土壤中的重金属污染物主要有Cd、Hg、Pb、As、Zn、Cr和Cu等。有调查显示,土壤中镉超标的城市最多,16%城市的镉含量超过土壤环境质量二级标准,36%城市的镉含量为土壤环境质量二级标准的一半[6],我国镉污染的土壤面积已达20万km2,占总耕地面积的1/6[7]。由此可见,在所有重金属污染中,镉污染最为严重。镉成为继汞、铅之后污染人类生存环境、威胁人类健康、毒性最大的重金属元素之一。土壤中过量的镉会阻碍植物根系的正常生长,抑制水分和养分的吸收,当镉进入植物体内并累积到达一定程度时,植物就会出现毒害现象,通常表现为生长迟缓、植株矮小、叶片退绿、产量下降、质量下降等[8],在植物可食用部分的残留还会通过食物链富集进入人体[9]。

镉是一种积累性的、非人体必需的、且具有生物毒性的元素,世界卫生组织(2003)和美国环保局(1994)规定人体Cd的最大允许摄入量(ADI值)均为1μg·kg-1·d-1[10],在体内长期积累会对身体的组织器官造成严重伤害,破坏骨骼和肝肾,引起泌尿系统的功能变化,导致血压上升,取代骨中钙,使骨骼严重软化,还会诱发肾衰竭、癌症等疾病[11]。在20世纪50年代的日本神通川流域,就出现了由于镉污染引起的骨痛病,当地农民用冶炼厂的含镉废水灌溉稻田,导致收获的稻谷中镉含量严重超标。镉进入人体后会替换骨中钙,人们长期食用这种镉米,体内的镉富集到一定程度后,就会出现关节疼痛、腹胀、消化不良和骨质疏松等症状,严重者还会发生多发性病理性骨折[12]。镉对肾脏、骨骼、肝脏、心脑血管、生殖系统、免疫系统、遗传等都有慢性的损伤[13]。由于镉的应用范围广,使用方式多样化,增加了环境污染的机会,对镉污染土壤的治理已引起国内外的广泛关注。如何降低土壤环境中的镉含量,减少其对农作物产品的污染,保障生态系统尤其是人类健康已成为全社会急需面对的问题[14]。文献综述

目前,修复土壤重金属污染的具体措施主要有:物理修复、化学修复、电动修复、农业生态修复以及生物修复[15]。

物理修复主要包括土壤淋洗法、工程措施法、电热修复法等。土壤淋洗法是最早开始应用并且应用最多,技术最成熟的物理修复方法。利用淋洗液对土壤进行淋洗,使土壤中固相的重金属转移到液相中去,再把含有重金属的废水进行回收处理,从而达到治理重金属污染,实现土壤修复的效果[16]。工程措施法是较为经典和传统的土壤重金属污染修复方法,包括深耕翻土、换土、客土等。通过深耕翻动混合上下土壤、移换新土或是添加适量清洁土壤到被污染的土壤中,从而降低土壤中重金属含量,此法适用于小面积重金属污染严重的土壤[17]。电热修复法是利用高频电压产生电磁波,再通过电磁波作用产生热能,从而促使土壤中挥发性重金属得以分离,实现土壤的修复和改良,这种方法适用于土壤中易挥发性重金属元素的污染治理[18]。

化学修复就是向土壤投入改良剂,通过对重金属的吸附、氧化还原、拮抗作用,改变土壤中重金属的存在形态及其生物有效性,以抑制或降低植物对重金属的吸收。常用的改良剂包括无机物,如石灰、沸石、碳酸钙、磷酸盐、硅酸盐、赤泥、骨粉等,以及具有促进还原作用的有机物,如秸秆堆肥、绿肥、泥炭和动物粪便等。不同的改良剂对重金属的作用机理不同。如在土壤中加入石灰石等碱性物质,能提高土壤的酸碱度,促使土壤中的某些重金属形成氢氧化物或碳酸盐结合态沉淀,从而使污染物从土壤中分离、转化、降解成低毒或无毒性物质,实现土壤修复[19]。

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