如何修复镉超标的土壤

如何修复镉超标的土壤？~

对镉(Cd) 污染土壤的修复主要有以下方法：一、物理/化学修复技术客土、换土、去表土、深耕翻土法：成本高，且不能从根本上清除重金属，存在占用土地、渗漏和二次污染等问题。此类方法适合于小面积污染土壤的治理。玻璃化技术：将重金属污染土壤置于高温高压的环境下，待其冷却后形成坚硬的玻璃体物质。此类物质结构稳定，很难被降解，可以实现对土壤重金属的永久固定。玻璃化技术最早用于处理核废料，处理土壤的话，处理完就不是土壤了。电动修复：向重金属污染土壤中通直流电，使重金属离子在电场作用下进行定向迁移，在电极附近富集，再进行适当的物理或化学处理。土壤淋洗：用淋洗剂去除土壤中重金属污染物，可用于大面积、重度污染土壤的治理，尤其在砂质土中效果较好。土壤淋洗需添加昂贵的淋洗液，且淋洗液对地下水也有污染风险；另一方面，淋洗液在淋洗土壤重金属的同时也将植物必需的 Ca 和 Mg 等营养元素淋洗出根际，造成植物营养元素的缺失。土壤淋洗后淋洗液也需要处理。固化/稳定化：固化是通过添加药剂将土壤中的有毒重金属包被起来，形成相对稳定性的形态，限制土壤重金属的释放；稳定化是在土壤中添加稳定化药剂，通过对重金属的吸附、沉淀（共沉淀）、络合作用来降低重金属在土壤中的迁移性和生物有效性。离子拮抗技术：土壤中某些重金属离子间存在拮抗作用，当土壤中某种重金属元素浓度过高时，可以向土壤中加入少量对作物危害较轻的拮抗性重金属元素，进而减少该重金属对作物的毒害作用，达到降低重金属生物毒性的目的。向 Cd 污染土壤中加入适量的Zn，可以减少植物对 Cd 的吸收积累[1]。二、生物修复技术植物修复技术：①植物提取：利用超积累植物吸收污染土壤中的重金属并在地上部积累，收割植物地上部分从而达到去除污染物的目的。杂交狼尾草（ Pennisetum americanum (L.）Leek × P. purpureum Schumach）和热研 11 号黑籽雀稗（ Paspalum atratum cv. Reyan No. 11）都对提取Cd有较好的作用。 ②植物固定：利用植物根系固定土壤重金属的过程 重金属被根系吸收积累或者吸附在根系表面，也可通过根系分泌物在根际中被固定。串叶松香草（Silphium perfoliatum Linn）可用于固定 Cd。微生物修复技术：土壤中一些微生物对重金属具有吸附、沉淀、氧化、还原等作用，因此可以通过工程菌培养、微生物投放来降低污染土壤中重金属的活性和毒性。例如，香蒲（ Typha latifolia）根际中分离出的一些菌株能钝化固定土壤中的Cd，降低它们在土壤中的可交换态含量。三、农业生态修复技术因地制宜地调整一些耕作管理制度，向土壤中添加物质改变其物理化学性质，在污染土壤中种植不进入食物链的植物等，从而改变土壤重金属的活性，降低其生物有效性，减少重金属从土壤向作物的转移。这是一种较为综合、且温和的方法。一个案例：湖南农业大学和中科院生态环境研究中心等单位承担了国家水体污染控制与治理科技重大专项“湘江水环境重金属污染整治关键技术研究与综合示范” 的一个子课题研究，负责湘江流域重金属面源污染控制技术的工作。据他们说，在其中的一个施用硅钙肥和石灰的 3.33 hm2 水稻的示范工作中， 2011-2012 年稻谷增产49.8%~51.4%；水稻糙米 Cd 含量降低 56.6%~63.8%；示范区排水 Cd 浓度降低 54.7% （数据尚未发表）。在湘江流域重金属污染土壤添加生物炭的示范工作中，生物炭添加显著地降低了 Cd 在水稻、根系、茎叶、稻壳和籽粒中的含量，水稻籽粒 Cd含量降低 26%~71% [2]。注：“国家水体污染控制与治理科技重大专项”俗称水专项，一个子课题一般至少几千万，但是几乎不起作用，滇池几百个亿砸进去不还是老样子嘛。再比如辽河水专项中的辽河源头区子课题，5500万，跟打水漂似的，不过倒是富了一帮人。国家容易被骗，也乐的被骗。湖南株洲某重金属污染土壤钝化剂修复示范区：Reference：

一是高镉背景地区土壤中的镉自然就高，但土壤中镉超标并不等于会造成农产品中镉的危害风险。还要看其有效态。
二是来自与金属有关的采选、冶炼和加工，含镉的废水、废渣和废气污染了周边的土壤。
三是应对镉是否真的超标进行确认，通过采取有代表性的土样，制备后让多个实验实验室分析比对，以核查是否真超标。因为镉是不大容易测准的金属，通常必须采用石磨炉原吸法才能测准，若用火焰原吸法和ICP法由于检出限较高，存在只要测出就会超标的现象

1. 工程措施
包括客土法、换土法、深耕翻土法、固化、稳定化方法、电动力修复法等，工程措施具有稳定、见效快的优点，但存在工程量大、投资费用高、二次污染隐患等缺点，不适宜大面积污染土壤的治理。
2. 化学治理措施
包括淋溶法、施用改良剂等方法，能够在短期内降低土壤中重金属的毒性和生物有效性，因人为向土壤中施加化学药剂，易造成二次污染，且该方法是一种原位修复方法，重金属Cd仍存留在土壤中，容易再度活化危害植物，其潜在威胁并未消除。
3. 农业生态修复措施
通过调节诸如土壤水分、土壤pH值、土壤阳离子代换量(CEC)、CaCo3和土壤氧化还原状况及气温、湿度等因素，降低Cd生物有效性，以减弱重金属对植物的毒害作用。Cd形态发生了改变，但仍存在土壤中，容易再度活化，对生物产生危害。
4. 微生物修复
微生物抗重金属机制包括生物吸附、胞外沉淀、生物转化、生物累积和外排作用。微生物一方面可以降低土壤中重金属的毒性，并可以吸附积累重金属；另一方面可以改变根系微环境，从而提高植物对重金属的吸收、挥发或固定效率。目前，大部分微生物修复技术还局限在科研和实验室水平，实例研究还不多，无法大面积推广。
5. 动物修复
利用土壤中的某些低等动物如蚯蚓进行重金属cd污染修复的研究仍局限在实验室阶段，且因受低等动物生长环境等因素制约，其修复效率一般，并不是一种理想的修复技术。
6. 植物修复
将某种特定的植物种植在重金属污染的土壤上，对土壤中的污染元素具有特殊的吸收富集能力，将植物收获并进行妥善处理(如灰化回收)后将重金属移出土体，达到污染治理与生态修复的目的。
6.1 植物提取法是利用一些植物对某种重金属的吸收和在地上部的蓄积，并通过收获地上部达到减少土壤重金属含量的目的。是比较有前景的修复方法。
6.2 植物挥发是指植物吸收土壤中的重金属，将体内重金属转化为可挥发的状态，并通过植物的叶片等部位挥发出去，从而降低土壤中重金属含量。挥发出的重金属会造成大气的重金属污染。
6.3 植物稳定是通过吸收、分解、氧化、固定等过程，降低重金属的流动性和生物可利用性，防止重金属的渗漏和转移，减少重金属对植物的危害。重金属Cd仍存留在土壤中
二、超积累植物
1. 特征
1）超积累植物地上部分的重金属含量是同等生境条件下其它普通植物含量的 100 倍以上。镉为100mg／kg。
2）地上部的重金属含量高于根部该种重金属含量，即运转率大于1。
3）地上部重金属含量高于土壤含量，即富集系数大于1。
2. 局限性
1）超积累植物一般植株矮小，生物量低，生长缓慢，季节性较强，不易机械化作业，修复效率不高。
2）多为野生型植物，对生物气候条件的要求也比较严格，区域性分布较强，引种受到严重限制。
3）专一性强，一种植物往往只作用于一种或两种特定的重金属元素，对土壤中其他含量较高的重金属则表现出中毒症状，从而限制了在多种重金属污染土壤治理。
4）植物器官往往会通过腐烂、落叶等途径使重金属重返土壤。
5）防止植物的籽实可能被误食导致食物链污染。
3. 镉积累植物
公认的镉超积累植物只有遏蓝菜属的少数几种植物。但遏蓝菜属植物生长缓慢、植株矮小、 地上部生物量小，在实际应用中受到限制。
镉富集植物：蕨类、向日葵、油菜、月季等花卉作物、杂草。

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