在我國(guó)的重金屬土壤污染中，鎘(Cd)污染是危害性最大的。Cd元素已被聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署列為全球性意義危害化學(xué)物質(zhì)之首。Cd污染不僅會(huì)引起土壤功能的失調(diào)、土質(zhì)的下降，還會(huì)不同程度的損害植物的生理發(fā)育，影響植株的生長(zhǎng)代謝。Cd通過(guò)植物吸收，富集而轉(zhuǎn)移進(jìn)入食物鏈危害人類的生命和健康。
廣東省生態(tài)環(huán)境與土壤研究所研究員陳能場(chǎng)長(zhǎng)期關(guān)注鎘，研究表明，此種重金屬又特殊又棘手-遷移性強(qiáng)，極易進(jìn)入土壤被植物富集再經(jīng)食物鏈進(jìn)入人體。
土壤中鎘濃度很高主要有3種成因：
自然地球化學(xué)的運(yùn)動(dòng)，包括火山噴發(fā)、鹽熔和單質(zhì)鎘的自然濃集作用，它常常導(dǎo)致土壤鎘的高背景(常常在1.0 mg˙kg-1以上);
人類生產(chǎn)活動(dòng)，包括采礦(每年因采礦進(jìn)入生態(tài)環(huán)境中的鎘為7.7×106kg)、冶煉、污灌和磷肥施用等工農(nóng)業(yè)活動(dòng);
上述兩種作用的復(fù)合。
我國(guó)鎘污染土壤特點(diǎn)有色金屬礦產(chǎn)開發(fā)、冶煉及其他工業(yè)生產(chǎn)排出的廢氣、廢水和廢渣都會(huì)造成鎘污染。而我國(guó)的耕地大量使用的磷肥中也有相當(dāng)高的鎘含量，因此當(dāng)這些磷肥進(jìn)入土壤，也加重了土壤中的鎘濃度。此外，城市污泥和垃圾的焚燒也可導(dǎo)致土壤中鎘含量增高。
近幾年來(lái)，湖南等地大米鎘超標(biāo)事件頻發(fā)，之前曾有過(guò)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)10%左右的市售大米鎘超標(biāo)。對(duì)此，南京農(nóng)業(yè)大學(xué)教授潘根興在接受媒體采訪時(shí)指出：這與國(guó)標(biāo)定得比較高有關(guān)系——大米中鎘的國(guó)標(biāo)限量為每公斤0.2毫克，而國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)是每公斤0.4毫克。
“中國(guó)南方一些省份的鎘污染肯定是有。”中科院地理所環(huán)境修復(fù)中心主任陳同斌在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)也表示，應(yīng)謹(jǐn)慎看待大米鎘污染的威脅。
需要引起重視的是，對(duì)鎘污染的具體地塊分布，應(yīng)有全面的研究結(jié)果。陳同斌表示，他們也在做一些對(duì)鎘污染土壤分布的調(diào)查，但還沒(méi)有到能公布的程度。
“在中國(guó)，城市廢舊電池至今不能分類處理造成的鎘污染，我覺(jué)得更應(yīng)該引起重視。”張維理說(shuō)，目前在我國(guó)許多大城市，城鄉(xiāng)結(jié)合帶不僅用于處置城市垃圾，也是城市蔬菜主要產(chǎn)區(qū)，源于城市垃圾的重金屬污染將會(huì)直接影響到土壤和農(nóng)產(chǎn)品安全。
在許多國(guó)家，為防治重金屬污染，早已實(shí)施了廢舊電池的集中收集和單獨(dú)處理，而不與普通生活垃圾混合填埋。我國(guó)東部地區(qū)城市人口密集，城市垃圾產(chǎn)生量大，若不盡快實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)、生活垃圾的分類處理，含鎘量高的廢舊電池混入大量的生活垃圾，將會(huì)在城市邊緣形成嚴(yán)重的農(nóng)田土壤和水的重金屬污染。
鎘污染土壤的危害
鎘在人體繼續(xù)導(dǎo)致軟骨癥周身痛，能引發(fā)多種惡性腫瘤
由水源或食物等引起的鎘中毒多為慢性發(fā)作，它會(huì)引起消化道黏膜的刺激，出現(xiàn)惡心、嘔吐、腹瀉、腹痛、抽搐等癥狀，這種經(jīng)消化道吸收引起的鎘慢性中毒最容易損傷人的腎、脾、肝臟等器官，還會(huì)引發(fā)貧血、生殖功能下降等問(wèn)題。長(zhǎng)期攝入受到鎘污染的食品，會(huì)造成鎘在體內(nèi)蓄積，導(dǎo)致骨軟化癥，周身疼痛，被稱為“痛痛病”。鎘本身也是致癌物之一，能引起肺、前列腺和睪丸的惡性腫瘤。1997年以來(lái)，美國(guó)毒物及疾病管理局一直將鎘列為第6位危害人體健康的有毒物質(zhì)。鎘在人體內(nèi)潛伏達(dá)10到30年，因危害性易被人忽視
鎘污染因其隱蔽性和滯后性往往容易被人忽視。大氣污染、水污染和廢棄物污染等問(wèn)題一般比較直觀，而土壤污染往往要通過(guò)對(duì)土壤樣品進(jìn)行分析化驗(yàn)和農(nóng)作物的殘留檢測(cè)，甚至通過(guò)研究對(duì)人畜健康狀況的影響才能確定。
在遭受鎘污染的地區(qū)，人們通常對(duì)于污染狀況認(rèn)識(shí)不足，認(rèn)為只要還能長(zhǎng)出糧食，就可以繼續(xù)種植食用。
被鎘污染的大量稻田：據(jù)估算，中國(guó)僅鎘污染的耕地就有8000萬(wàn)畝左右，被鎘、砷等污染的耕地近1.8億畝;黃河水系、淮河干流、灤河的鎘超標(biāo)率都在16%以上。
另一方面，短期攝入鎘超標(biāo)食品傷害并不會(huì)立即顯現(xiàn)。由于進(jìn)入到人體的鎘生物學(xué)半衰期長(zhǎng)達(dá)10到30年，在這期間，攝入的鎘將主要在肝、腎部積累，經(jīng)過(guò)數(shù)年甚至數(shù)十年慢性積累后，人體才會(huì)出現(xiàn)顯著的鎘中毒癥狀。但此時(shí)，土壤已經(jīng)完全被鎘污染破壞。鎘污染具有相當(dāng)大的不可逆性，土壤一旦被污染，對(duì)農(nóng)作物的影響將持續(xù)很長(zhǎng)一段時(shí)間。
中國(guó)近10%耕地被污染含鎘量超標(biāo)26倍，黃河水系超標(biāo)16%以上
據(jù)估算，中國(guó)僅鎘污染的耕地就有8000萬(wàn)畝左右，被鎘、砷等污染的耕地近1.8億畝。我國(guó)每年由工業(yè)廢棄物排放到環(huán)境中的鎘總量約680余噸。在一些重金屬污染嚴(yán)重的地區(qū)，稻田有效鎘含量甚至是國(guó)家允許值的26倍。
被鎘污染的生菜葉子：美國(guó)農(nóng)業(yè)部的一項(xiàng)研究表明，水稻是對(duì)鎘吸收最強(qiáng)的大宗谷類作物，其籽粒鎘水平僅次于生菜。
潘根興幾年前的研究表明，大米鎘超標(biāo)程度視土壤和品種而定。超級(jí)雜交稻比一般水稻更容易吸收金屬鎘。令水稻更易吸收鎘的基因近年來(lái)也被發(fā)現(xiàn)?？茖W(xué)家已在實(shí)驗(yàn)種植基本不吸收鎘的水稻品種。
土壤鎘污染的植物修復(fù)
金屬排斥是植物抑制重金屬進(jìn)入其體內(nèi)，或吸收后排出，或阻礙轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程的現(xiàn)象。
研究表明，植物的細(xì)胞脂膜具有選擇特異性，是限制Cd2+利用跨膜運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的重要屏障。另外，依據(jù)對(duì)耐性植物的金屬吸收與代謝關(guān)系的相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，植物的原生質(zhì)膜能夠利用轉(zhuǎn)運(yùn)器運(yùn)載主動(dòng)將重金屬排除體外。
螯合作用是通過(guò)誘導(dǎo)合成金屬配位體，并形成金屬配位體復(fù)合物，且在器官、細(xì)胞和亞細(xì)胞水平區(qū)室化分布，來(lái)降低Cd的毒性。它們能結(jié)合植物吸收的Cd2+并去毒化轉(zhuǎn)運(yùn)至液泡儲(chǔ)存，有效減少游離態(tài)Cd。
自然界中的重金屬污染主要是多元素復(fù)合污染，Cd在與其它金屬交互作用中，表現(xiàn)為協(xié)同、累加或拮抗等特性，其中以拮抗作用對(duì)植物的生長(zhǎng)最為有利，研究?jī)r(jià)值最大。
海洲香薷——重金屬超級(jí)累植物
Cd在與Cu的復(fù)合污染中，會(huì)通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)吸附位點(diǎn)表現(xiàn)出拮抗效果，Cd會(huì)與Zn競(jìng)爭(zhēng)土壤膠體中的吸附點(diǎn)，釋放土壤中的化合態(tài)Zn，從而提高土壤中Zn的有效性，減少Cd進(jìn)入植株體的幾率;Ca與Cd在土壤中的相互作用，主要呈現(xiàn)出顯著抑制吸收的拮抗作用，更好地提高了植株的耐受性，Ca拮抗Cd的主要方式在地上部分，通過(guò)有效運(yùn)轉(zhuǎn)Cd到地上進(jìn)行消耗金屬排斥是植物抑制重金屬進(jìn)入其體內(nèi)，或吸收后排出，或阻礙轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程的現(xiàn)象。
有研究表明，植物的細(xì)胞脂膜具有選擇特異性，是限制Cd2+利用跨膜運(yùn)輸進(jìn)入細(xì)胞內(nèi)的重要屏障。另外，依據(jù)對(duì)耐性植物的金屬吸收與代謝關(guān)系的相關(guān)性研究發(fā)現(xiàn)，植物的原生質(zhì)膜能夠利用轉(zhuǎn)運(yùn)器運(yùn)載主動(dòng)將重金屬排除體外。植物對(duì)Cd的沉淀主要是通過(guò)細(xì)胞壁和液泡來(lái)完成的，通常被沉淀后的Cd會(huì)失去毒性。細(xì)胞壁是植株阻礙Cd2+進(jìn)入植物細(xì)胞的第一道屏障，通過(guò)利用細(xì)胞壁的沉淀發(fā)揮功能，Cd2+在穿過(guò)細(xì)胞壁時(shí)會(huì)部分與細(xì)胞壁上的基團(tuán)結(jié)合、沉淀、絡(luò)合或吸附，從而阻止了大量Cd2+進(jìn)入原生質(zhì)體內(nèi)，降低Cd毒害。
Ca與Cd在土壤中的相互作用，主要呈現(xiàn)出顯著抑制吸收的拮抗作用，更好地提高了植株的耐受性，Ca拮抗Cd的主要方式在地上部分，通過(guò)有效運(yùn)轉(zhuǎn)Cd到地上進(jìn)行消耗或排解。
