土壤中镉污染检测方法与修复技术研究

土壤中镉污染检测方法与修复技术研究

李红艳

深圳市综合交通与市政工程设计研究总院有限公司

摘要：镉是重金属，具有较强毒性，土壤中的镉非常容易被粮食等作物吸收，从而威胁食品安全。目前，因为镉化合物广泛应用，所以土壤镉污染现象严重，环境问题也呼之欲出。基于此，土壤镉污染的检测以及高效修复技术讨论度较高。镉污染修复技术类型众多，如物理修复、生物修复等，每种方法都有其优势在。文本将讨论修复技术的适用范围、修复机制等，以便为镉等重金属修复提供有益的参考。

关键词：修复技术；镉污染；检测方法

引言：镉生物毒性强，在土壤中不易降解。作为重金属元素，地壳中镉元素分布广，浓度可达到0.1mg／kg。同时镉的化学活动性强，具有隐蔽性功能，可长久保持毒性。镉可以被生物吸收富集，并借助食物链传播，从而影响人类健康。由此可见，镉污染检测与修复作用显著。

1镉污染检测方法

镉的测定需遵照科学方法，得出土壤中镉的含量，并实施合理修复。镉不是人体必须元素，可在体内累积，如果镉元素积累过多，会加重肾脏的负担，诱发泌尿系统疾病，使其发生功能性紊乱。镉污染检测的步骤如下：（1）对土壤取样，确保土样的科学性。（2）加水稀释，并加入硫酸和高锰酸钾溶液，在沸水中观察其变化。（3）回滴过量的草酸钠，在计算软件辅助下，得出高锰酸盐指数值。（4）检验样品PH值，调节水样的PH使其合理保持在6.0-7.4 的范围。在pH 较小时，意味着土壤酸溶态较多，处于绝对优势地位，此时的镉元素极易超标，对植物、人类危害大。

2镉污染的主要来源

镉污染的来源众多，其中人为活动是最直接的[a1],包括灌溉不利、工业排污以及化肥使用不当等。余娟娟等开展了专项研究，掌握了铅锌冶炼厂周边比较详细的金属空间分布特征和相关数据，通过分析数据可知，土壤中[a2]镉元素的激增多源于大气沉降[1]。由此可见，工业排污也是主污染源之一。除此之外，为了提高农作物产量，大量化肥、有机肥投放，未被植物吸收的肥料积累严重，造成土壤镉含量超标。

3镉污染修复技术

3.1物理修复手段

物理修复是常见手段，适用范围比较广，指通过各种物理环节和操作步骤将镉污染物剔除出去，确保土壤中无危害残留[a3]。通过研究发现，传统物理修复技术可分为客土法、玻璃化修复技术[a4]等几个大类。其中客土法具有优势，属于常见技术，是利用质地肥力均达标的新鲜土壤，将原有镉污染的土壤替换掉，在这一过程中，需将污染土壤转运。操作环节中通过安全的方式落实好污染土壤集中处理，实现区域生态的修复。而玻璃化修复技术，其实施原理是将镉污染土壤（处理对象）置于高温高压下，经历长久时间后突然应用冷却技术，生产出性能稳定的玻璃体物质。借助这样的思路，使镉污染物固定并有效分离，以达到阻抗镉污染的最高目标，完成土壤的迁移。

从实践中发现，上述这些方法操作尽管简单、高效，但最终的效果只是暂时转移镉污染物，想要在实践中从源头改变土壤性质，不仅难度高、工程量大，同时易诱发二次污染。针对这种情况，电动修复被提出。结合相关资料可知，电动修复集成了传统物理修复技术，围绕污染土壤实施修复手段时依赖的是插入电极的方法（插入位置至关重要，通常在镉污染土壤两端）。技术应用期间，通过电场的电渗，再加上高水平的电迁移作用，达到最终的镉污染土壤转移目标。在这种工作模式下，使污染土壤迁移至早已设计好的阴极或阳极室，并在其中进行处理。依据最终结果可知，电动修复技术效率高，可实现减毒或污染去除（针对镉污染土壤的），技术应用效果理想。因其修复周期短，一度成为研究热点。Lu等采用该技术，使88%的[a5]去除；高宇、程潜等中国学者则采用柠檬酸工业废水制作电极溶液，完成了84.7%的镉去除[a6][1]。由此可看出，电动修复具有优势，但其只适用于渗透性较小的土壤，而且还必须是天然土壤。此外，pH、Zeta电位等均会受其影响。尽管在适宜的条件下，该方法依然能耗高，大面积重金属污染中，该方法不宜使用。

3.2化学修复技术

化学修复是高效的方式，[a7]修复速度与质量均比较理想，除了化学固定技术外，淋滤法的应用也比较多。化学淋滤是指在适宜环境中利用外力或重力完成镉污染土壤淋洗，使有害物质分离出去，将污染物迁移出来。完成淋洗操作后，对有污染物的淋洗液实施科学分离加工，避免污染物排出。张宇等曾经利用此原理，将5 mmol/L的Ca-EDTA作为重要介质，对污染土壤淋洗了60 min，发现镉去除率达到了75.89%，效果还是偏理想的[2]。[a8]原位固定技术与该方法不同，是加入化学试剂，通过一系列反应[a9]，并通过络合、离子交换等，形成不溶性物质，实现镉的迁移，并降低镉的移动性。化学试剂选择众多，像固定剂、稳定剂等均可以起到效果[2]。化学固定技术在目前使用范围广，应用的固化剂[a10]不同，修复率也不尽相同。化学修复的治理效果虽然比较适中、经济适用，但在修复阶段能够改变的对象较少（镉的赋存状态是唯一改变内容），稍有不慎易造成土壤元素流失，从而诱发二次污染。

3.3生物修复措施

生物措施修复较为可行[a11]，具体可分为植物、微生物和动物修复技术。

3.3.1植物修复

酸溶态镉毒性较大，其在土壤中易被药用植物以及经济作物吸收，例如镉水稻等。廖敏会、杜慕云等通过实验论证发现，在镉污染含量高的土壤中种植小白菜、辣椒等，可吸收一定量镉元素，所以利用植物吸收镉，是可行的方法[3]。[a12]经过实践发现，植物修复值得推广，具体应用中依靠原位修复原理进行污染治理。价格低廉的同时，还具有绿色环保属性。利用植物修复，可美化生态环境，加大提炼重金属阶段的污染物治理能力，实现重金属二次利用。尽管如此，该技术同样有不足，那就是植物吸附周期长，所以[a13]镉元素分离效率低下。同时对自然条件苛刻，一些地域植被生物量低，是无法采用植物修复的。

3.3.2微生物修复

微生物修复操作原理是利用土壤中微生物，较多地吸收重金属，避免镉元素堆积过多。发挥微生物沉淀、氧化还原等重要功能，降低土壤的毒性，确保植物健康生长。利用微生物修复，可合理控制镉污染土壤处理成本，对环境(包括土壤肥力在内)影响小。[a14]例如：链霉菌和枯草杆菌这类微生物可从土壤深层修复镉污染。

3.3.3动物修复

动物修复技术原理简单，是利用土壤中比较活跃的低等生物，对重金属进行吸收，从而控制土壤重金属含量，如蚯蚓、鼠类等。像蚯蚓、鼠类等动物，在其活动期间可对污染土壤迁移，达到修复的目的。以蚯蚓为例，蚯蚓作为土壤中最为重要的类群，一方面可以疏松土壤，在活泛土壤的同时，促进土壤中有机质完成降解，从源头改善土壤成分，优化土壤的物理结构。通过这样科学方法，实现污染土壤的改善，增强土壤的肥力。另一方面蚯蚓消化期间可在体内富集重金属，从而控制土壤中对应的重金属含量，改变土壤中镉的酸溶态，避免镉的成分占比过高。镉污染修复技术类型众多，每种方法都有其优势在，需要灵活选择。

结论：综上所述，随着镉污染不断加剧，土壤镉污染检测受到关注。在明确检测方法，或者精准检测数据基础上，还需采用修复技术，改善土壤中镉的酸溶态，控制隔元素成本超标。现实中，生物、化学、物理修复技术的综合运用，可进一步强化修复效果，保障生态环境平衡，助力粮食产业安全。

参考文献：

[1]高宇，程潜.镉污染土壤修复技术研究[J].生物技术通报，2017, 33(10):103-1 10.

[2]张宇. 淋洗对镉污染修复土壤微生物群落的影响[D].南京信息工程大学,2022.

[3]廖敏会,杜慕云,魏善元.贵州部分地区灵芝及其种植土壤中几种重金属污染检测[J].食药用菌,2020,28(05):314-317+331.

[a1]“，”吧

[a2]字错了

[a3]后面讲的客土法并没有充分去除和分离镉

[a4]是常见技术吗

[a5]Cd

[a6]需要附参考文献吧

[a7]化学修复是原位修复的分支吗

[a8]参考文献

[a9]原位固化技术能将镉吸附出去吗

[a10]固化剂和稳定化剂都不叫“改良剂”吧

[a11]相对可行是什么概念？再斟酌一下

[a12]参考文献呢

[a13]镉

[a14]实践的依据呢？附参考文献