(diào)的運(yùn)作，但存在著修復(fù)時(shí)間長、見效慢等不利因素。
2 物理修復(fù)
鎘污染土壤修復(fù)常用的物理方法有客土法、換土法、翻土法、電動(dòng)力修復(fù)法等;客土法、換土法、翻土法是常用的物理修復(fù)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(jìn)行客土深度改良試驗(yàn)，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(shí)現(xiàn)了此法的應(yīng)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(dòng)力修復(fù)主要是通過在污染土壤兩側(cè)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(shù)己應(yīng)用于Cu、Cd、Pb、Zn、Cr、Ni等重金屬污染土壤的修復(fù)。Karim et al采用電動(dòng)和水動(dòng)相結(jié)合的方法對重金屬污染土壤修復(fù)100 h后，土壤中約97%污染物被成功去除。物理法修復(fù)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(cái)力、人力和物力，不適宜于大面積的鎘污染土壤治理。
3 化學(xué)修復(fù)
化學(xué)修復(fù)是指通過向污染土壤中投入化學(xué)改良劑，對重金屬進(jìn)行固定轉(zhuǎn)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(xué)固定、淋洗和提取是鎘污染土壤化學(xué)修復(fù)較常見的方法。周國華研究發(fā)現(xiàn)土壤中活動(dòng)態(tài)鎘與穩(wěn)定態(tài)鎘可以相互轉(zhuǎn)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(jī)質(zhì)(泥炭、有機(jī)堆肥等)是較為常用的鎘污染修復(fù)化學(xué)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(yīng)用于鎘污染土壤修復(fù)。化學(xué)修復(fù)是在污染土壤基礎(chǔ)上進(jìn)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(fù)措施。
4 生物修復(fù)
生物修復(fù)是指利用生物的某些習(xí)性來適應(yīng)、抑制和改良重金屬污染。鎘污染土壤修復(fù)一般有動(dòng)物修復(fù)、植物修復(fù)和微生物修復(fù)。
4.1 動(dòng)物修復(fù)
土壤中的某些低等動(dòng)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(shù)對重金屬鎘污染修復(fù)的研究仍局限在實(shí)驗(yàn)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(qiáng)的富集能力，富集量隨著蚯蚓培養(yǎng)時(shí)間的延長而逐漸增加。但受低等動(dòng)物生長環(huán)境等因素制約，其修復(fù)效率一般，并不是一種理想的修復(fù)技術(shù)。
4.2 微生物修復(fù)
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(xì)胞吸附富集重金屬以及促進(jìn)超富集植物對重金屬的吸收來實(shí)現(xiàn)污染土壤的修復(fù);江春玉等從土壤樣品中篩選出一株對鎘鉛有極強(qiáng)抗性的拮抗細(xì)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(jìn)行了相關(guān)研究;有報(bào)道稱AM真菌可以增加植物對鎘的耐性，促進(jìn)鎘等重金屬由植株地下部分轉(zhuǎn)移至地上部分;目前用于鎘污染土壤修復(fù)的微生物涵蓋了細(xì)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(fù)法作為一種綠色環(huán)保的修復(fù)技術(shù)，引起國內(nèi)外相關(guān)研究機(jī)構(gòu)的極大重視，具有廣闊的應(yīng)用前景，但修復(fù)見效速度慢、修復(fù)效果不穩(wěn)定使得大部分微生物修復(fù)技術(shù)還局限在科研和實(shí)驗(yàn)室水平，實(shí)例研究少。
4.3 植物修復(fù)
植物修復(fù)是指利用植物吸收、吸取、分解、轉(zhuǎn)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(shù)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(fù)即利用超積累植物的特性來修復(fù)重金屬污染土壤應(yīng)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(xiàn)報(bào)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(lán)菜屬，對鎘污染土壤修復(fù)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(fù)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(jìn)展，但限于此類植物大都矮小、根系短、生物量較低，修復(fù)周期長而難以廣泛應(yīng)用;單一依靠超積累植物修復(fù)鎘污染土壤已經(jīng)不能滿足現(xiàn)實(shí)需求，因此開發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的鎘污染土壤聯(lián)合植物修復(fù)技術(shù)，保證農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全逐漸成為研究熱點(diǎn)。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(xué)物質(zhì)和肥料、合理耕作等生物、化學(xué)和農(nóng)藝強(qiáng)化措施來改善土壤環(huán)境，促進(jìn)超積累植物對養(yǎng)分的吸收，從而提高超積累植物修復(fù)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(shí)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(jī)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(fù)的復(fù)雜性和高難度使得目前尚無一種真正穩(wěn)定高效的修復(fù)技術(shù)能滿足現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需求;物理修復(fù)和化學(xué)修復(fù)能較快實(shí)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(dòng)物修復(fù)和微生物修復(fù)作為一種綠色修復(fù)技術(shù)相比于其他修復(fù)方式具有經(jīng)濟(jì)、方便、不改變土壤固有理化性質(zhì)的特點(diǎn)，但其修復(fù)速度慢、見效時(shí)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(yīng)用。利用植物修復(fù)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(xué)和基因工程克服鎘污染超積累植物自身的生物學(xué)缺陷，從而徹底實(shí)現(xiàn)鎘污染土壤修復(fù)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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