土壤重金属镉污染状况及其防治措施

方琳娜　方正　钟豫

摘要 2014年全国土壤污染状况调查结果显示，部分地区土壤重金属超标范围较大，其中以重金属镉污染超标最为严重。湖南省是我国最大的水稻主产区，然而，2013年的“镉米”事件震惊全国，其土壤镉污染状况及其来源引起社会广泛关注。以湖南省为例，在调查基础上，深入剖析了湖南省土壤镉污染现状，分析工业“三废”、开矿冶炼、农业投入品超标使用等镉污染来源，提出结构调整、添加化学试剂、应用生物技术迁移等镉污染土壤治理对策，以期为土壤镉污染防治提供参考。

关键词 镉；污染；土壤；防治措施；湖南省

中图分类号 S1 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2016）07-0212-02

Abstract The national soil survey results in 2014 revealed that heavy metals exceeded the standard in some areas，and the cadmium pollution was the most serious.Hunan Province is the largest rice producing area in China.After the event of “Cd rice” in 2013，the status and countermeasures of Cd-polluted farmland has become a hot social problem in Hunan Province.Based on the investigation and materials，the Cd-polluted status were analyzed，the polluted sources were dissected including industrial "three wastes"，mining and smelting，exceeding the standard for agricultural inputs use，and then the countermeasures of Cd-polluted soil and suggestions on sustainable utilization of farmland were proposed from structural adjustment，addition of chemical reagents and application of biological technology transfer etc，in order to provide reference for the prevention and treatment of cadmium pollution in soil.

Key words cadmium；pollution；soil；countermeasures；Hunan Province

土壤是生态系统的基础组成部分，是生物生存发展最重要、最基本的资源。然而，随着社会的发展，生产、生活中产生的污染物不断在土壤中累积，形成土壤污染，导致土壤质量下降，影响农作物产量与品质，危害人体健康，造成生态环境恶化，威胁农业可持续发展。

当前，随着我国经济的发展，农药化肥的滥用，土壤污染形势非常严峻，资源环境约束趋紧。调查结果显示，长江三角洲、珠江三角洲、东北老工业基地等3个区域情况污染较重，耕地土壤环境质量不堪重负，工矿业废弃地土壤环境问题较为突出，其中西南、中南地区土壤重金属超标范围相对较大，而在重金属污染中，以镉超标污染最为严重[1]。

2013年媒体报道湖南镉米流入广东事件后，土壤重金属污染引起社会广泛关注[2]。稻米是我国第一大农产品和粮食品种，占全国粮食总产量的42%，然而目前多地市场上却有约10%的大米中镉含量超标，尤其是媒体公布的8个批次镉大米及品牌全部来自湖南让人震惊[3]。湖南省地域位于长江中游，是我国最大的最主要的水稻主产区，2014年该省水稻播种面积412万hm2、总产量2 640万t，分别占全国水稻播种面积、总产量的13.5%、12.8%[4]。为分析湖南大米被抽检出镉超标原因，了解湖南省土壤镉污染状况，追踪污染源、污染途径以及被污染的土壤治理路径，本文通过实地调研，在资料整理、数据分析基础上，对上述问题作出解答，并提出湖南省镉污染土壤治理建议。

1 土壤镉污染的危害

镉是一种重金属元素，对动物具有强毒性。单质镉在自然界中不能稳定存在，主要存在于硫镉矿和锌矿中，据统计，全世界每年向环境中释放高达3万t镉，镉的迁移性强，其中约87%的镉会进入到土壤。一旦镉伴随污染物进入土壤，难以彻底清除，并极易被植物吸收，在植株内累积，危害人类和农作物[5]。我国每年由工业废弃物排放到环境中的镉总量约680 t[3]。

1.1 危害人体健康

镉危害人体健康可以概括为侵害方式广泛、潜伏时间漫长、为害形式隐蔽、破坏程度深刻等。镉侵害方式广泛，可通过水、大气、植物等人体必需接触的介质危害人体健康。潜伏时期漫长，人体长期摄入被镉严重污染的农产品，饮用含镉量污染的水，镉慢性中毒症状就会出现。据统计，镉在人体内的半衰期平均达27.5年。危害形式隐蔽，镉在长期和高剂量摄入情况下，可引起心脑血管疾病、高血压，骨骼和肝肾受到影响；损害程度深，镉污染还会引起肾衰竭、腰病、脆化骨质疏松和脊柱畸形等。

1.2 危害农作物生长

农作物生长过程需要的元素分为必需元素和非必需元素，镉属于后者。镉控制在一定浓度下，对农作物的影响不大，但达到一定程度，就会对作物产生危害。主要是影响代谢、抑制光合、危害生长、降低产量。从生理代谢上，一定浓度的镉影响较大[6-10]。湖南省衡阳市衡东县炉铺村耕地肥沃，地层深松，稻谷结实率高，产量高。在2013年被重金属镉污染后，土壤板结干燥，水稻秕壳率高，产量极低。

2 湖南省镉污染现状

2.1 污染覆盖范围广、面积大

湖南省是全国土壤镉污染最严重的省份之一，具有覆盖范围广、面积大的特点。全省范围内多区域均出现土壤镉污染现象，株洲市受害最为严重。据调查，2013年该市镉污染超标5倍以上的面积达1.6万hm2，重度污染达34 410 hm2，该范围内的耕地不宜耕种[11]。

2.2 稻米镉超标趋势上升

近年来，湖南省生产的稻米镉超标趋势上升。据财新网报道，湖南省2011年稻米重金属镉超标状况同比有所增加，湘西地区上升趋势最为明显，同比增长13.8%，达43.3%[12]。

3 湖南省土壤中的镉污染来源

3.1 工业废水、废气、废渣排放危害

湖南省土壤中的镉污染来源为工业废水、废气、废渣。据有色米衡东工业园周围环境及稻谷重金属污染调查报告，2011年该省工业废水中镉排放量位居全国前列，占40%[13]。2012年湖南省衡东县某村受周边的工业园废水排放污染，导致稻谷品质差、空壳率高、产量下降严重[11]。据定点调查，湖南省长沙县常乐村部分田块镉含量超标与此类似。同时，农田土壤的重金属危害严重程度分布与工业园废气排放方向基本一致，说明工业园的废气排放对稻田产生了危害。

3.2 采矿冶炼废水污染

金属矿山开采是湖南省 “有色金属之乡”土壤镉污染的原因之一，在矿山开采中，产生矿山酸性废水，含大量镉离子，废水进入河流、土壤，造成重金属污染[14]。据调查，湖南省株洲市新霞湾地区排污口下游已形成了高浓度镉污染源。

3.3 农业投入品污染

农资等生产投入品所含污染物质进入土壤，会产生土壤镉污染。在水稻生产中，广泛使用磷肥，湖南省区域使用的磷肥主要为4类：磷铵、过磷酸钙、普通过磷酸钙、重过磷酸钙，含镉量分别为7.6～157.0、83.0～142.0、9.3～10.4、24.8 mg/kg，因此在水稻生产中大量施用含磷肥料，会导致土壤中的镉含量超标。另一方面，湖南省部分地区由于施肥习惯和土壤质地等问题，大量施用酸性肥料，导致稻土pH值下降，酸性增强，镉元素活性随之增强，提升水稻对镉的吸收。

湖南省部分地区施用有机肥，在施肥过程中，没有严格按照操作规程，或者有机肥自身质量不过关，导致化学制剂、电子产品、重金属等掺入，而这些杂质中镉元素含量较高，成为土壤重金属镉超标诱因之一。

4 土壤镉污染防治对策

实施土壤镉污染防治应遵循“因地制宜、因土制宜”的原则，根据区域、土壤类型的不同特点，针对土壤镉污染的严重程度和污染来源，选择不同防治方式。

4.1 开展结构调整降低镉元素危害

不同水稻品种对镉的吸收能力不同，研究表明，粳稻对镉的吸收能力远远小于籼稻。近年来，台湾省在土壤镉污染地区推广种植粳稻，取得良好效果。而湖南地区种植水稻品种以籼稻为主，其对镉的吸收能力很强，导致镉污染范围广、危害大。因此，改换水稻品种，推广粳稻，可降低镉污染危害[15]。对于镉污染严重、不适宜种植食用性植物（如粮食、蔬果）的土壤，应调整结构，改种其他非食用性作物。

4.2 添加化学试剂抑制镉元素吸收

据研究表明，土壤pH值的高低可直接影响镉元素在土壤中的溶解度和移动性。pH值呈强酸性条件时，溶解镉的能力增强，增加释放量，迁移增强[16]；在pH值呈强碱性条件时，可固定土壤中的镉，抑制该元素的流动[17]。因此，可以根据不同的土壤条件，在土壤中添加化学试剂，提高土壤中的pH值，促使土壤环境由酸性向碱性转变，从而有效固定土壤中的镉，降低水稻对镉的吸收性[18-19]。

4.3 应用生物技术迁移土壤镉元素

某些植物、微生物能够较快吸收或降解土壤中的镉，印度芥菜、花卉等植物对镉的吸收能力很强，修复镉污染土壤潜力较大[20]。因此，种植该类植物，培养对土壤镉具有很强吸附力的生物，利用其生长代谢过程，促使镉元素迁移，降低土壤中镉含量，促进土壤镉污染修复[21-22]。

5 建议

5.1 建立土壤质量监测体系

建立全程土壤污染的监测体系，包括土壤污染受害标准、土壤质量检测、土壤污染治理与修复、污染应急处理等多项内容。开展土壤污染地情地力普查，制定耕地土壤污染标准；提前开展土壤污染风险的评价体系，建立污染电子实时档案。完善耕地污染质量监测，超过风险警戒线，强令退出农作物种植，积极开展治理修复过程。多部门联合制定本地区土壤污染事故处置预案，重点将地理信息监测系统应用于土壤污染事故的预警及信息处理中，以有效提升应急效率。

5.2 加强土壤污染预防

一是减少工业“三废”排放。加快工业转型升级，设定化工行业准入标准，加快技术研发，推广先进生产工艺，减少“三废”排放。升级改造企业工艺流程，推广闭路循环，减少重金属污染的对外排放。二是合理使用农资。完善包村联户的农技推广机制，大力发展新型农业经营主体，推广规模经营，开展农技人员在关键时节、重点区域进行农药肥料的使用培训、指导，推广高效、低毒、低残留农药，并指导种植户合理定量使用。三是加大宣教力度。农业部门要利用“三下乡”、秸秆禁烧等契机，充分利用新闻媒体、广播、条幅等形式，宣传重金属对土壤污染的危害，开展土壤保护的相关科学知识和法规政策，在广大群众中营造保护土壤的舆论氛围。

5.3 完善土壤污染防治相关法律

目前，我国土壤污染防治的法律不完善，亟须从制度层面保障土壤污染防治的合理性。明确主体责任，建立“谁污染、谁负责、谁治理”的责任防治体系。在重金属污染重点高发区，建立污染土壤限定扩散制度，从政府层面划定土壤重金属污染防治区，控制扩散，加大公开透明度，及时公开污染情况，保证公众知情权。加大土壤污染整治资金投入，并进行合理使用，确保专项资金用于土壤重金属防治。

6 参考文献

[1] 环境保护部，国土资源部.全国土壤污染状况调查公报[J].中国环保产业，2014（5）：10-11.

[2] 成希.湖南问题大米流向广东餐桌[N].南方日报，2013-02-27（A13）.

[3] “镉”命之路：危及中国稻米的镉污染[EB/OL].[2015-03-20].http：//discover.news.163.com/special/cadmium/.

[4] 镉大米事件的反思和对策[EB/OL].[2013-07-03].http：//www.cdlsj.gov.cn/art/2013/7/3/art_8712_1363805.html.

[5] 熊严俊.我国土壤污染现状及治理措施[J].资源与环境科学，2010（8）：293-295.

[6] BAZZAZ F A，ROLFE G L，GARLSON R W.The effect of cadmium on photosynthesis and excised leaves of corn and sunflower[J].Physiol Plant，1974，34：373-377.

[7] LEE K C，CUNINGHAM B A，PAULSEN G M，et al.Effect of cadmium on respiration of several enzymes in soy-bean seedings[J].Physiol Plant，1976，36：1-6.

[8] LAKAHAMN K C，VIRINDER K G，SURINDER K S.Effect of cadmium on enzyme of nitrogenmetabolism in peaseeding[J].Phytochemistry，1992，31（2）：395-400.

[9] QINTC，WUYS，WANGHX，et al.Effect of cadm-ium，lead and their interactions on the physiological and e-cological characteristics of root system of Brassica chinensis[J].Acta Ecologica Sinica，1998，18（3）：320-325.

[10] 曾咏梅，毛昆明，李永梅.土壤中镉污染的危害及其防治措施[J].云南农业大学学报，2005，20（3）：360-365.

[11] 湖南一工业园造成周边五村严重镉污染[EB/OL].[2014-04-24].http：//china.caixin.com/2014-04-24/100670206_all.html.

[12] 左建雄.湖南稻米农药残留及重金属超标现状及控制对策研究[D].长沙：湖南农业大学，2012.

[13] KEVIN BRIGDEN，SAMANTHA HETHERINGTON，MENGJIAO WANG， et al.“有色米”：衡东工业园周围环境及稻谷重金属污染调查报告[R].2014：1-23.

[14] 刘育红.土壤镉污染的产生及治理方法[J].青海大学学报，2006，24（2）：75-79.

[15] 陈能场.“镉米”背后的土壤污染[J].中国经济报告，2013（7）：25-28.

[16] 罗绪强，王世杰，张桂玲.土壤镉污染及其生物修复研究进展[J].山地农业生物学报，2008，27（4）：357-361.

[17] 王崇臣，王鹏.pH值对土壤中pb-cd释放量的影响[J].安徽农业科学，2009，37（5）：2170-2171.

[18] 陈印军，方琳娜，杨俊彦.我国农田土壤污染状况及防治对策[J].中国农业资源与区划，2014，35（4）：1-5.

[19] 廖敏，谢正苗，黄昌勇.重金属在水土系统中的迁移特征[J].土壤学报，1998，35（2）：179-184.

[20] 周霞，林永昶，李拥军，等.花卉植物对重金属污染土壤修复能力的研究[J].安徽农业科学，2012，40（14）：8133-8135.

[21] 刘智峰.生物修复技术处理镉污染综述[J].环境研究与监测，2013（26）：52-55.

[22] 唐莲，刘振中，蒋任飞，等.重金属污染土壤植物修复法[J].环境保护科学，2003，120（29）：33-36.