來源：固廢觀察
鎘污染形態(tài)
中國耕地污染面積大，污染重，修復(fù)市場處于初期。其中以2013年鎘大米事件最為著名。
鎘在化學(xué)元素周期表中排第48號(hào)，與鋅汞在一個(gè)序列，他們有同樣的外層電子結(jié)構(gòu)，有相似的化學(xué)性質(zhì)。另外鎘與鈣有相近的離子半徑，所以已經(jīng)吸附在土壤顆粒上的鎘離子，可能被鈣離子置換出來。鎘離子屬于軟李維斯酸，所以可以跟氫氧根，碳酸氫根生成沉淀，而和其他陰離子生產(chǎn)可溶物。
鎘在土壤溶液中主要以鎘自由離子和小分子絡(luò)合物或螯合物形態(tài)被植物吸收。螯合物有無機(jī)和有機(jī)螯合物，如與氯離子的形成的無機(jī)絡(luò)合物，與有機(jī)酸的形成的有機(jī)螯合物等。
鎘污染來源
農(nóng)田中鎘的來源主要有以下五個(gè)方面：
第一，是通過磷肥輸入。磷礦中伴生鎘含量通常為0.02-0.5mg/kg。確定是不是由磷肥輸入鎘，很簡單，測磷肥中鎘的含量就可以；
第二，是大氣沉降鎘。比如農(nóng)田的附近有鋅礦冶煉，排放到大氣中的鎘會(huì)沉降到農(nóng)田里；
第三，如果用廢水污泥制作的有機(jī)肥在農(nóng)田中施用，有輸入鎘的可能；
第四，用雞豬等糞便堆的有機(jī)肥，如果雞豬飼料中重金屬含量高，也會(huì)輸入到農(nóng)田去；
第五，由一些重金屬含量超標(biāo)的土壤添加劑造成的鎘輸入。
土壤pH值的影響
鎘進(jìn)入農(nóng)田后，會(huì)被農(nóng)作物吸收，哪些因素影響其吸收呢？首先是土壤的pH值，它被認(rèn)為是影響鎘吸收的最重要因素之一，因?yàn)閜H值決定了土壤溶液中可被植物吸收的鎘的濃度。
土壤酸性大，也就是pH小，土壤中游離鎘離子濃度高。在高pH值情況下，鎘容易生產(chǎn)沉淀，降低生物可利用率，也就是能被植物吸收的百分比小，所以有些地方降低米鎘含量的方法是撒石灰，提高pH值。
但事實(shí)證明降鎘效果不理想，其中一個(gè)原因可能是由于鈣鎘離子半徑大小相近，石灰中大量鈣離子激活/替代了已經(jīng)吸附在土壤顆粒上的鎘離子，使其游離出來被植物吸收。
另個(gè)原因可能是土壤有機(jī)質(zhì)含量不高，不能保持石灰效力。
除了石灰，重金屬含量低的草木灰也是可以用的改善湖南廣東等地酸性土壤的材料。當(dāng)然還有其他材料。
肥料的影響
土壤pH值為什么會(huì)變小，植物為什么會(huì)吸收大量鎘，甚至在鎘含量不超標(biāo)的農(nóng)田中種出的水稻鎘含量超標(biāo)？可能會(huì)有酸雨和大氣沉降的因素，但這里我主要想講講肥料對(duì)土壤化學(xué)性質(zhì)的影響。化肥能改變土壤pH值,改變土壤中溶液離子溶解度，激活已經(jīng)被吸附的鎘離子，使鎘的小分子螯合物增多，增強(qiáng)鎘離子向植物根部運(yùn)輸和被吸收。長期施用化學(xué)肥料，已經(jīng)大幅度的改變了農(nóng)田土壤的化學(xué)性質(zhì)。
下面具體說下每種主要肥料的影響：
首先是磷肥，磷礦一般伴有鎘，有研究者認(rèn)為磷酸一銨降低土壤pH值，增加鎘的生物可利用率；磷酸氫二銨卻可以與鎘離子生成沉淀物，降低鎘的生物可利用率。這個(gè)表格顯示，增加磷肥用量，在不同土壤里生長的不同農(nóng)作物的鎘含量升高了。證明了，磷肥確實(shí)可能增加農(nóng)作物鎘的吸收量。所以在實(shí)際農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，應(yīng)盡量選用含鎘低，酸性小的磷肥。
氮肥可增加鎘在植物中的濃度，雖然氮肥中沒有明顯的鎘含量；可能的原因是氮肥增加了鎘離子在土壤溶液中的溶解度、離子交換能力或土壤酸度；不同的氮肥對(duì)農(nóng)作物鎘吸收影響不同。銨離子（NH4+）可降低土壤pH值，比硝酸根離子NO3-更容易促進(jìn)植物對(duì)鎘的吸收;但硝酸鈣Ca(NO3)2中Ca2+可能替換鎘在土壤吸附位置，把鎘置換出來，導(dǎo)致更高的植物鎘吸收。
鉀肥可增加鎘在農(nóng)作物中的吸收，主要的原因是由于鉀肥中的陰離子的作用；氯化鉀KCl對(duì)鎘的吸收促進(jìn)作用強(qiáng)于K2SO4和KNO3；氯離子Cl-可能比SO42-或NO3-離子更能促進(jìn)鎘離子的流動(dòng)性；有學(xué)者認(rèn)為這種負(fù)一價(jià)氯化鎘CdCl-絡(luò)合物可直接被植物吸收，可能是首要的植物吸收鎘的機(jī)理；湖南農(nóng)田氟含量較高，由于氟和氯在化學(xué)元素周期表中在同一列，有相似的外層電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，并且原子半徑更小，我認(rèn)為氟加強(qiáng)了植物的鎘吸收。
鋅與鎘有化學(xué)相似性，在植物吸收金屬離子過程中，可看作是鎘的主要競爭離子；加鋅肥可增加或降低植物鎘吸收；有學(xué)者報(bào)道在鋅鎘摩爾比大于100：1的時(shí)候，鋅表現(xiàn)出植物對(duì)鎘吸收的較強(qiáng)的抑制作用，也有人報(bào)道在吸收足量鋅后，體內(nèi)鎘的毒性大幅度降低；湖南地區(qū)農(nóng)田鋅含量較高，懷疑有效鋅濃度低，但不宜再施加鋅肥，原因很簡單，施鋅肥容易造成超標(biāo)，變成污染。
有機(jī)物和灌溉水的影響
有機(jī)物。包括動(dòng)物糞便；廢水污泥；家禽垃圾；豬圈泥漿。它們可改變土壤性質(zhì)，包括陽離子交換能力(CEC)，pH值及金屬溶解率等；土壤中有機(jī)質(zhì)含量高，鎘的植物吸收率降低，原因是可溶性有機(jī)物都可以跟金屬生成難溶解螯合物，不宜被植物吸收，如果有機(jī)物中重金屬含量高，則成為農(nóng)田污染源的一部分。
灌溉水。水中的氯離子Cl-，前面說過了，這里不再說了；硫酸鹽CaSO4和K2SO4可增加鎘的生物可利用率; 但目前沒有確 切的系統(tǒng)證據(jù)證實(shí)硫酸根增加鎘的生物可利用率，它一方面可形成硫酸鎘CdSO40離子對(duì)，可象鎘離子Cd2+一樣被吸收，另一方面，硫酸根SO42-與氯離子Cl-不同，可吸附在土壤顆粒上增大土壤表面負(fù)電荷，使Cd2+可以吸附到土壤顆粒上；碳酸氫鹽(HCO3-)，灌溉水中的碳酸氫根對(duì)鎘吸收的研究并不多，由于是堿性，認(rèn)為可降低鎘的生物可利用率。
翻耕及輪作、休耕的作用
前兩個(gè)月有報(bào)道，某地以翻耕為主要方法降鎘。其主要原因是土壤層深5厘米以內(nèi)的表層土鎘濃度最高。翻耕可以把鎘濃度高的表層土翻到深層，稀釋鎘濃度。但問題是能翻多深，太深的土翻上來有機(jī)質(zhì)含量不夠，不一定適合種植，需要培養(yǎng)。另外鎘還在，土壤是酸性的話，鎘還是游離的，不能有效降低植物中鎘含量。
植物輪作，休耕，有專家說，輪作休耕等不適合中國國情，每畝地都要高產(chǎn)，才能保障這么多人的口糧，沒錯(cuò)。但我個(gè)人認(rèn)為，也可以從節(jié)約糧食，避免浪費(fèi)，改變國人吃飯習(xí)慣，改主糧品種等方面考慮，可能使部分地區(qū)輪作和休耕有可能。低鎘品種篩選，這是一個(gè)漫長的研發(fā)過程。如果涉及轉(zhuǎn)基因品種開發(fā)的話，建議經(jīng)過長期的動(dòng)物毒性試驗(yàn)，并且需要公開結(jié)果，接受公眾監(jiān)督。
鎘污染的主要成因
綜上所述，鎘大米，農(nóng)田重金屬污染的原因可能為：
一方面通過化肥、空氣、水、污泥等介質(zhì)輸入了污染物；
另一方面只用化肥，長期對(duì)土壤的過度剝削，而無足夠其他照料，導(dǎo)致土壤營養(yǎng)缺乏，營養(yǎng)失衡，緩沖能力大幅度下降。土壤越貧瘠，重金屬越容易被農(nóng)作物吸收。
鎘污染的控制措施
一是減少農(nóng)作物鎘吸收及土壤酸化的解決辦法是降低污染源（在空氣、水中等）污染物濃度；
二是減少化學(xué)肥料施用量,測土準(zhǔn)量施肥；使用安全低污染的肥料；高鎘秸稈不能還田；增加土壤有機(jī)質(zhì)含量、有益微生物、各種營養(yǎng)及緩沖能力；
三是施用針對(duì)鎘等重金屬鈍化/穩(wěn)定化的專業(yè)土壤調(diào)理劑，才能解決農(nóng)田重金屬污染及酸化等問題。
上一條
