鎘是(shi)相對稀(xi)有的(de)(de)重金(jin)屬元素，是(shi)典型的(de)(de)分散(san)元素，地殼中(zhong)的(de)(de)豐度僅為O．2 mg／kg，平(ping)均含量為 O．5mg/kg，主要(yao)以硫化(hua)物(wu)的(de)(de)形式(shi)存在(zai)于銅、鉛、鋅等(deng)有色金(jin)屬礦藏中(zhong)，我國約95％的(de)(de)土壤(表層)鎘背景值為0．017～O．333mg／kg。然而(er)，人(ren)類活動可使鎘以各種(zhong)途(tu)徑(jing)進入士壤，而(er)鎘遷移(yi)(yi)轉(zhuan)化(hua)的(de)(de)最大(da)特點是(shi)不能或(huo)不易(yi)被生物(wu)體分解轉(zhuan)化(hua)后排出體外，不易(yi)隨水移(yi)(yi)動，只能沿食物(wu)鏈逐(zhu)級(ji)往上傳(chuan)遞，在(zai)生物(wu)體內濃縮放(fang)大(da)，當累(lei)積到(dao)較高含量時(shi)就會對生物(wu)體產生毒性效應，從而(er)危害健康，影響其(qi)正常發育(yu)和(he)代謝平(ping)衡。

鎘(ge)(ge)的(de)(de)環(huan)(huan)境污(wu)(wu)染問(wen)題(ti)自上世(shi)紀(ji)20年(nian)(nian)代就已開始出(chu)現，但直到60年(nian)(nian)代日本的(de)(de)富山(shan)縣神通川流域出(chu)現了(le)(le)"骨痛病"之后(hou)，有(you)關鎘(ge)(ge)污(wu)(wu)染及(ji)(ji)其(qi)(qi)生(sheng)物有(you)效性(xing)問(wen)題(ti)才真正得以引起(qi)全(quan)世(shi)界(jie)的(de)(de)關注。近年(nian)(nian)來，國內外科學家(jia)對鎘(ge)(ge)污(wu)(wu)染及(ji)(ji)其(qi)(qi)生(sheng)物有(you)效性(xing)問(wen)題(ti)進(jin)行了(le)(le)深人廣(guang)泛的(de)(de)研(yan)究，尤其(qi)(qi)是在(zai)土(tu)(tu)壤(rang)鎘(ge)(ge)污(wu)(wu)染及(ji)(ji)其(qi)(qi)生(sheng)物有(you)效性(xing)機(ji)理方(fang)面取(qu)得了(le)(le)重要進(jin)展。為(wei)此筆者總結了(le)(le)土(tu)(tu)壤(rang)中鎘(ge)(ge)污(wu)(wu)染來源、賦存(cun)狀態(tai)及(ji)(ji)其(qi)(qi)生(sheng)物有(you)效性(xing)、對人體及(ji)(ji)生(sheng)物健康危害等(deng)的(de)(de)研(yan)究情況，分析了(le)(le)土(tu)(tu)壤(rang)鎘(ge)(ge)污(wu)(wu)染生(sheng)物修復的(de)(de)研(yan)究動(dong)態(tai)，并提出(chu)了(le)(le)今后(hou)的(de)(de)研(yan)究方(fang)向(xiang)，以期推(tui)動(dong)土(tu)(tu)壤(rang)系(xi)統中鎘(ge)(ge)污(wu)(wu)染元素的(de)(de)化學反應(ying)和(he)轉化、鎘(ge)(ge)污(wu)(wu)染在(zai)土(tu)(tu)壤(rang)環(huan)(huan)境中的(de)(de)行為(wei)和(he)危害等(deng)方(fang)面的(de)(de)研(yan)究，為(wei)預(yu)測土(tu)(tu)壤(rang)環(huan)(huan)境鎘(ge)(ge)污(wu)(wu)染的(de)(de)可能性(xing)和(he)程度(du)及(ji)(ji)其(qi)(qi)所應(ying)采取(qu)的(de)(de)積(ji)極保(bao)護(hu)措施和(he)修復技術提供(gong)理論(lun)基礎。

1 土壤鎘及鎘污染

未污染(ran)(ran)(ran)土(tu)壤(rang)中的(de)(de)鎘(ge)主(zhu)要(yao)來(lai)源于成(cheng)土(tu)母質。土(tu)壤(rang)鎘(ge)的(de)(de)含(han)量一般為O．01—2mg／kg，我國土(tu)壤(rang)的(de)(de)背景值平(ping)均(jun)為O．097mg／kg，略低于日本和英國。土(tu)壤(rang)鎘(ge)污染(ran)(ran)(ran)的(de)(de)主(zhu)要(yao)來(lai)源是(shi)采礦、冶煉、電(dian)鍍及基礎化(hua)(hua)工行業(ye)的(de)(de)廢(fei)水、廢(fei)氣和廢(fei)渣(zha)；施用含(han)鎘(ge)的(de)(de)化(hua)(hua)肥、農(nong)藥(yao)以(yi)及農(nong)用污泥(ni)也是(shi)土(tu)壤(rang)鎘(ge)污染(ran)(ran)(ran)的(de)(de)重(zhong)要(yao)來(lai)源。另外，人類(lei)對環境(jing)的(de)(de)破壞導致的(de)(de)一系列相關(guan)問題，如山體(ti)(ti)滑坡引起天然(ran)水的(de)(de)鎘(ge)污染(ran)(ran)(ran)等。研究發現，若源水鎘(ge)的(de)(de)含(han)量達0．57～3．88mg／L，下(xia)游水體(ti)(ti)、魚(yu)類(lei)、土(tu)壤(rang)、農(nong)作物就易受到嚴重(zhong)污染(ran)(ran)(ran)H]，從(cong)而危害人類(lei)健康(kang)。

2 土壤鎘的存在形態及其生物有效性

土(tu)壤(rang)中(zhong)鎘(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)形態是其所處環境化(hua)學(xue)物理狀(zhuang)態的(de)(de)(de)(de)(de)反映，與(yu)土(tu)壤(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)其他物質結合而(er)以一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)形態存在(zai)(zai)，其遷移(yi)與(yu)傳輸(shu)就是在(zai)(zai)一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)形態下進行的(de)(de)(de)(de)(de)。土(tu)壤(rang)中(zhong)鎘(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)存在(zai)(zai)形態很多，大致可分(fen)為水(shui)溶(rong)性(xing)鎘(ge)(ge)和非水(shui)溶(rong)性(xing)鎘(ge)(ge)兩大類。鎘(ge)(ge)進入土(tu)壤(rang)后(hou)，通過(guo)溶(rong)解、沉淀、凝聚、絡合吸(xi)附(fu)等各種反應，形成不同的(de)(de)(de)(de)(de)化(hua)學(xue)形態，從而(er)表現出不同的(de)(de)(de)(de)(de)活性(xing)。絡合態和離(li)子態的(de)(de)(de)(de)(de)水(shui)溶(rong)性(xing)鎘(ge)(ge)能(neng)為作物所吸(xi)收，對生物危害大，而(er)非水(shui)溶(rong)性(xing)鎘(ge)(ge)不易遷移(yi)和難以被植物吸(xi)收，但隨條件的(de)(de)(de)(de)(de)改變，二(er)者可互(hu)相(xiang)轉化(hua)。在(zai)(zai)旱地中(zhong)，鎘(ge)(ge)多以難溶(rong)性(xing)碳酸鎘(ge)(ge)(CdC03)、磷酸鎘(ge)(ge)[Cd3(P04)2]和氫氧化(hua)鎘(ge)(ge)[Cd(OH)2]的(de)(de)(de)(de)(de)形態存在(zai)(zai)，而(er)在(zai)(zai)水(shui)田中(zhong)，則多以硫化(hua)鎘(ge)(ge)(CdS)的(de)(de)(de)(de)(de)形態存在(zai)(zai)。

土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)鎘(ge)的(de)(de)(de)存在形態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)還可分為可交換態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)、碳(tan)酸(suan)鹽結(jie)合態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)、鐵錳氧(yang)化(hua)結(jie)合態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)、有(you)機(ji)(ji)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)和殘(can)余態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)5種。不同母質的(de)(de)(de)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)，其(qi)鎘(ge)的(de)(de)(de)化(hua)學形態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)不同，大多數石灰(hui)性土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)鎘(ge)形態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)以碳(tan)酸(suan)鹽結(jie)合態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)占主(zhu)導地(di)位，且碳(tan)酸(suan)鹽結(jie)合態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)>硫(liu)化(hua)物(wu)殘(can)渣(zha)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)>有(you)機(ji)(ji)結(jie)合態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)>交換態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)>吸(xi)(xi)附(fu)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)，而(er)紅壤(rang)(rang)(rang)、棕壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)占絕對優勢(shi)的(de)(de)(de)是(shi)可交換態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)，鐵錳氧(yang)化(hua)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)和有(you)機(ji)(ji)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)含(han)(han)量很少(shao)，碳(tan)酸(suan)鹽態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)和殘(can)留態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)含(han)(han)量居中(zhong)。一般隨(sui)著土(tu)壤(rang)(rang)(rang)總鎘(ge)含(han)(han)量的(de)(de)(de)增加，其(qi)殘(can)余態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)鎘(ge)含(han)(han)量減少(shao)，可交換態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)鎘(ge)含(han)(han)量上升(sheng)，從而(er)相(xiang)對地(di)增加了其(qi)毒(du)性。另(ling)外，土(tu)壤(rang)(rang)(rang)pH值(zhi)、Eh、CEC、質地(di)、可溶(rong)性有(you)機(ji)(ji)質和腐殖質等都會影(ying)響到鎘(ge)在土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)溶(rong)解度和移(yi)動性，本(ben)質是(shi)影(ying)響鎘(ge)在土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)化(hua)學形態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)，即鎘(ge)在土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)的(de)(de)(de)締合方式。譬(pi)如，土(tu)壤(rang)(rang)(rang)偏酸(suan)性時，鎘(ge)溶(rong)解度增高，在土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中(zhong)易于遷移(yi)；土(tu)壤(rang)(rang)(rang)處于氧(yang)化(hua)條件(jian)下(稻田(tian)排水期及旱田(tian))，鎘(ge)則易轉變(bian)成可溶(rong)態(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)(tai)而(er)被植物(wu)吸(xi)(xi)收。

鎘(ge)(ge)(ge)(ge)在(zai)(zai)黏土(tu)(tu)層(ceng)內的(de)(de)(de)遷(qian)移過(guo)程中，可(ke)生成難溶性(xing)的(de)(de)(de)沉淀物質，阻(zu)礙液(ye)體(ti)的(de)(de)(de)滲透，導致其滲透系(xi)(xi)數大(da)幅(fu)度(du)降低(di)。鎘(ge)(ge)(ge)(ge)在(zai)(zai)土(tu)(tu)水體(ti)系(xi)(xi)中的(de)(de)(de)遷(qian)移速率(lv)是一快反應過(guo)程，土(tu)(tu)壤對鎘(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)吸(xi)(xi)(xi)附量(liang)(liang)(liang)隨(sui)土(tu)(tu)水系(xi)(xi)統中的(de)(de)(de)pH值(zhi)(zhi)變(bian)化(hua)而變(bian)化(hua)，其吸(xi)(xi)(xi)附量(liang)(liang)(liang)可(ke)分(fen)為低(di)吸(xi)(xi)(xi)量(liang)(liang)(liang)區(qu)、中等(deng)吸(xi)(xi)(xi)量(liang)(liang)(liang)區(qu)、強吸(xi)(xi)(xi)量(liang)(liang)(liang)和(he)(he)沉淀區(qu)等(deng)3個區(qu)域(yu)。在(zai)(zai)中等(deng)吸(xi)(xi)(xi)量(liang)(liang)(liang)區(qu)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)吸(xi)(xi)(xi)附量(liang)(liang)(liang)與pH值(zhi)(zhi)呈正相關，pH值(zhi)(zhi)=6 以下(xia)被吸(xi)(xi)(xi)附的(de)(de)(de)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)中生物有(you)(you)效態(tai)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)量(liang)(liang)(liang)隨(sui)pH值(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)升高而增加，pH值(zhi)(zhi)=6以上被吸(xi)(xi)(xi)附的(de)(de)(de)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)中生物有(you)(you)效態(tai)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)量(liang)(liang)(liang)隨(sui)pH值(zhi)(zhi)升高而降低(di)。石灰導致鎘(ge)(ge)(ge)(ge)毒(du)性(xing)降低(di)的(de)(de)(de)主要原(yuan)因(yin)是 pH值(zhi)(zhi)>7．5時鎘(ge)(ge)(ge)(ge)主要以黏土(tu)(tu)礦物和(he)(he)氧化(hua)物結合(he)態(tai)及殘留態(tai)形(xing)式存在(zai)(zai)，施用石灰后(hou)，土(tu)(tu)壤交換態(tai)和(he)(he)松結有(you)(you)機(ji)態(tai)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)降低(di)，碳酸鹽結合(he)態(tai)、緊結有(you)(you)機(ji)態(tai)和(he)(he)殘留態(tai)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)提(ti)高，交換態(tai)和(he)(he)松結有(you)(you)機(ji)態(tai)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)是土(tu)(tu)壤中活性(xing)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)和(he)(he)植株吸(xi)(xi)(xi)收鎘(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)主要來源。

土(tu)壤(rang)(rang)(rang)類型變(bian)化顯(xian)著影響鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)與(yu)有(you)(you)機(ji)物(wu)之間的(de)(de)(de)(de)交(jiao)(jiao)互作(zuo)用過程。土(tu)壤(rang)(rang)(rang)有(you)(you)機(ji)物(wu)如(ru)檸檬酸(suan)、EDTA的(de)(de)(de)(de)存在(zai)明顯(xian)降(jiang)低了鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)在(zai)黃棕壤(rang)(rang)(rang)和青黑(hei)土(tu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)，同(tong)時(shi)(shi)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)解(jie)吸(xi)率較小(xiao)，有(you)(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)增(zeng)加了土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)對非飽和吸(xi)附(fu)位點，而在(zai)紅壤(rang)(rang)(rang)上(shang)有(you)(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)對鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)影響則(ze)隨(sui)介質(zhi)的(de)(de)(de)(de)pH值改變(bian)而發生顯(xian)著變(bian)化。酸(suan)性條(tiao)件下，有(you)(you)機(ji)物(wu)的(de)(de)(de)(de)存在(zai)增(zeng)加鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)在(zai)紅壤(rang)(rang)(rang)上(shang)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)，但(dan)隨(sui)pH值的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，土(tu)壤(rang)(rang)(rang)對鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)吸(xi)附(fu)逐步減少。陳建(jian)斌和高山等IA3．!的(de)(de)(de)(de)研(yan)究也發現，添加稻草和紫云英在(zai)分蘗期可(ke)減少潮土(tu)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)態(tai)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)，提高有(you)(you)機(ji)質(zhi)結合態(tai)和氧化錳(meng)結合態(tai)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)，但(dan)這種(zhong)作(zuo)用并不(bu)穩(wen)定(ding)，隨(sui)著時(shi)(shi)間的(de)(de)(de)(de)推(tui)移，氧化錳(meng)和有(you)(you)機(ji)質(zhi)吸(xi)附(fu)的(de)(de)(de)(de)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)將(jiang)隨(sui)著活性錳(meng)的(de)(de)(de)(de)還原和有(you)(you)機(ji)質(zhi)的(de)(de)(de)(de)分解(jie)被(bei)釋放出(chu)來，并向交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)態(tai)鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)轉化，提高鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)的(de)(de)(de)(de)生物(wu)有(you)(you)效(xiao)性。另外(wai)，稻草和紫云英可(ke)顯(xian)著降(jiang)低非稻作(zuo)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)Cd含量(liang)，強烈還原條(tiao)件下形(xing)成(cheng)的(de)(de)(de)(de)硫化鎘(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)(ge)沉淀是非稻作(zuo)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)交(jiao)(jiao)換(huan)(huan)態(tai)Cd含量(liang)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要機(ji)制(zhi)。因此(ci)，在(zai)研(yan)究污染(ran)土(tu)壤(rang)(rang)(rang)中重(zhong)金屬形(xing)態(tai)及其生物(wu)有(you)(you)效(xiao)性時(shi)(shi)不(bu)應(ying)忽(hu)視作(zuo)物(wu)生長對重(zhong)金屬離子化學行為的(de)(de)(de)(de)影響。

鎘(ge)的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)遷(qian)移(yi)還受競爭性陽離子Zn2+、pb2+、Cu2+、Fe2+、Na+、Ca2+、Mg2+等的(de)影響。Pb-cd共存使水稻根(gen)(gen)際、非根(gen)(gen)際交(jiao)換態(tai)鎘(ge)都有(you)(you)所增(zeng)加，且(qie)隨著鉛濃(nong)度的(de)增(zeng)大而增(zeng)加，而有(you)(you)機(ji)結合態(tai)則相反(fan)，鉛、鎘(ge)共存較單(dan)元素存在(zai)情況(kuang)下(xia)，有(you)(you)機(ji)結合態(tai)鎘(ge)的(de)降低十分顯(xian)(xian)著。研究表明(ming)，根(gen)(gen)系對(dui)鎘(ge)的(de)富集凈化過(guo)程主要是吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)反(fan)應和細胞(bao)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)反(fan)應，開始(shi)24h以吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)為主，隨后吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)過(guo)程比較明(ming)顯(xian)(xian)。根(gen)(gen)系生(sheng)物活性對(dui)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)、吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)富集鎘(ge)產(chan)生(sheng)明(ming)顯(xian)(xian)影響，活根(gen)(gen)對(dui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中鎘(ge)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)富集的(de)能(neng)力明(ming)顯(xian)(xian)高于干(gan)根(gen)(gen)，活根(gen)(gen)對(dui)鎘(ge)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)遷(qian)移(yi)凈化起(qi)著重要作用。在(zai)鎘(ge)、鉛復合污染土壤(rang)中，根(gen)(gen)系對(dui)溶(rong)(rong)液(ye)(ye)中鎘(ge)、鉛存在(zai)競爭吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)，拮抗或協同的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)作用，導(dao)致根(gen)(gen)系對(dui)鎘(ge)的(de)吸(xi)(xi)(xi)(xi)附(fu)吸(xi)(xi)(xi)(xi)收(shou)(shou)能(neng)力下(xia)降。

在 Cd—zn復合污(wu)(wu)染(ran)體系的(de)(de)(de)(de)(de)土(tu)(tu)(tu)壤中，作物籽(zi)(zi)粒對Cd的(de)(de)(de)(de)(de)吸收累積與外(wai)源Cd、zn濃度水平(ping)、Cd／Zn比值(zhi)、元素交互效應、土(tu)(tu)(tu)壤有效態cd含量、土(tu)(tu)(tu)壤有機金屬(shu)絡合物的(de)(de)(de)(de)(de)穩定性以及所施用的(de)(de)(de)(de)(de)肥種和肥力均有關。當(dang)外(wai)源Zn／Cd比值(zhi)為100／1、50／1時，zn對Cd有拮抗作用，減少了cd在小(xiao)麥(mai)籽(zi)(zi)粒中的(de)(de)(de)(de)(de)累積，而當(dang)土(tu)(tu)(tu)壤中Zn／Cd比值(zhi)為10／1、5／1時，zn對cd有協同作用，促(cu)進了cd在小(xiao)麥(mai)籽(zi)(zi)粒中的(de)(de)(de)(de)(de)累積。在施用豬(zhu)廄肥情況下，提高(gao)了cd單一污(wu)(wu)染(ran)與 Zn／Cd=5／1水平(ping)上(shang)復合污(wu)(wu)染(ran)土(tu)(tu)(tu)壤上(shang)小(xiao)麥(mai)籽(zi)(zi)粒的(de)(de)(de)(de)(de)cd積累；而降低了 Zn／Cd：10／1水平(ping)上(shang)復合污(wu)(wu)染(ran)土(tu)(tu)(tu)壤上(shang)小(xiao)麥(mai)籽(zi)(zi)粒的(de)(de)(de)(de)(de)cd含量。由此說明，在用有機肥調控cd—zn復合污(wu)(wu)染(ran)時，必(bi)須考慮污(wu)(wu)染(ran)水平(ping)和離子間的(de)(de)(de)(de)(de)濃度比值(zhi)。

鎘(ge)的(de)(de)生物(wu)(wu)有效性(xing)變化還受(shou)相(xiang)伴(ban)(ban)(ban)(ban)陰離子及(ji)其種類的(de)(de)影(ying)響。在(zai)相(xiang)同(tong)鉛濃(nong)度(du)(du)下相(xiang)伴(ban)(ban)(ban)(ban)醋酸根離子(OAc-）對(dui)鎘(ge)污(wu)染紅壤的(de)(de)細菌、放線菌和(he)(he)真(zhen)菌數量及(ji)微(wei)(wei)生物(wu)(wu)群落(luo)功(gong)能(neng)(neng)多樣(yang)性(xing)的(de)(de)抑(yi)制(zhi)作用大(da)于(yu)相(xiang)伴(ban)(ban)(ban)(ban)Cl-。當陽離子為鉀時．相(xiang)伴(ban)(ban)(ban)(ban)OAc一(yi)(yi)(yi)與cl一(yi)(yi)(yi)對(dui)紅壤微(wei)(wei)生物(wu)(wu)區(qu)系結構(gou)及(ji)群落(luo)功(gong)能(neng)(neng)多樣(yang)性(xing)沒有產(chan)生明顯抑(yi)制(zhi)作用，相(xiang)伴(ban)(ban)(ban)(ban)OAc一(yi)(yi)(yi)甚(shen)至存(cun)在(zai)一(yi)(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)刺激作用。可見，相(xiang)伴(ban)(ban)(ban)(ban)OAc一(yi)(yi)(yi)對(dui)鎘(ge)污(wu)染紅壤微(wei)(wei)生物(wu)(wu)的(de)(de)毒害作用大(da)于(yu)相(xiang)伴(ban)(ban)(ban)(ban)cl-，其原因(yin)并非是(shi)陰離子本身的(de)(de)毒性(xing)效應，而鎘(ge)的(de)(de)生物(wu)(wu)有效性(xing)變化可能(neng)(neng)是(shi)不(bu)同(tong)相(xiang)伴(ban)(ban)(ban)(ban)陰離子鎘(ge)鹽(yan)導(dao)致毒性(xing)差(cha)異的(de)(de)原因(yin)之(zhi)(zhi)一(yi)(yi)(yi)。外界環境如溫(wen)度(du)(du)也是(shi)影(ying)響土壤吸附鎘(ge)的(de)(de)主要因(yin)素(su)之(zhi)(zhi)一(yi)(yi)(yi)。土壤對(dui)鎘(ge)的(de)(de)專性(xing)吸附數據能(neng)(neng)很好的(de)(de)擬(ni)合等溫(wen)吸附方程，其等溫(wen)線由(you)兩(liang)個明顯的(de)(de)截然不(bu)同(tong)的(de)(de)線段(duan)組(zu)成，說明它們(men)存(cun)在(zai)有在(zai)鎘(ge)濃(nong)度(du)(du)較(jiao)低(di)(di)(di)的(de)(de)溶液中的(de)(de)低(di)(di)(di)容量高(gao)親(qin)和(he)(he)力位(wei)點和(he)(he)在(zai)鎘(ge)濃(nong)度(du)(du)較(jiao)高(gao)溶液中的(de)(de)高(gao)容量低(di)(di)(di)親(qin)和(he)(he)力位(wei)點兩(liang)種類型(xing)的(de)(de)吸附位(wei)。

3 鎘暴露與生物體健康

鎘(ge)是(shi)(shi)(shi)蓄積性(xing)(xing)(xing)毒(du)物(wu)，其毒(du)性(xing)(xing)(xing)是(shi)(shi)(shi)潛(qian)在的(de)，人(ren)體內鎘(ge)的(de)生(sheng)物(wu)學半衰期一般為(wei)20～40年。即使(shi)飲用水(shui)中鎘(ge)濃度低至(zhi)0．1mg／L，也能(neng)在人(ren)體(特別是(shi)(shi)(shi)婦女)組織(zhi)中積聚，潛(qian)伏(fu)期可(ke)長(chang)達(da)10～30年以上(shang)，且早期不易察(cha)覺：鎘(ge)對(dui)人(ren)體組織(zhi)和器官的(de)毒(du)害是(shi)(shi)(shi)多方面的(de)，且治療(liao)極為(wei)困難。它能(neng)引起腎(shen)近曲小(xiao)管上(shang)皮細胞的(de)損害、導致(zhi)胃、臟(zang)功能(neng)失調、干(gan)擾人(ren)體和生(sheng)物(wu)體內鋅的(de)酶(mei)系統，使(shi)鋅鎘(ge)比降低，導致(zhi)高血壓癥(zheng)(zheng)發病率上(shang)升(sheng)等。環境接觸鎘(ge)對(dui)腎(shen)、骨和前列(lie)腺造成的(de)損害存在劑量一效應關系，對(dui)男性(xing)(xing)(xing)生(sheng)殖系統有毒(du)作用甚(shen)至(zhi)可(ke)能(neng)具有致(zhi)癌作用。臨床上(shang)出現高鈣尿、蛋白(bai)尿、糖尿、氨基酸(suan)尿，最后導致(zhi)負鈣平衡(heng)，引起骨質疏松(song)癥(zheng)(zheng)。研究(jiu)表明，鎘(ge)污染地區居民的(de)死亡率及癌癥(zheng)(zheng)罹患率同非(fei)污染地區相(xiang)比均呈現出上(shang)升(sheng)的(de)趨勢。

環境中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)鎘(ge)不(bu)是植物(wu)(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)(sheng)長的(de)(de)(de)(de)(de)必需元(yuan)(yuan)素(su)，而是一(yi)種潛在性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)(you)(you)毒(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)重金屬(shu)(shu)元(yuan)(yuan)素(su)。鎘(ge)離(li)(li)子(zi)對(dui)(dui)植物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)(sheng)理(li)生(sheng)(sheng)(sheng)態(tai)(如光合(he)作(zuo)用)有(you)(you)(you)多方面影響(xiang)，而且(qie)對(dui)(dui)細胞的(de)(de)(de)(de)(de)毒(du)(du)害(hai)(hai)具有(you)(you)(you)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)累積效應，破壞植物(wu)(wu)(wu)(wu)的(de)(de)(de)(de)(de)正常生(sheng)(sheng)(sheng)長和遺(yi)傳功能。研究(jiu)表明(ming)，o．5mmol／L水平(ping)上的(de)(de)(de)(de)(de)鎘(ge)離(li)(li)子(zi)就能傷(shang)害(hai)(hai)茶苗葉片(pian)葉綠體(ti)(ti)超微(wei)結構。在毒(du)(du)害(hai)(hai)初(chu)期(qi)，表現為(wei)基(ji)粒減少(shao)，排列不(bu)規則，類(lei)囊(nang)體(ti)(ti)減少(shao)，垛疊(die)(die)緊密度下(xia)降，毒(du)(du)害(hai)(hai)中(zhong)期(qi)，葉綠體(ti)(ti)逐漸變(bian)圓并與質(zhi)(zhi)膜分離(li)(li)，類(lei)囊(nang)體(ti)(ti)腔膨脹，垛疊(die)(die)疏松，到后期(qi)葉綠體(ti)(ti)結構更加混亂(luan)，類(lei)囊(nang)體(ti)(ti)大幅度降解，甚(shen)至局部葉綠體(ti)(ti)外膜破裂，土壤性(xing)(xing)質(zhi)(zhi)(有(you)(you)(you)機質(zhi)(zhi)、土壤pH值(zhi)等(deng))、金屬(shu)(shu)元(yuan)(yuan)素(su)、肥料形態(tai)、土壤磷含量、植物(wu)(wu)(wu)(wu)品種等(deng)是影響(xiang)土壤鎘(ge)生(sheng)(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)(wu)毒(du)(du)性(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)主(zhu)要因素(su)。另外，鎘(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)毒(du)(du)性(xing)(xing)作(zuo)用與鎘(ge)誘發自由基(ji)、誘導脂(zhi)質(zhi)(zhi)過氧化(hua)以(yi)(yi)(yi)及對(dui)(dui)其它化(hua)學元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)(de)(de)(de)干擾有(you)(you)(you)關，同時也(ye)與金屬(shu)(shu)硫(liu)蛋白(bai)(MT)有(you)(you)(you)著密切關系。研究(jiu)發現，硒對(dui)(dui)鎘(ge)有(you)(you)(you)拮抗(kang)作(zuo)用，硒對(dui)(dui)鎘(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)拮抗(kang)作(zuo)用與硒的(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)氧化(hua)作(zuo)用、與鎘(ge)形成硒鎘(ge)復合(he)物(wu)(wu)(wu)(wu)以(yi)(yi)(yi)及改變(bian)鎘(ge)在體(ti)(ti)內的(de)(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)(de)分布有(you)(you)(you)關。鎘(ge)在街道灰塵(chen)(chen)中(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)賦存狀(zhuang)態(tai)以(yi)(yi)(yi)有(you)(you)(you)機質(zhi)(zhi)結合(he)態(tai)為(wei)主(zhu)，且(qie)比(bi)較穩定(ding)，不(bu)易遷移轉化(hua)，對(dui)(dui)環境的(de)(de)(de)(de)(de)危(wei)害(hai)(hai)比(bi)較持久，因此，在治理(li)措施(shi)上應及早遏止鎘(ge)向環境中(zhong)排放，以(yi)(yi)(yi)免與灰塵(chen)(chen)發生(sheng)(sheng)(sheng)相互作(zuo)用對(dui)(dui)環境造成長期(qi)的(de)(de)(de)(de)(de)危(wei)害(hai)(hai)。

4 土壤鎘的生物修復

我(wo)國(guo)土(tu)(tu)壤遭受鎘(ge)(ge)污(wu)染的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)況極(ji)其(qi)嚴重。鎘(ge)(ge)污(wu)染土(tu)(tu)壤的(de)(de)(de)(de)常(chang)規治(zhi)理(li)(li)方法是(shi)采用工程(cheng)措施或化學治(zhi)理(li)(li)，但成本(ben)均(jun)較(jiao)為昂貴，而(er)且還會破壞土(tu)(tu)壤結(jie)構及微生(sheng)物(wu)區系，也容(rong)易(yi)引起 “二次污(wu)染”。目(mu)前，在土(tu)(tu)壤鎘(ge)(ge)污(wu)染的(de)(de)(de)(de)治(zhi)理(li)(li)修(xiu)復(fu)方面，大都熱(re)衷于植(zhi)物(wu)富集提取手段(duan)，其(qi)原(yuan)理(li)(li)是(shi)利用某(mou)些(xie)對(dui)鎘(ge)(ge)具有(you)超富集能力的(de)(de)(de)(de)植(zhi)物(wu)將(jiang)土(tu)(tu)壤中(zhong)的(de)(de)(de)(de)鎘(ge)(ge)大量(liang)地轉移到(dao)植(zhi)株體內(nei)(特別是(shi)地上部(bu))從而(er)達(da)到(dao)修(xiu)復(fu)土(tu)(tu)壤的(de)(de)(de)(de)目(mu)的(de)(de)(de)(de)。這(zhe)種途徑修(xiu)復(fu)潛力大，而(er)且可維持土(tu)(tu)壤肥力，保持土(tu)(tu)壤結(jie)構和區系生(sheng)物(wu)群落免(mian)遭破壞，還能營造良好(hao)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)態環(huan)境。

超富集植物(hyperaccumulator)清除土壤重金屬污染的思(si)想是(shi)(shi)由CHANNY L3-J提出來的，這一技術普(pu)遍被(bei)認(ren)為具有(you)物理(li)、化學(xue)修(xiu)復方法所無法比(bi)擬的費用低廉、不破壞場地結構、不造成地下(xia)水二次污染、能起到(dao)美化環境的作用且(qie)易于(yu)為社(she)會所接受等優(you)點，是(shi)(shi)一項很有(you)發展前途的修(xiu)復技術。

近幾年來，我國在鎘(ge)超富集植物(wu)的(de)(de)(de)(de)尋找和(he)應用基(ji)礎研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)方(fang)(fang)面，進(jin)展較(jiao)為(wei)迅速(su)，取得了(le)不少研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)成果。蔣先軍等研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)發(fa)現，印(yin)度(du)芥菜(cai)(cai)Brasswa juncen對(dui)鎘(ge)的(de)(de)(de)(de)吸收(shou)和(he)積累(lei)效果均(jun)(jun)非(fei)常(chang)顯(xian)著，結合印(yin)度(du)芥菜(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)量(liang)較(jiao)大，并可(ke)同(tong)時積累(lei)Pb、Cr、Ni、zn、cu和(he)se等特點，提(ti)出印(yin)度(du)芥菜(cai)(cai)是cd污染土壤(rang)修復(fu)中(zhong)(zhong)具有(you)(you)較(jiao)大發(fa)展潛力的(de)(de)(de)(de)植物(wu)之一。隨后劉威等又(you)報道了(le)寶(bao)山(shan)堇菜(cai)(cai)是一種(zhong)鎘(ge)超富集植物(wu)，通過(guo)野外調查和(he)溫室試驗(yan)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)發(fa)現，自然條件(jian)下，寶(bao)山(shan)堇菜(cai)(cai) Viola baoshanensis地上(shang)部(bu)(bu)cd平均(jun)(jun)含(han)量(liang)可(ke)達(da)為(wei)l 168mg/kg，變化范(fan)圍(wei)為(wei)465—2 310mg／kg；地下部(bu)(bu)cd平均(jun)(jun)含(han)量(liang)可(ke)達(da)981mg／kg，變化范(fan)圍(wei)為(wei)233～1 846mg／kg，地上(shang)與地下部(bu)(bu)Cd含(han)量(liang)比平均(jun)(jun)值為(wei)1．32，Cd生(sheng)(sheng)物(wu)富集系數平均(jun)(jun)為(wei)2．38，變化范(fan)圍(wei)為(wei)0．7～5．2；寶(bao)山(shan)堇菜(cai)(cai)地上(shang)部(bu)(bu)cd含(han)量(liang)隨生(sheng)(sheng)長介(jie)質中(zhong)(zhong)cd濃度(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)而(er)呈線性(xing)增(zeng)加(jia)，當cd濃度(du)為(wei)50mg／L時，地上(shang)部(bu)(bu)cd平均(jun)(jun)含(han)量(liang)達(da)到4 825mg／kg，在cd濃度(du)為(wei)30mg／L時，生(sheng)(sheng)物(wu)量(liang)達(da)到最大值，顯(xian)示(shi)寶(bao)山(shan)堇菜(cai)(cai)不僅(jin)可(ke)以(yi)超量(liang)吸收(shou)Cd，而(er)且可(ke)以(yi)從(cong)地下向地上(shang)部(bu)(bu)有(you)(you)效輸(shu)送。其還(huan)(huan)提(ti)出，寶(bao)山(shan)堇菜(cai)(cai)的(de)(de)(de)(de)發(fa)現不僅(jin)在Cd污染土壤(rang)修復(fu)方(fang)(fang)面非(fei)常(chang)重要，而(er)且在為(wei)cd超富集植物(wu)的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)理、生(sheng)(sheng)化、遺傳和(he)進(jin)化等方(fang)(fang)面的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)中(zhong)(zhong)也(ye)提(ti)供了(le)新的(de)(de)(de)(de)重要材料。魏樹和(he)等的(de)(de)(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)還(huan)(huan)發(fa)現，蒲公英(ying)Tarax。 acum mongolicum、龍葵Solanum nigrum和(he)小(xiao)白(bai)酒(jiu)花Conyza canadensis對(dui)cd單一及cd—Pb—cu—zn復(fu)合污染耐性(xing)均(jun)(jun)較(jiao)強，對(dui)cd有(you)(you)較(jiao)高的(de)(de)(de)(de)積累(lei)能力，具有(you)(you)超富集植物(wu)的(de)(de)(de)(de)基(ji)本特征。另(ling)外，從(cong)東南景天 Sedum alfrediiHance地上(shang)部(bu)(bu)的(de)(de)(de)(de)cd含(han)量(liang)來看(kan)，東南景天也(ye)是一種(zhong)Cd超積累(lei)植物(wu)。

5 問題與展望

目前，鎘(ge)污(wu)(wu)染(ran)(ran)已經(jing)成為世界性的(de)(de)(de)(de)問題，尤其是(shi)在亞洲更加(jia)(jia)嚴(yan)重(zhong)。解(jie)決(jue)土(tu)壤(rang)鎘(ge)污(wu)(wu)染(ran)(ran)應(ying)(ying)加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)鎘(ge)污(wu)(wu)染(ran)(ran)土(tu)壤(rang)生(sheng)態(tai)化學(xue)(xue)行為和(he)修復技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)，特別是(shi)應(ying)(ying)用(yong)前景大的(de)(de)(de)(de)植(zhi)物(wu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)和(he)微(wei)生(sheng)物(wu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)，尋(xun)求多種修復技(ji)(ji)術(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)綜合(he)運(yun)用(yong)；加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)安全(quan)、高效(xiao)清污(wu)(wu)技(ji)(ji)術(shu)(shu)研(yan)究(jiu)項(xiang)目的(de)(de)(de)(de)投入(ru)，運(yun)用(yong)基因(yin)重(zhong)組技(ji)(ji)術(shu)(shu)培(pei)育超累積(ji)植(zhi)物(wu)處(chu)理(li)污(wu)(wu)染(ran)(ran)土(tu)壤(rang)是(shi)值得(de)重(zhong)視的(de)(de)(de)(de)領域(yu)之一；及時開(kai)發應(ying)(ying)用(yong)可行技(ji)(ji)術(shu)(shu)成果；加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)環境(jing)(jing)保(bao)護(hu)力度，避免含鎘(ge)的(de)(de)(de)(de)廢水進入(ru)環境(jing)(jing)；注(zhu)意含鎘(ge)層礦(kuang)的(de)(de)(de)(de)處(chu)置以防止其淋溶(rong)進入(ru)土(tu)壤(rang)環境(jing)(jing)，從源頭(tou)上(shang)消除鎘(ge)對土(tu)壤(rang)的(de)(de)(de)(de)污(wu)(wu)染(ran)(ran)；另外，全(quan)球環境(jing)(jing)學(xue)(xue)家(jia)、土(tu)壤(rang)學(xue)(xue)家(jia)、生(sheng)態(tai)學(xue)(xue)家(jia)、植(zhi)物(wu)學(xue)(xue)家(jia)、遺傳學(xue)(xue)家(jia)等(deng)要加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)合(he)作、共同攻關，這樣，有關鎘(ge)污(wu)(wu)染(ran)(ran)土(tu)壤(rang)生(sheng)態(tai)領域(yu)的(de)(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)前景將(jiang)更加(jia)(jia)廣(guang)闊，鎘(ge)污(wu)(wu)染(ran)(ran)土(tu)壤(rang)的(de)(de)(de)(de)狀(zhuang)況將(jiang)得(de)到更好的(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)和(he)改觀。

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