浙江省土壤镉污染现状及修复技术

王蕴，李　波，施丽莉，应佳薇，卢　宁，叶旭红（杭州市环境监测中心站，浙江　杭州　310007）

环保技术

浙江省土壤镉污染现状及修复技术

概述了浙江省土壤镉污染现状、来源与分布,综述了近期国内外镉污染土壤修复技术的研究进展，对土壤镉污染的化学法、物理法、植物法和生物法等主要修复方法进行了总结，以期能为相关科研和管理人员系统深入地研究和实践镉污染土壤修复提供参考。

土壤；镉污染；现状；修复

镉是一种银白色有光泽的金属，具有韧性和延展性，广泛应用于电池制造、电镀、颜料生产等行业，但对生物而言，镉并非必要元素，土壤中的镉是一种典型的有毒有害重金属污染物，国际癌症研究局（IARC）将镉及其化合物划为第Ⅰ类“对人体致癌”物质［1］。研究表明，含镉废水排入稻田使稻秧枯死，人通过食物链摄入镉并累积于肝肾等器官中，造成急性或慢性中毒［2-4］。土壤镉污染不仅危害农产品质量安全，而且危害生态环境和人体健康。浙江省是我国经济发达省份，城镇化水平高，中小企业数量多，但省域面积小，人口众多，土壤安全和治理是不可忽视的问题。

1　浙江省土壤镉污染的现状与来源

《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤总的超标率为16.1%，长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等部分区域土壤污染问题较为突出，西南、中南地区土壤重金属超标范围较大；镉污染物超标率为7%，在无机污染物中超标率最高，含量分布呈现从西北到东南、从东北到西南方向逐渐升高的态势。

目前，对浙江全省范围土壤镉污染的调查研究主要以耕地土壤、优势农产品土壤为主，表1显示了朱有为等对浙江省9个地市主要优势农产品产地土壤农作物镉含量空间分布的研究成果［5］，其研究发现，全省主要优势农产品产地的土壤中，衢州市镉含量的平均值最高，达0.28 mg/kg；温州市镉含量的平均值最低，为0.10 mg/kg；各监测点的最大值出现在衢州市为 2.80 mg/kg，最小值为宁波市的0.05 mg/kg，最大值最小值相差 56倍。可见浙江省各地区土壤的镉含量相差较大，镉来源较为复杂，局部地区存在镉污染。

表1　各地区土壤镉含量统计结果/（mg/kg）［5］Table 1 The statistic results of soil Cd content in different counties/（mg/kg）［5］

土壤中的镉可以被农作物根系吸收，富集在可食用部分，因此农作物的镉含量水平也是表征土壤镉污染的重要指标。有研究显示，浙江遂昌县和温州地区两地的糙米镉含量分别为1.17 mg/kg、1.30 mg/kg，远远超过FAO（联合国粮农组织）/WHO（世界卫生组织）推荐的最高限额（0.1 mg/kg）［6］。李志博［7］等调查了有许多小型冶炼厂的浙江省富阳市某乡土壤镉污染状况，分析结果表明，该研究区稻米中镉含量平均范围值为0.03～2.92 mg/kg，超过GB 2762—2012《食品中污染物限量》镉限量值（0.2 mg/kg）。焦荔［8］等对杭州市区蔬菜基地蔬菜重金属含量调查研究发现，根茎类蔬菜中镉有所超标。

土壤中的镉来源较广，主要可分为自然来源和人为来源。自然来源主要是指成土的母质，如自矿物和岩石中的本底值，如硫镉矿、方硫镉矿等。汪庆华［9］等对浙江省土壤地球化学基准值与环境背景值研究发现，镉元素在表层土壤富集，不同地区土壤中重金属元素背景值不尽相同，位于浙江中部的金衢地区土壤镉背景值高于其他地区。以浙江平原地区土壤环境背景上限值与《土壤环境质量标准》（GB 15618-1995）一级标准值相比较，浙江平原土壤镉普遍较高。

表2　浙江省主要平原区重金属元素土壤环境背景上限值对比/（mg/kg）［9］Table2　Highest background values of Cd in major plains of Zhejiang/（mg/kg）［9］

人为来源主要包括采矿、冶炼、化肥施用、污水灌溉、大气沉降、城市垃圾等，采矿冶炼是镉排放的主要工业源，并以“三废”的形式影响周围环境，工业废气中的镉伴随着粉尘扩散，以降雨和自然沉降的形式进入土壤，工业废水中的镉通过污水灌溉农田或城市居民用水处理不达标等形式进入土壤，长期使用磷肥和高量有机肥会增加土壤镉的含量，含镉肥料主要是磷肥和一些含镉生活垃圾，磷肥的生产原料磷矿石中除含有营养元素外，也含有镉、铬、氟等元素，其中镉含量最高。此外，机动车尾气排放能引起公路两侧土壤的重金属污染，汽车汽油、发动机、轮胎、润滑油等汽车材料和用品都能燃烧或磨损而释放出镉。

2　土壤镉污染的治理与修复技术

保护土壤不受镉污染的最佳途径是以预防为主，控制和消除镉污染源，减少镉污染物排放，对已受镉污染的土壤，必须根据实际情况采取对应措施进行修复。目前，对于镉污染土壤的治理和修复，主要有以下四种技术措施。

2.1化学修复

化学修复法即在土壤中施用化学修复剂，与镉污染物发生一定的化学反应，以降低土壤镉污染物的水溶性、扩散性和生物有效性的修复技术。化学修复法是一项技术发展较早，也相对成熟有效的方法，主要包括：化学淋洗技术、化学氧化修复技术、土壤性能改良技术等等。目前，广泛应用的方法是施用改良剂，如磷酸盐、硅酸盐、沸石、膨润土，通过改变土壤pH、沉淀、吸附、离子交换和络合等化学反应等显著降低镉在土壤中的生物有效性。有研究发现，施用磷酸二氢铵对矿区镉污染土壤进行修复，镉的有效浓度下降达94.6%［10］。吕高明［11］等研究表明，膨润土可以降低土壤中交换态Cd的含量，比对照试验降低了7.75%。对沈阳张士灌区严重和中度污染区进行的大面积石灰改良试验表明，每公顷施石灰1500～1875 kg，籽实含镉量下降50%［12］。

2.2物理修复

物理修复方法包括改土法、土壤淋洗法、热力学修复法、电动力学修复法等，目前应用最广泛的是改土法，改土法包括客土、换土、去表土和深耕翻土等。客土是在土壤中加入一定量的未被污染的土壤，覆盖在表层或混匀，从而降低污染土壤中镉的含量，这种方法也应用于日本富士县神通川流域的镉污染土壤修复。换土是将已经污染的土壤移走，换上干净土壤；去表土是将被污染的表层土壤移去；深耕翻土是将受污染的表土翻至下层，使表层土壤的镉含量下降。研究发现，张士灌区土壤中77%～86.6%土壤镉积累在 30 cm以上的土层，尤其在 0～5 cm，5～10 cm内含量很高，去表土 15～30 cm可使稻米中镉含量降低50%［13］。土壤淋洗法是利用淋洗液将土壤固相中的镉转移至液相中，再把富含镉的废水进一步回收处理，目前土壤淋洗液包括有机或无机酸、碱、盐和螯合剂等。热力学修复法是利用高频电压产生电磁波，产生热能对土壤加热，使污染物从土壤颗粒内解吸出来。而电动力学修复法则是指在污染土壤中插入电极对，并通以低强度的直流电，使土壤中的镉离子在电场作用下定向移动，在电极附近富集，从而达到清除镉的目的。

2.3植物修复

植物修复是指利用植物及其根际圈微生物体系的吸收、挥发和转化、降解作用，清除土壤中污染物质，主要包括两个方面：一是利用一些超积累植物对污染物进行吸收、固定、转化和积累；世界各地已发现的超积累植物共400多种，但镉超积累植物却比较少见，公认的镉超积累植物只有遏蓝菜属的少数几种植物。更具有实际应用价值的是镉富集植物，刘云国［14］等研究表明，月季等花卉植物对重金属镉具有很强的富集作用，在试验观测期间，植物平均每天吸收镉1.7576 mg/L，且生长发育良好。印度芥菜是近年来筛选出的一种生长快、生物量大的镉富集植物，温室栽培试验结果表明，印度芥菜根和叶中的最高镉含量可达300 mg/kg、160 mg/kg［15］。此外，对镉耐性和富集能力较强的植物还有小犬蕨、向日葵等。二是为微生物修复提供有利于修复进行的条件，促进生物降解和无害化。严理［16］等研究发现，镉污染土壤种植苎麻后，土壤微生物活菌量明显增加，土壤细菌活菌量增加幅度最大的为1.33倍，土壤真菌增加幅度最大的达2.42倍；镉污染土壤种植苎麻可提高土壤有机质含量，明显减少土壤中镉含量，起到修复土壤镉污染的作用。

2.4生物修复

生物修复是利用微生物去除土壤中镉污染物的技术，机理包括细胞代谢、吸收、沉淀和氧化还原反应等。刘红娟［17］等发现，其所研究的蜡状芽孢杆菌RC可以在镉浓度为200 mg/L的固体培养基平板上生长良好，表明菌株具有强抗镉的能力。该菌株在液体培养基中Cd2+、Cr3+、Pb2+浓度均为75 mg/L和Mn2+浓度为100 mg/L培养时，菌株生长正常。周芳如［18］等分离到一株对镉耐受能力强的新月弯孢霉菌（Curvularialunata），该菌株能在含32 mmol/L Cd2+的PDA培养基上正常生长。

3　小结

浙江省综合经济实力强，家庭作坊式企业众多，各地土壤的镉含量相差大，来源复杂，局部地区存在镉污染。当前浙江省正以全面落实国家“土壤污染防治行动计划”为引领，布局推进土壤污染防治。土壤镉污染应当引起高度重视，镉污染防治，最重要的是以防为主，严格控制污染源，禁用污水灌溉，减少农田使用污泥等固体垃圾，控制和降低磷肥中的镉含量。对于已被镉污染的土壤，应选用合理有效的措施进行治理。目前镉污染土壤修复主要有化学、物理、植物、生物等四种技术，有些技术已经得到了广泛应用并取得了较好的治理效果。浙江省应立足实际，结合治水治气的成功经验，科学开展土壤镉污染防治，为率先建成全国生态文明示范区和美丽中国先行区再添新彩。

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Progress of Status and Remediation of Soil Cadmium Pollution in Zhejiang Province

WANG Yun-yun，LI Bo，SHI Li-li，YING Jia-wei，LU Ning，YE Xu-hong
（Hangzhou Environmental Monitoring Center，Hangzhou，Zhejiang 310007，China）

The article has expounded the status，the sourse and distribution of soil cadmium pollution in Zhejiang Province，and summarized the study on and control over the cadmium pollution at home and abroad.The physical remediation，the chemical remediation，the phytoremediation and the bioremediation technologies were discussed，expecting to provide the reference for relevant the scientific research personnel and the management staff to deeply and systematically comprehend and practice the soil cadmium pollution.

soil；cadmium pollution；status；remediation

1006-4184（2016）7-0042-03

2016-05-12

王蕴（1985-），女，工程师，主要从事环境监测与分析工作。E-mail:boo99@qq.com。