高宇 程潛 張夢(mèng)君 朱振宇 胡婷婷 楊宇，2

（1. 中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083；2. 中南大學(xué)教育部生物冶金重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083）

技術(shù)與方法

鎘污染土壤修復(fù)技術(shù)研究

高宇1程潛1張夢(mèng)君1朱振宇1胡婷婷1楊宇1，2

（1. 中南大學(xué)資源加工與生物工程學(xué)院，長(zhǎng)沙 410083；2. 中南大學(xué)教育部生物冶金重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長(zhǎng)沙 410083）

鎘是一種毒性較強(qiáng)的重金屬元素，易被動(dòng)植物吸收富集而產(chǎn)生危害。目前，鎘及鎘化合物被廣泛應(yīng)用，導(dǎo)致越來越多的土壤被鎘等重金屬污染，環(huán)境問題也變得越來越突出，因而土壤鎘污染的防治與修復(fù)技術(shù)受到諸多學(xué)科的高度重視和研究。綜述了我國(guó)近年來常用的修復(fù)技術(shù)，如電修復(fù)、生物修復(fù)等，討論了不同修復(fù)技術(shù)的修復(fù)機(jī)制、應(yīng)用和優(yōu)缺點(diǎn)，并對(duì)未來重金屬修復(fù)技術(shù)的研究方向進(jìn)行了展望，旨為鎘等重金屬修復(fù)提供理論依據(jù)。

鎘污染土壤；電化學(xué)修復(fù)；原位固定修復(fù)；植物修復(fù)；聯(lián)合修復(fù)

鎘是易通過各種地質(zhì)和人為活動(dòng)到達(dá)食物鏈的重金屬元素之一，日本，孟加拉國(guó)，印度尼西亞和韓國(guó)在內(nèi)的許多東亞和南亞國(guó)家，都面臨嚴(yán)重的鎘污染，而我國(guó)涉及11個(gè)省25個(gè)地區(qū)，約1.3×104hm2的耕地同樣面臨鎘污染［7］，生態(tài)系統(tǒng)中鎘積累（水稻）及后續(xù)轉(zhuǎn)移到人類食物鏈都是一個(gè)重大的環(huán)境問題［8］。我國(guó)鎘污染事件也頻頻發(fā)生，在我國(guó)最先發(fā)生是2005年在廣東北江流域韶關(guān)冶煉廠排出廢水所致，這迫使停止供應(yīng)十幾萬人的水資源；其次是湖南株洲霞灣港冶煉廠和瀏陽湘和化工廠含鎘廢水排出所致鎘污染，這使周邊村民受到不同程度危害；之后是2012年廣西河池市龍江河由于違法排污導(dǎo)致鎘泄露巨大及2013年廣州市監(jiān)督部門檢查出有超過4成大米鎘超標(biāo)［9］。這些嚴(yán)重的鎘污染事件引起了政府高度重視，因而土壤鎘污染的防治與修復(fù)技術(shù)也受到諸多學(xué)科的高度重視和研究。

1 鎘的賦存狀態(tài)

土壤鎘的毒性不但與土壤中總鎘的含量有關(guān)，也與其在土壤中的賦存狀態(tài)密切相關(guān)。鎘進(jìn)人土壤后，通過溶解、凝聚、絡(luò)合吸附、沉淀等各種反應(yīng)，形成不同的化學(xué)形態(tài)，從而表現(xiàn)出不同的活性［10］。土壤鎘可分為酸溶態(tài)（可交換態(tài)和硫酸鹽結(jié)合態(tài)）、可還原態(tài)（鐵錳氧化物結(jié)合態(tài)）、可氧化態(tài)（有機(jī)物和硫化物結(jié)合態(tài)）和殘?jiān)鼞B(tài)［11］。酸溶態(tài)是對(duì)生物影響最直接、活動(dòng)性毒性最強(qiáng)的部分，也是土壤中鎘賦存狀態(tài)最多的一種，一般以 Cd2+、CdCl+、CdSO4為主［12］；可還原態(tài)必須在有氧的條件下進(jìn)行，相對(duì)穩(wěn)定，在土壤中含量相對(duì)較多；氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)是鎘最穩(wěn)定的形態(tài)，在土壤中相對(duì)含量較少，主要以 CdS、CdCO3、Cd(OH)2、和 CdPO4及膠體吸附態(tài)鎘為主［13］。

土壤中鎘的賦存狀態(tài)會(huì)受到不同通氣狀況、土壤成分及氣候，有機(jī)質(zhì)含量［14］，pH 等條件變化而發(fā)生轉(zhuǎn)化［15-16］。如土壤 pH 較高時(shí)，土壤酸溶態(tài)和可還原態(tài)含量較少，而氧化態(tài)和殘?jiān)鼞B(tài)則表現(xiàn)出正相關(guān)。反之，在 pH 較小時(shí)，土壤酸溶態(tài)占絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，對(duì)植物，人類會(huì)產(chǎn)生較大危害。

2 土壤鎘污染來源

土壤中的鎘來源廣泛，主要可分為自然來源和人為來源。在自然中，由于地形地貌、成土母質(zhì)（如硫鎘礦）、水文氣象等不同，致使部分地區(qū)土壤鎘的背景值較高［17］。韓京秀等［18］研究發(fā)現(xiàn)貴州和廣西地區(qū)土壤中鎘的背景值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國(guó)家所規(guī)定的鎘限制標(biāo)準(zhǔn)值，且同年也研究發(fā)現(xiàn)湖南省，浙江省和江蘇省也同樣面臨高背景值的狀況［19］。但人為活動(dòng)的影響是造成土壤鎘污染的主要來源，包括工業(yè)排污、灌溉，大氣沉降，農(nóng)藥化肥使用及生活垃圾等。大氣沉降是工業(yè)生產(chǎn)、冶煉、采礦過程中所產(chǎn)生的含有鎘等重金屬的氣體和粉塵經(jīng)大氣或雨雪沉降而進(jìn)入土壤，余娟娟等［20］研究了鉛鋅冶煉廠周邊土壤重金屬的空間分布特征，發(fā)現(xiàn)附近重金屬污染土壤主要是大氣沉降所致，且風(fēng)力風(fēng)向起主要的推導(dǎo)作用；工業(yè)排污也是土壤重金屬污染的主要來源，據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部對(duì)全國(guó)污灌區(qū)進(jìn)行的調(diào)查，在約 140 萬 hm2的污水灌區(qū)中，遭受重金屬污染的土地面積占污水灌區(qū)面積的 64.8%，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)［21-22］；其次，為了提高農(nóng)作物產(chǎn)量，農(nóng)民往往會(huì)投入大量化肥、有機(jī)肥，這導(dǎo)致未被植被利用的肥料經(jīng)長(zhǎng)期累積也會(huì)造成土壤鎘含量超標(biāo)［23］，馬濤等［24］研究農(nóng)田中鎘的來源發(fā)現(xiàn)，肥料也是鎘污染土壤的主要來源；李東風(fēng)等［25］對(duì)沈陽細(xì)河地區(qū)土壤鎘污染源進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)河地區(qū)鎘污染主要來源是污水灌溉、大氣降塵及磷肥這3種途徑。

3 鎘污染修復(fù)措施

目前所發(fā)展的土壤修復(fù)技術(shù)可分為物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)和生物修復(fù)3大類，其最終目的都是通過轉(zhuǎn)移、降解、鈍化重金屬，使其最大程度的降低鎘污染土壤對(duì)地下水、植物和土壤微生態(tài)的危害。

3.1 物理修復(fù)

物理修復(fù)是指通過各種物理過程將鎘污染物從土壤中去除或分離的技術(shù)。傳統(tǒng)物理修復(fù)包括客土法、熱處理、玻璃化技術(shù)等?？屯练ㄊ抢觅|(zhì)地肥力較好的新鮮土壤替代已被鎘污染的土壤，并將已污染土壤轉(zhuǎn)運(yùn)，進(jìn)行集中處理，使污染地區(qū)生態(tài)環(huán)境快速修復(fù)［26］；熱處理法是通過加熱的方式，將一些揮發(fā)性的鎘元素從土壤中解吸出來或?qū)⑵錈峁潭ǖ囊环N方法［27］；玻璃化技術(shù)是將鎘污染土壤置于高溫高壓的環(huán)境下，經(jīng)一段時(shí)間處理后將其冷卻形成玻璃體物質(zhì)，進(jìn)而使鎘污染物固定以達(dá)到阻抗鎘污染土壤的遷移［28］。雖然這些方法快速、高效，但都只是暫時(shí)轉(zhuǎn)移鎘污染物，且會(huì)改變?cè)型寥佬再|(zhì)，工程量較大，易造成二次污染［29］。

電動(dòng)修復(fù)是一種新型的物理修復(fù)技術(shù)，是采用在鎘污染土壤兩端插入電極，通過電場(chǎng)的電滲和電遷移作用將鎘污染土壤轉(zhuǎn)移至陰極或陽極室進(jìn)行處理，以實(shí)現(xiàn)鎘污染土壤的減毒或去除［30-31］。因其修復(fù)周期短，去除效率高而成為當(dāng)前的研究熱點(diǎn)［32］。Lu等［33］用極性交換電動(dòng)修復(fù)在交換極性間隔為 48 h時(shí)，致使88%的Cr 和94%的Cd去除 ；Suzuki等［34］和 Yeung等［35］向土壤中加入［S，S］-EDDS 和 EDTA螯合劑，發(fā)現(xiàn)可以明顯提高Cd的電動(dòng)修復(fù)效率；顧瑩瑩［36］等采用檸檬酸工業(yè)廢水和 0.1 mol/L 乙酸作為電極溶液時(shí)，在 21 d約有84.7% 的鎘從土壤中去除。

然而，電動(dòng)修復(fù)只對(duì)滲透性較小的天然土壤具有優(yōu)勢(shì)，且土壤 pH、Zeta 電位、電解質(zhì)材料、電解質(zhì)濃度等都會(huì)影響其效果。雖然在適宜的條件下，物理法對(duì)多種重金屬（Cr、Ni、Hg、Pb和Cu等）具有極高去除效率，但投資大、能耗高，因而不適宜大面積重金屬污染土壤修復(fù)。

3.2 化學(xué)修復(fù)

化學(xué)修復(fù)是一種有效的原位修復(fù)技術(shù)，主要包括淋濾法和化學(xué)固定技術(shù)［39］。化學(xué)淋濾是指利用外力或重力作用推動(dòng)淋洗液流過鎘污染土壤，使污染物從土壤中清洗遷移出來［37］，之后對(duì)含有污染物的淋洗液進(jìn)行處理或分離的工藝過程；陳楠等［38］利用5 mmol/L的Ca-EDTA作為淋洗液淋洗60 min，可將土壤中鎘去除 75.89%；原位固定技術(shù)［40］是向土壤中投入化學(xué)試劑（如固定劑、改良劑、穩(wěn)定劑等）或化學(xué)材料，使土壤中鎘與化學(xué)試劑發(fā)生吸附、沉淀、絡(luò)合、離子交換、氧化還原等反應(yīng)，形成不溶性或移動(dòng)性差、毒性小的物質(zhì)，從而降低鎘的移動(dòng)性和生物有效性［41］。目前，化學(xué)固定技術(shù)被廣泛使用，而使用不同的固定/改良劑則所導(dǎo)致的修復(fù)率也不盡相同。

研究發(fā)現(xiàn)硅酸類礦物可做為一種很好的化學(xué)修復(fù)固定劑，曾卉等［42］用沸石、硅藻土、海泡石、膨潤(rùn)土和石灰石做固定劑進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)石灰石對(duì)土壤重金屬均有較好的固化作用，尤其是硅藻土與石灰石以質(zhì)量比為1∶2 組配，可將土壤浸液中的鎘 100%去除；王東柏等［43］和陳炳睿［44］同樣利用沸石、硅藻土、蛭石、海泡石等作為固定劑來修復(fù)鎘污染，通過對(duì)比發(fā)現(xiàn)沸石和海泡石對(duì)鎘具有較好的修復(fù)效果。此外，一些粉煤灰、高爐渣及石灰石等堿性肥料也可對(duì)鎘具良好的固化作用［45］。周航等［46］利用碳酸鈣和羥基磷灰石作為化學(xué)改良劑進(jìn)行鎘的吸附，在最佳使用量下鎘含量降低了53.8%。

利用無機(jī)-有機(jī)復(fù)合物制作的穩(wěn)定劑對(duì)重金屬治理也具有較好的應(yīng)用價(jià)值。曾東梅［47］利用電石渣、過磷酸鈣、菌渣以4∶1∶6.3 配比制成復(fù)合穩(wěn)定劑，對(duì)鎘的穩(wěn)定效率達(dá)到了99.03%；曹夢(mèng)華等［48］將KH2PO4和Ca(OH)2以0.5 kg/m2制成混合穩(wěn)定劑，Cd的穩(wěn)定率達(dá)到了48.4%；而以新型納米材料做鈍化劑也引起了廣泛的研究，如以無機(jī)SiO2為內(nèi)核制備成核-殼型有機(jī)/無機(jī)雜化聚合物，發(fā)現(xiàn)對(duì)鎘的最大吸附量為 37.00 mg/g［49］；錢翌等［50］以無機(jī)化合物硅膠為基體，以戊二醛和乙二醛為原料進(jìn)行反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)所合成的聚合物對(duì)鎘具有較好穩(wěn)定的吸附能力。

化學(xué)修復(fù)的治理效果適中、操作簡(jiǎn)單，但在修復(fù)過程中只改變了鎘的賦存狀態(tài)，易造成土壤所需元素的流失，若改良過的土壤環(huán)境發(fā)生變化，導(dǎo)致二次污染的可能性極大［51］。

3.3 生物修復(fù)

生物修復(fù)是指利用生物的某些特征（如酶、胞外多聚物及有機(jī)酸）來吸收、抑制、轉(zhuǎn)化和改善重金屬污染。鎘污染土壤的生物修復(fù)一般分為微生物修復(fù)、植物修復(fù)和動(dòng)物修復(fù)3種。不同的重金屬污染所針對(duì)的生物修復(fù)類型也不盡相同。

3.3.1 植物修復(fù) 酸溶態(tài)鎘本身毒性較大，易被一些食用植物、藥用植物吸收，眾所周知的就是鎘水稻。劉香香等［52］種植小白菜、辣椒、胡蘿卜和豆豉發(fā)現(xiàn)，豆類對(duì)鎘的吸收最高，其它植物也超過了規(guī)定的金屬吸收值。因而利用植物吸收鎘金屬元素也是生物修復(fù)中較常用的方法。

植物修復(fù)是利用一些可吸附鎘的植被種植在被鎘污染的土壤中，在其成熟之后對(duì)其進(jìn)行有效的處理，以實(shí)現(xiàn)土壤中鎘金屬元素的移除或減毒，更好地對(duì)土壤進(jìn)行修復(fù)。在植物修復(fù)鎘污染過程中，主要是利用植物固定、提取、揮發(fā)和降解等特性對(duì)重金屬進(jìn)行有效處理［53］。其中植物提取是植物修復(fù)過程中使用最為常見的技術(shù)，主要是利用某些植物對(duì)鎘累積的特性將土壤中酸溶態(tài)鎘通過植物根系吸收而轉(zhuǎn)運(yùn)到地上部分，進(jìn)而達(dá)到鎘污染土壤的修復(fù)。鎘累積植物修復(fù)是隨著20世紀(jì)中期Minguzzi等［54］和Rascio等［55］發(fā)現(xiàn)一些地方性物種如布氏香芥可累積鎳和鋅后，所研發(fā)出的一種有效去除重金屬的策略。目前發(fā)現(xiàn)超過400種植物（屬于45科）對(duì)重金屬具有累積作用［56］。而對(duì)鎘具有累積的植物也相繼被發(fā)現(xiàn)。一般認(rèn)為植物累積鎘 ≥ 100 mg/kg，轉(zhuǎn)運(yùn)系數(shù) ＞ 1時(shí)，就認(rèn)為其具有累積作用［57］。目前我國(guó)所發(fā)現(xiàn)的鎘累積植物有20多種［58］（表1）。

植物修復(fù)是一種綠色環(huán)保的原位修復(fù)技術(shù)，價(jià)格低廉，可避免二次污染，對(duì)環(huán)境具有一定的美化作用，并可在后期處理過程中提煉重金屬，實(shí)現(xiàn)重金屬的二次利用［78］。但仍有不足如周期長(zhǎng)，植被生物量低，對(duì)自然條件和人為條件比較苛刻，如印度芥菜對(duì)鎘具有良好的累積作用，但由于生長(zhǎng)的地域差異，因而在我國(guó)不能大范圍的使用［79］。根據(jù)植物修復(fù)的局限性探尋其改進(jìn)方法也是目前的研究熱點(diǎn)，相信隨著基因工程技術(shù)的不斷完善，尋找一種多功能多范圍修復(fù)的植株也是可實(shí)現(xiàn)的。

3.3.2 微生物修復(fù) 微生物修復(fù)是利用土壤中的某些微生物對(duì)重金屬具有吸收、沉淀、氧化還原等作用，降低土壤重金屬的毒性［80］。利用微生物修復(fù)鎘污染土壤，以降低土壤中的重金屬毒性是目前生物修復(fù)研究的新熱點(diǎn)。微生物修復(fù)可以降低技術(shù)成本，對(duì)環(huán)境（土壤肥力和根際微生物等）影響小，因而在生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域備受關(guān)注［81］。

目前發(fā)現(xiàn)在低鎘濃度條件下，一些細(xì)菌如假單胞菌、大腸桿菌［82］、生枝動(dòng)膠菌［83］、芽孢桿菌、鏈霉菌［84］和枯草桿菌等可以修復(fù)鎘污染。如Krishnamurthy等［85］從污染水樣中分離出20株菌株，其中有6株耐鎘菌株，鑒定發(fā)現(xiàn)屬于芽孢桿菌、假單胞菌、腸桿菌、氣單胞菌，且這些菌株對(duì)鎘具有一定的吸附作用，尤其是假單胞菌；而Kawasaki［86］從食物中也發(fā)現(xiàn)幾株鎘吸附菌，分別屬于葡萄球菌屬和盧桿菌屬，可以在pH 5.0-7.0和35℃下，在鹽濃度為0-20%的培養(yǎng)基中去除鎘，且鎘的去除率可達(dá)到80%以上。相信隨著宏基因組技術(shù)的發(fā)展，篩選出高效的鎘吸附菌指日可待。

表1 鎘累積植物

3.3.3 動(dòng)物修復(fù) 動(dòng)物修復(fù)技術(shù)是利用土壤中某些可吸收重金屬特性的低等動(dòng)物，如蚯蚓、鼠類等，在一定程度上降低污染土壤中重金屬含量，達(dá)到修復(fù)重金屬污染土壤的目的［87］。用動(dòng)物修復(fù)鎘污染是生物修復(fù)法中最不常見的方法，且能夠耐受和富集鎘的動(dòng)物也是少之又少。目前主要是利用蚯蚓來進(jìn)行鎘污染的修復(fù)。蚯蚓作為土壤動(dòng)物中的主要類群，大約占土壤動(dòng)物的60%。一方面蚯蚓可以疏松土壤，促進(jìn)土壤中有機(jī)質(zhì)，廢渣的降解，進(jìn)而改善土壤的化學(xué)成分和物理結(jié)構(gòu)［88］，實(shí)現(xiàn)污染土壤的改善；另一方面蚯蚓通過體表或消化在體內(nèi)富集。盧正全［89］研究發(fā)現(xiàn)赤字愛勝蚯可以在含有200 mg/kg的鎘濃度下生長(zhǎng)，經(jīng)解析發(fā)現(xiàn)蚯蚓體內(nèi)含有305 mg/kg的鎘；敬佩等［90］人工模擬重金屬污染土壤，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間延長(zhǎng)，蚯蚓對(duì)鎘的富集系數(shù)K值在16-49.2之間，且在蚓糞中鎘的酸溶態(tài)和氧化態(tài)明顯高于土壤。

4 聯(lián)合修復(fù)技術(shù)

為了在實(shí)踐中可以更好的修復(fù)重金屬污染，考慮到其所在地的土壤條件、污染狀況、污染性質(zhì)等因素，因地制宜的多種修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用，優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，是目前的一種新的發(fā)展趨勢(shì)。研究發(fā)現(xiàn)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可顯著提高鎘污染修復(fù)效率［91］。

以浙江省臺(tái)州市為試驗(yàn)地點(diǎn)，在試驗(yàn)點(diǎn)投放蚯蚓和種植黑麥草、白三葉，以動(dòng)物和植物聯(lián)用來修復(fù)重金屬污染土壤，發(fā)現(xiàn)對(duì)Cd、Cu、Pb 修復(fù)效果比單一修復(fù)的簡(jiǎn)單疊加分別高出11.5%、7.2%、5.0%，且修復(fù)18 個(gè)月后發(fā)現(xiàn)，土壤 Cd 的含量下降了92.3%［92］；而劉莉華［93］在廣東大寶山篩選出8株具有良好耐Cd的菌株，有3株是植物根際菌，有5株是植物內(nèi)生菌，在供試土壤中，以種植鎘超富集植物龍葵為主，分別加入所篩選出的菌株，發(fā)現(xiàn)不論加入的是內(nèi)生菌還是根際菌，均可以促進(jìn)龍葵的生長(zhǎng)和 Cd 累積；鄧平香等［94］從東南景田根系分離出一株熒光假單胞菌，在含有 CdO 的土壤中種植東南景田，并添加一定量的熒光假單胞菌，研究發(fā)現(xiàn)東南景天的地上部對(duì)鎘吸收提升了27%左右。

徐海舟等［72］在直流電場(chǎng)的作用下，以及加入一定量的堆肥，EDTA或者腐殖酸等添加劑，可顯著促進(jìn)超富集植物東南景天對(duì)鎘的吸收，地上部鎘積累顯著提高了100%-135%，拓朵朵［95］發(fā)現(xiàn)施加EDTA與EDDS等螯合劑可顯著提高對(duì)酸溶態(tài)鎘的吸收，相比于對(duì)照提高了19.89%-29.52%。

這些結(jié)果表明，相比于單一的修復(fù)技術(shù)，使用不同的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)可顯著提高對(duì)鎘污染的修復(fù)效果。但也仍需在以后的研究中改進(jìn)，如篩選出高效的超富集鎘植物，高效的鎘鈍化菌株；以及在使用聯(lián)合修復(fù)的同時(shí)，要考慮螯合劑，菌肥的使用量。避免在高效修復(fù)鎘污染的同時(shí)，造成二次污染。

5 結(jié)語

土壤鎘污染的治理修復(fù)是當(dāng)前環(huán)境科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和難點(diǎn)之一。但鎘污染修復(fù)是一個(gè)長(zhǎng)期、復(fù)雜的過程，國(guó)內(nèi)外雖研發(fā)出多種鎘污染修復(fù)措施，也取得了一些可喜的進(jìn)展，但這些修復(fù)措施在應(yīng)用中仍存在一定的局限性，如二次污染，適用范圍窄、周期長(zhǎng)等。此外，土壤鎘污染修復(fù)仍處于實(shí)驗(yàn)室和大田試驗(yàn)示范階段，離大規(guī)模工業(yè)化修復(fù)重金屬相距甚遠(yuǎn)，因而并沒有根本上解決重金屬污染問題。

因此，今后需要將重點(diǎn)向開發(fā)高效鎘污染修復(fù)技術(shù)和實(shí)踐利用進(jìn)行深入研究和拓展。一方面，目前所采用的每一種修復(fù)技術(shù)的方法與適用范圍各不相同，一些修復(fù)措施雖對(duì)某幾種重金屬有較好的吸附效果，但不能針對(duì)所有重金屬展開修復(fù)，且修復(fù)效率也存在較大的差異；因而利用新型的技術(shù)手段（基因組學(xué)技術(shù)、蛋白質(zhì)改造技術(shù)、遺傳工程技術(shù)等）研制一種投資少，見效快，適用廣，副作用小的修復(fù)方法是未來發(fā)展的主要任務(wù)，目前雖有利用聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，但局限性較大，因而深入研究聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，如生物—植物修復(fù)技術(shù)，篩選出高效降解重金屬的菌株和高富集性的植物，聯(lián)合性的應(yīng)用于環(huán)境復(fù)雜的實(shí)際修復(fù)過程中；另外，目前的研究方法未形成一個(gè)完整的系統(tǒng)，著重點(diǎn)都是重金屬的修復(fù)效率，但一些客觀因素如不同土壤質(zhì)地、pH、Eh和不同氣候條件等也會(huì)間接影響修復(fù)效果，造成穩(wěn)定性差，因而需進(jìn)一步研究現(xiàn)有治理技術(shù)修復(fù)過程中的影響因素和作用機(jī)理，如研究生物修復(fù)過程中微生物和動(dòng)植物修復(fù)重金屬的作用機(jī)理，進(jìn)而利用新型基因重組技術(shù)根據(jù)實(shí)際需要來改造生物，使其在高效修復(fù)重金屬的同時(shí)可以適應(yīng)復(fù)雜的環(huán)境條件。

此外，政府應(yīng)大力支持介導(dǎo)重金屬土壤的修復(fù)，應(yīng)積極出臺(tái)相關(guān)政策，如；組織相關(guān)研究人員調(diào)查全國(guó)重金屬污染土壤狀況，建立完善的土壤監(jiān)測(cè)評(píng)定制度和土壤重金屬污染分級(jí)管理制度，根據(jù)土壤的不同污染狀況，制定不同的土壤修復(fù)計(jì)劃和實(shí)施計(jì)劃，對(duì)未污染的土壤，做好源頭控制，預(yù)防為主，加強(qiáng)保護(hù)和合理的耕作；政府還應(yīng)積極組織土壤重金屬修復(fù)的國(guó)際交流合作和創(chuàng)新研發(fā)，取長(zhǎng)補(bǔ)短、因地制宜的展開重金屬修復(fù)。

希望在未來，隨著技術(shù)的發(fā)展和政策的不斷完善，土壤重金屬污染狀況可有效的改善。

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Research Advance on Remediation Technology of Cadmium Contaminated Soil

GAO Yu1CHENG Qian1ZHANG Meng-jun1ZHU Zhen-yu1HU Ting-ting1YANG Yu1，2
（1.School of Minerals Processing and Bioengineering，Central South University，Changsha 410083；2. Key Laboratory of Biometallurgy of Ministry of Education，Central South University，Changsha 410083）

Cadmium（Cd）is a strongly toxic heavy metal that can be easily absorbed by plants and accumulated in human body through food chains so that result in health problems. Due to the increasingly wide use of cadmium and its compounds，there come more and more heavymetal contaminated soil and other environmental problems，therefore the technologies of preventing and remedying cadmium-contaminated soil have attracted much attentions of many researchers in several fields. In this review，we introduce frequently-used remediation technologies in recent years，such as electrochemical-remediation，bioremediation，and so on，and followed a discussion about the mechanisms，applications，advantages and shortcomings of these remediation technologies. Moreover，we prospecte the future development trend of heavymetal remediation technology，aiming at providing theory supports for the research and development of heavy metal repair.

cadmium-contaminated soil；electrochemical remediation；in situ fixation；phytoremediation；combined remediation

10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0336

目前，鎘及其化合物被廣泛應(yīng)用于顏料，合金，電鍍，塑料制品等，因而鎘的產(chǎn)量及用途也在不斷增加。據(jù)估計(jì)，過去50年中全球排放到環(huán)境中的鎘達(dá)到220 000 t，其中82%-94%的鎘會(huì)通過廢水進(jìn)入土壤［1］。在近年發(fā)布的《全國(guó)土壤污染狀況調(diào)查公報(bào)》［2］中顯示，鎘污染物點(diǎn)位超標(biāo)率達(dá)到7.0%，在所有無機(jī)污染物中超標(biāo)率最高［3］，其污染分布也呈現(xiàn)一定的規(guī)律性，即方向是從東北到西南、西北到東南。目前國(guó)內(nèi)被鎘污染的土壤類型不斷在增多，程度在提高，面積在擴(kuò)大，危害也在不斷加劇。

鎘是一種非必需且生物毒性最強(qiáng)的重金屬元素。它廣泛分布在地殼中，平均濃度約為0.1 mg/kg［4］。在環(huán)境中鎘的化學(xué)活動(dòng)性強(qiáng)，移動(dòng)性大，隱蔽性強(qiáng)，毒性持久［5］。由于其在土壤中不能被大部分微生物分解，因而會(huì)在土壤中不斷積累，甚至可以轉(zhuǎn)化為毒性更大的烷基化合物被植物和其他生物吸收富集，進(jìn)而通過食物鏈在人、畜體內(nèi)蓄積，影響人類健康［6］。

2017-04-26

湖南省科技計(jì)劃項(xiàng)目（2016SK2046），中南大學(xué)中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金資助（2017zzts362），中南大學(xué)研究生精品課程項(xiàng)目（2014jpkc003）

高宇，女，碩士，研究方向：環(huán)境微生物學(xué)；E-mail：1358692673@qq.com

楊宇，男，博士，教授，研究方向：分子生物學(xué)與環(huán)境微生物學(xué)；E-mail：csuyangyu@csu.edu.cn

（責(zé)任編輯 狄艷紅）