1、NOV 2012土壤鎘污染的來源與危害摘要：由丁鎘在工業上具有廣泛的用途，因此人類的生產活動向環境中排放大量鎘。含鎘的污染物通過各種途徑進入土壤，使農作物產量和質量下降，并且通過食物鏈危害人類的健康。本文概述了土壤鎘污染的來源和對植物、人體的危害。關鍵詞：土壤鎘污染；來源；危害Sources and damage of Cadmium pollution in soilAbstract: As Cadmium has a wide range of uses in industry, the production activities of human beingsemit large qua

2、ntities of Cadmium to the environment. Cadmium pollutants enter the soil through a varietyof ways, so the production and quality of crops decline, and Cadmium harm human health through thefood chain. This article provides an overview of the sources and damage to plants and human bodies ofcadmium pol

3、lution in soil.Key words Cadmium pollution in soil; source; damage20世紀初發現鎘以來，鎘的產量逐年增加。鎘廣泛應用丁電鍍工業、 化工業、 電子業和核工 業等領域。相當數量的鎘通過廢氣、 廢水、 廢渣 排入環境， 造成污染。在所有重金屆污染中，以鎘 污染最為嚴重。我國有關農田土壤鎘污染的調查 工作是20世紀70年代中期開始的，但至今沒有 人能夠給出一個全面明確的結論。1980年中國 農業環境報告，我國農田土壤鎘污染面積為9333 hm2,隨后有人提出鎘污染面積為13333 hm2，最 近乂有新的資料顯示，我國農田土壤鎘污染面積

4、已超過20 x 104hm2,每年生產鎘含量超標的農 產品達146X 108kg。鎘是蠹性最強的重金屆元 素之一，危害極其嚴重，土壤中過量的鎘會抑制 植物的正常生長， 在可食部分的殘留還會通過食 物鏈影響到人體的健康。1土壤中鎘的來源鎘是一種稀有分散元素，未經污染的土壤 中鎘主要來源丁成土的母質，一般在世界范圍 內土壤中鎘的含量為0.012.00 mg/ kg ,中 值含量為0.135 mg/ kg。土壤中鎘的來源包括 自然來源和人為來源。前者來源丁巖石和土壤 的本底值。后者主要是由丁鎘在電鍍、顏料、 塑料穩定劑、銳鎘電池、電視顯象管制造中的 日益廣泛應用。隨著采礦、冶煉和電鍍工業的 不斷發展

5、，大量的含鎘廢水排入河流，它可以 污染大氣、水體和土壤。土壤鎘的污染主要分 布在重工業發達地區、公路鐵路兩側，農業發 達的灌溉地區的污染也比較嚴重。土壤鎘污染 主要產生的途徑有：大氣中鎘的沉降，農藥、化肥和塑料薄膜使用，污水灌溉，污泥施肥，含重金屆廢棄物的堆積，金屆礦山酸性廢水 污染等。1.1大氣中鎘的沉降大氣中的鎘經自然沉降1和雨淋沉降進入土 壤。如瑞典中部Falun市區的鎘污染，它主要來自 丁市區銅礦工業廠、硫酸廠、油漆廠、采礦和化 學工業產生的大量廢物，由丁風的輸送，這些細微 顆粒中的鎘，從工業廢物堆擴散至周圍地區 ；南 京某生產鎘的重工業廠鎘污染疊加已超過當地背 景值4.4倍,污染以車

6、間煙囪為中心,范圍達1.5 km2。在公路、鐵路兩側土壤中的鎘污染,主要來 自含鎘汽油的燃燒，汽車輪胎磨損產生的含鎘粉 塵等，成條帶狀分布，以公路、鐵路為軸向兩側鎘 污染強度逐漸減弱。例如在寧 一一連一級公路淮 陰段兩側的土壤鎘含量較高，向兩側含量逐漸降 低。由城市 郊區 農區，隨著離城市的距離 加大，大氣中的鎘沉降降低。大氣中鎘的沉降還 與城市的人口密度、 城市土地利用率、 機動車密 度成正相關；重工業越發達，污染相對越嚴重。此 外，大氣鎘的干濕沉降也可以引起土壤中鎘的含 量增高。大氣鎘通過干濕沉降進入土壤后，被土壤 中的粘土礦物和有機物吸附或固定，富集丁土壤 表層，或為植物吸收而轉入土壤，

7、造成土壤鎘濃 度的升高。1.2農藥、化肥和塑料薄膜的使用施用含有鎘的農藥和不合理施用化肥，都可 以導致土壤鎘的污染。一般過磷酸鹽中含較多的 鎘，磷肥次之，氮肥和鉀肥含鎘量較低。據統計， 磷肥的平均含鎘量是7mg/ kg,給全球帶入約66萬公斤鎘。美國西部海相沉積磷礦石生產的磷肥 平均含鎘174 mg/ kg，施用36年磷肥后，小區土 壤含鎘量從原來的0.07 mg/ kg增高到1.0 mg/kg。 澳大利業磷肥含鎘為2550 mg/ kg,我國廣西的 磷礦含鎘量很高，平均達174 mg/ kg。據估計，西 方國家的人類活動對土壤鎘的貢獻，磷肥就占了54%58%。農用塑料薄膜生產應用的熱穩定劑

8、中含有鎘，在大量使用塑料大棚和地膜過程中都 可以造成土壤鎘污染。1.3污水灌溉污水灌溉是使用經過一定處理的城市污水灌 溉農田、森林和草地。城市污水包括生活污水、商業污水和工業廢水。由丁城市工業化的迅速 發展，大量的工業廢水涌入河道，使城市污水 中含有的許多重金屆離子，隨著污水灌溉而進 入土壤。在分布上，往往是靠近污染源頭和城市 工業區的土壤污染最嚴重，遠離污染源頭和城 市工業區的土壤幾乎不污染。近年污水灌溉已 成為農業灌溉用水的重要組成部分，中國20世 紀60年代至今，污灌面積迅速擴大，以北方旱 作地區污灌最為普遍，約占全國污灌面積的90%以上，南方地區的污灌面積僅占6%，其余 在西北和宵藏。

9、污灌導致土壤鎘含量的增加，淮 陽污灌區自污灌以來，鎘的含量就逐漸增高， 太原污灌區的鎘含量遠遠超過其當地背景值，且積累量逐年增高。1.4污泥施肥污泥中含有大量的有機質和氮、磷、鉀等 營養元素，同時也含有大量的鎘。隨著大量的市 政污泥進入農田，使農田中鎘的含量不斷增高，且污泥施用越多，污染就越嚴重。每千克城市污 泥含鎘可高達上千毫克。據估計，西方國家土壤鎘污染中污泥就占了2%5%。用城市污水、 污泥改良土壤的同時，鎘的含量也明顯增加。1.5含重金屆廢棄物的堆積含重金屆廢棄物種類繁多，不同種類的危 害方式和污染程度都不一樣。污染的范圍一般 以廢棄堆為中心向四周擴散。通過對武漢市垃 圾堆放場、城市生

10、活垃圾場及車輛廢棄場附近 土壤中鎘污染的研究，這些區域的鎘的含量高 丁當地土壤背景值。鎘在土壤中的含量和形態 分布特征受其在垃圾中的釋放率影響 ，隨距離 的加大鎘的含量降低。由丁廢棄物種類不同，各 重金屆污染程度也不盡相同，如鎘渣堆存區的 鎘2為重度污染，其它重金屆次之。1.6金屆礦山酸性廢水污染正在開采的金屆礦山、重金屆尾礦、冶煉 廢渣和礦渣等，可以被酸溶出含鎘離子的礦山 酸性廢水，隨著礦山排水和降雨帶入水環境（如 河流等）或直接進入土壤，都可以間接或直接 地造成土壤鎘污染。礦山酸性廢水鎘污染的范圍一 股在礦山的周圍或河流的下游，在河流中不同河段 的鎘污染往往受污染源（礦山）控制。河流下段自

11、 上游到下游，由丁鎘遷移能力減弱和水體自凈化能 力的適度恢復，鎘污染強度逐漸降低。美國科羅拉 多州羅拉多河流域受采礦的影響，鎘的濃度以污染 源為最高，之后隨著與污染源距離延長而逐漸降 低。流域鎘污染隨季節變化而異，枯水期鎘的含量 明顯高丁豐水期，并且河流流速減緩可以導致該流 段鎘含量增加。同一區域土壤中鎘污染物的來源途徑可以是單 一的，也可以是多途徑的。徐州荊馬河區域土壤鎘 污染是由農灌和垃圾施用引起的。 在山東省， 鄉鎮 企業技術、 設備落后，原材料利用率低，造成其周邊 土壤鎘污染相當嚴重。據貴州1986年的統計，全省 鄉鎮排放鎘14.7萬公斤，土壤中有的地方達56.64 mg/ kg，超過

12、未污染土壤的84.5倍。2土壤鎘污染的危害土壤鎘污染的危害與鎘在土壤中的形態和濃度 有關,并不是所有的鎘都對人或植物體有危害。 對植 物來說自然界有不少種類的植物可在高濃度的鎘環 境中生長，表明在長期的進化中植物亦相應地產生 了多種抵抗重金屆鎘蠹害的防御機制，尤其是當鎘 的濃度較低時可增加植物的產量，說明低濃度的鎘 對某些植物的生長發育可能有一定的促進”作用。2.1土壤中鎘的形態土壤中的鎘分為可溶性和非水溶性兩大類。二 者可隨環境條件的變化相互轉化。在酸性環境中，鎘的溶解度增加，與其它重金屆元素相比，土壤中的 鎘相對容易被植物吸收。鎘的活性還與土壤的氧化 還原環境有關。在淹水條件下，由丁水的遮

13、蔽而形成 了還原環境，鎘污染土壤中的鎘的活性就比較低3。有機物在微生物嫌氣條件下產生的H2S ,使鎘形成難溶的CdS。相反，在非淹水條件下，硫被 氧化成H2SO4,使酸度增加，鎘易變為可溶態。除 此之外，鎘在土壤中的狀態還與土壤的其它理化性 質有關，如粘土吸附性強，可吸附鎘，進而影響 其活性。2.2對植物體的危害2.2.1鎘在植物體內的積累、分布和形態不同植物對鎘的吸收積累效應是不同的，通常用富集系數來說明某種植物對鎘的吸收、累積 能力。木本植物對土壤中的鎘的生物積累效應較 高，但不同的樹種之間差異明顯，有些蕨類葉部 鎘的含量可以高達1200mg/ kg ,是富集鎘最強 的植物之一。小麥、大豆

14、等一些大田作物也易吸 收土壤中的鎘。此外，像胡麻、竺麻、江麻、棉 花、蘆葦等非食用作物也具有較強的鎘積累作用。從宏觀角度說，鎘從土壤中被植物吸收后大 部分富集在根部，遷移到上部很少。如景天科的作 物中鎘在植株體內分布為葉片 莖 根系。鎘在 細胞中的分布，近年 來 也 有 些 學 者 進 行 了 研 究 。 在1987年 就 報 道Athyriumyokoscense的根所吸收 的重金屆有70%90%累積在根尖細胞壁上。鎘在土壤中的化學形態多以交換態鎘、專性 吸附態鎘、鐵鋌氧化物結合態和殘余態鎘為主。而鎘在植物體中的化學形態與鎘在植物體內遷移 能力大小有關聯，其中以乙醇可提取態和水溶態 鎘遷徙活

15、性最強，氯化鈉提取態次之，醋酸和鹽酸 提取態遷移活性最弱。2.2.2鎘對植物的危害鎘是植物生長的非必需元素，當鎘進入植物 體內并積累達到一定程度時，植物就會表現出蠹 害癥狀，通常會出現生長遲緩、植株矮小、退綠、產量下降、質量下降等。（1）鎘影響植物的生長發育。試驗結果表明，鎘濃度增大時（25 mg/ kg開始對草莓的根生長 產生抑制作用，根由長變短，由白變褐直至變黑；鎘 對草莓葉的影響表現在葉褪綠、黃化、提前衰老 ， 受鎘污染后的草莓植株矮小、長勢弱。研究表明， 白皮松、火炬松、楊樹、樺樹、櫻桃等樹苗在鎘 污染脅迫下，根、莖和葉的生長均都受到抑制。大麥受鎘污染后，種子的萌芽率、根生長率下降，且

16、隨 處理濃度的增加和時間的延長而加劇，當鎘的濃 度為0.01 mol/ L時， 種子的萌芽率小丁45 %， 根部 停止生長5。(2)鎘影響植物的光合作用。鎘對煙草光合特 性影響的研究表明鎘是光合作用的有效抑制劑，使 葉綠素和葉綠素a/ b比例下降；另據報道，當鎘的 濃度為112 H g/ L時云杉的光合速率、CO2的吸收量 及老葉中的葉綠素含量均顯著下降，但當鎘的濃度 增加到560 H g/ L時蒸騰速率也會減少。(3)鎘影響植物體中的酶。土壤鎘污染還可以 引起植物體內超氧化物歧化酶(SOD)、過氧化物 酶(POD)和過氧化氫酶(CAT)等酶的活性下降，但 對丁耐性植物，在一定鎘的濃度范圍內，

17、3種酶的 活性得以維持或提高，超過這個范圍它們的活性則 仍要下降，下降的幅度要比耐性弱的植物小。鎘除 對SOD，POD，CAT等酶的活性有影響以外，還會抑 制固氮酶、根系脫氫酶、淀粉酶、脫氧核酸酶、核 糖核酸酶、硝酸還原酶、蛋白酶、多酚氧化酶、抗 壞血酸過氧化酶、乳酸脫氫酶等的活性。以上結果 表明,鎘對氮代謝、呼吸作用、碳水化合物代謝和核 酸代謝等均有阻礙作用。丙二醛(MDA)的含量是反映脂質過氧化作用 強弱的一個重要指標。當植物處丁各種逆境脅迫或 衰老時植物體內活性氧產生和消除的平衡受到破 壞,而有利丁體內活性氧的產生，所累積的活性氧引 發的質膜過氧化，使植物生長異常。鎘對小麥幼苗超 氧化物

18、歧化酶和脂質過氧化作用的影響的研究表 明植物受到鎘污染后MDA高度積累。 鎘影響植物可溶性蛋白和可溶性糖的含 量。可溶性蛋白和可溶性糖是維持細胞代謝的重要 物質，可溶性蛋白質含量的提高，還會增加細胞滲透 濃度和功能蛋白質的數量，有助丁維持正常的細胞 代謝。對丁可溶性蛋白質，當鎘的濃度大丁0.1 mg/ L時，小白菜根中可溶性蛋白質含量開始隨鎘的濃度 的增大而降低，說明高濃度鎘對蛋白質的合成起破 壞作用。對丁水稻等大田作物，鎘污染明顯的抑制 水稻種苗的初期生長，還明顯地降低了水稻種苗的葉綠素的含量和干物質的積累，根系活力下降、可 溶性糖與可溶性蛋白質的含量減少，因而影響到水 稻種苗的正常代謝。而

19、通過對耐性較強的小麥、鳳眼蓮，耐性較弱的大豆、黃瓜、背紫萍以及蠶 豆種子中的可溶性糖隨鎘的濃度變化而變化的情 況分析表明，鎘對植物體內可溶性糖的數量有影 響，但影響沒有一致的結論。(5)鎘影響植物的產量和品質。鎘影響草莓的 結果數和果實品質。試驗表明，鎘處理后，草莓的結 果數減少，當鎘達到一定濃度時( 5 mg/ kg),總 果重隨鎘處理濃度增大而降低；鎘處理后，果實 的維生素C降低，在鎘的濃度高時，果實中的K，Ca，Zn，Mn，Fe等礦物質元素的含量均降低，使 得草莓的營養品質降低，同時草莓的果實中也會積 累鎘,果實中的鎘的含量隨著鎘濃度的增加而增 大。由試驗得，高濃度鎘條件下，小麥的干物質積累和分蕖受到顯著的影響，其程度因品種與器官而 異。2.3對人體的危害鎘不是人體所必需的元素。新生兒含鎘約1微克，在從事無鎘職業的情況下，50歲左右體重70公斤的男子全身蓄積的鎘量約30毫克。鎘是通 過食物、水、空氣、吸煙等經由消化道和呼吸道 進入人體的，液體中的鎘還可通過皮膚進入人體。 人主要通過消化道攝入環境中的鎘，吸收率為5%左右。雖然土壤鎘污染對人體沒有造成直接性的 接觸危害， 但污染土壤中的鎘可以通過食物鏈進入 人體以對人體造成嚴重的危害。鎘被人體吸收后主