镉污染及其治理

镉使人的染色体发生畸变----严重损伤Y因子，使出生 的婴儿多为女性。
镉是生物毒性最强的重金属元素之一，在土壤中的 化学活性强、毒性持久，容易通过食物链的富集作用危 害人类健康。土壤重金属镉污染形势十分严峻，2014年 4月公布的全国土壤污染状况调查公报显示，镉的点位 超标率最高，正式被确定为中国土壤的首要污染物，迫 切需要有效的土壤镉污染治理和控制技术。
镉国家标准
中国规定：
• 农田灌溉水中含镉最高容许浓度为 0.005mg/L（GB5084-92） • 生活饮用水中含镉最高容许浓度为 0.005 mg/L（GB5749-85 ） • 地面水中含镉的最高容许浓度为 0.01mg/L • 工业废水中镉的最高容许排放浓度 为0.1mg/L
广西镉污染事件 重金属污染导致村民手脚畸形
李明德等通过人工模拟污染、盆栽试验的方法,研究了海泡石对镉污染 土壤的改良效果, 结果表明海泡石能显著促进空心菜的生长, 抑制空心菜对 镉的吸收, 降低空心菜植株内镉的浓度同时, 由于海泡石具有很大的表面积 和较大的吸附量, 可降低土壤镉的有效性, 海泡石可作为镉污染土壤的改良 剂。 优缺点：化学措施操作简便, 在污染不太严重的地区能获得良好的改良效 果, 但在比较严重的污染地区, 采用化学措施则很难将作物可食部分的镉含 量降低到可以接受的水平
生态措施的最终目标是实现污染土地的安全与高效的农业利用。例 如通过控制土壤水分状况, 使土壤作物有一个较为稳定的滞水期, 可以减 少镉进入植物体内的含量; 使用有机肥, 增加土壤有机质有利于改良土壤 结构, 可以促进土壤中镉形成硫化物; 在镉污染土壤区选择种植耐镉污染 的作物, 以降低镉污染的危害, 或改变耕作制度, 在重度镉污染区种植非 食用植物; 而在治理比较困难的情况下, 改变土地的使用类型, 将其改为 建筑用地, 绿化用地等非农用地。
2、对人体的危害
镉进入人体，形成镉硫蛋白，通 过血液到达全身，蓄积于肾、肝 中。肾脏是镉中毒的靶器官。
长期食用镉污染食品， 会导致慢性镉中毒，身 体积聚过量镉损坏肾小 管功能，造成体内蛋白 质从尿中流失，形成软 骨症（痛痛病）和自发 性骨折。
镉危害
含镉气体通过呼吸道会 引起肺炎、肺水肿、呼 吸困难等；镉通过消化 道会出现呕吐、胃肠痉 挛、腹疼、腹泻等症状 ，甚至可因肝肾综合症 死亡。
3、生物措施
利用某些特定的动植物和微生物可以较快地吸走或降解土壤中的污染物 达到净化土壤的目的。 成杰民等研究蚯蚓、菌根相互作用对镉污染土壤中黑麦草生长及土壤中 镉生物有效性的影响, 结果表明, 在镉污染的土壤上, 引进蚯蚓显著增加了黑 麦草地上部的生物量, 接种菌根不仅能促进黑麦草对镉的吸收, 而且还能促进 镉从植物根部向地上部转移, 由于接种蚯蚓可以提高菌根的侵染率, 所以二者 具有促进镉向地上部转移的协同作用, 这对于重金属污染土壤的生物修复具 有十分重要的意义。 苏德纯等认为油菜溪口花籽有较强的耐镉特性和吸收镉的能力, 是一种 可用于修复镉污染土壤的超积累种质资源。 刘云国等研究表明, 象月季花等花卉植物对重金属镉具有很强的富集作用, 在试验观测期间, 植物平均每天吸收镉1.7576 mg/ L, 且生长发育良好, 也可以 作为镉污染生物整治的植物, 而且不进入食物链, 不会对人体产生危害。
2012年，广西龙江河宜州拉浪码 头前200米水质重金属超标80倍，随 后检测出重金属镉含量超标，使得沿 岸及下游居民饮水安全遭到严重威胁 。事情已经过去差不多3年了，但却 给当地村民带来很多危害。这些村民 被重金属污染，手脚畸形，甚至没有 了劳动能力，十分可怜。
前段时间的镉大米事件
2013年5月23日，据中新网报道，广 东省食安办公开了31批次镉超标大米 名单。专家表示，土壤镉污染是造成 农产品(7.31,-0.36,-4.69%)镉超标的主 要原因。采矿、冶炼、农业投入品滥 用都可能造成土壤镉污染。由此，事 件的焦点完全从问题大米转移到环境 污染上，湖南取代了广东，成为镉超 标大米事件的主角。 23日晚，广东省食品安全委员会继续 公布调查结果，在2013年的抽检中， 发现了120批次镉超标大米，其中由湖 南厂家生产的多达68批次，涉事厂家 来自湖南14个市州中的8个。
世界范围内发生的镉污染事件
1930——1960年，日本富山县神通 川流域部分镉污染，事源炼锌厂排 放的含镉废水污染了周围的耕地和 水源。 2005年12月15日广东省环保部门检 测发现，从孟洲坝电站断面到高桥 断面全部超过标准，高桥断面镉超 标近10倍。 2009年8月6日上午，湖南省浏阳市 镇头镇双桥村。以湘和化工厂为圆 心向外500米延伸,周围田野里的庄 稼渐次呈现出深黄色、黄绿色、绿 色三种不同颜色，晒在水泥地上的 稻谷谷壳透着黄褐色，专家的调查 意见是，已经确认了湘和化工厂是 造成镉污染的直接来源。 ……………… 镉污染威胁湘江水质
获取及用途
可用多种方法从含镉的烟尘或镉渣 （如煤或炭还原或硫酸浸出法和锌 粉置换）中获得金属镉。进一步提 纯可用电解精炼和真空蒸馏。镉主 要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金 属的电镀，对碱性物质的防腐蚀能 力强。镉可用于制造体积小和电容 量大的电池。镉的化合物还大量用 于生产颜料和荧光粉。硫化镉、硒 化镉、碲化镉用于制造光电池。
骨痛病患者
二、镉污染来源
20世纪初发现镉以来，镉的产量逐年增加。镉广泛应用于电 镀工业、化工业、电子业和核工业等领域。镉是炼锌业的副 产品，主要用在电池、染料或塑胶稳定剂，它比其它重金属 更容易被农作物所吸附。相当数量的镉通过废气、废水、废 渣排入环境，造成污染。污染源主要是铅锌矿,以及有金属 冶炼、电镀和用镉化合物作原料或触媒的工厂。
大气
水体
土壤
土壤
水体
大气
水体中镉的污染主要 来自地表径流和工业 废水。工业废水的排 放使近海海水和浮游 生物体内的镉含量高 于远海，工业区地表 水的镉含量高于非工 业区。
每公斤土壤含镉量为 0.01— 2毫克，平均值每公斤为0.35 毫克。炼铝厂附近及其下风 向地区土壤中含镉浓度很高， 造成土地荒废。含镉废渣堆 积，使镉的化合物进入土壤 和水体。磷肥的施用面广而 且量大，所以，从长远来看， 土壤、作物和食品中来自磷 肥和某些农药的镉，可能会 超过来自其他污染源的镉。 日本环境厅1971年调查了35 个都、道、府、县的117个含 镉地区的农田土壤，每公斤 土壤含镉平均值最高为15.26 毫克。在发生骨痛病的水稻 产区，受污染的每公斤土壤 中镉的测定值超过50毫克。 中国北京西郊污水灌溉区表 层每公斤土壤的含镉量也达 到0.52毫克，是当地本底值 的5倍左右。
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镉及其性质 镉污染来源 镉污染的危害 土壤镉污染的治理方法与措施
一、镉及其性质
发现由来
首先发现镉的是德国哥廷根大学化学和医 药学教授斯特罗迈尔。他兼任政府委托的 药商视察专员。正是他在视察药商的过程 中，观察到含锌药物中出现的问题，促使 他在1817年发现了镉。由于发现的新金属 存在于锌中，就以含锌的矿石菱锌矿的名 称Calamine命名它为Cadmium，元素符号 定为Cd，在元素周期表中名列第48位。由 于镉对人体具有很大的危害性，它亦被称 作“48号魔鬼”
吴燕玉等在张士灌区调查土壤中镉的含量, 发现77% ~86. 6%土 壤镉积累在30 cm 以上的土层, 去表层土可使稻米中镉含量降低50%。
缺点：耗费大量资金、人力和物力, 排出的污染土壤又很容易引 起污染, 而且土壤肥力会有所下降, 目前国内很少有工程实施的报道。
2、化学措施
化学措施有两种策略, 一是降低土壤镉的溶解性, 减少其生物毒性和 在植物体内的积累; 二是利用酸性化学物质或某些螯合剂增加土壤镉的移动 性, 通过灌溉或降水将表土层的镉淋洗到底土层, 使耕作土壤得到净化。 杨景辉研究表明, 施用磷酸盐类物质可使重金属镉形成难溶性的磷酸盐。
总结
(1)土壤镉污染控制措施应从源头抓起,以防为主, 一方面阻禁一切镉污染的渠道,另一方面发展清洁工 艺,减少污染或不污染土壤。一旦土壤遭到污染,应积 极应对,提出切实可行的治理方案。 (2)由于土壤镉污染产生的广泛性及土壤系统的复 杂性、多样性,在研究土壤污染的控制措施时,应突出 治理措施的针对性,对不同的污染类型、不同的土壤 条件应有相应控制对策。根据镉污染物性质(浓度、 种类、形态)、土壤条件、气候条件(生物治理时)及 上述各种污染修复技术使用范围,确定相对应的治理 措施,平衡污染控制的经济与技术因素。必要时可借 助计算机系统,建立土壤镉污染治理决策系统,为土壤 污染的有效控制提供快捷工具。
吴双桃研究表明, 美人蕉在含镉5 mg/ kg 的土壤中生 长2 个96月, 可从土壤中带走大量的镉。 有试验表明, 龙葵对镉的富集特性符合镉超积累植物 的基本特征,是镉污染土壤植物修复的一种新材料, 在镉 污染环境的修复方面具有良好的应用前景。
4、生态措施
生态措施不刻意追求对环境作根本性改造或改良, 而是充分利用生 物( 植物) 的抗逆基因, 使生物最大限度地适应污染环境, 以降低环境对生 物的胁迫作用, 在协调生物与环境的相互关系中获取符合需求的产品和 生产效益。
四、土壤镉污染的治理方法与措施
1、物理措施 2、化学措施
3、生物措施
4、生态措施
1、物理措施
传统的镉污染土壤修复方法主要有排土、客土和深耕翻土等物 理方法。就是去表层土并向污染土壤中加入大量干净的土壤, 覆盖 在表层或混匀, 使污染物浓度下降到临界危害浓度以下或减少污染 物与根系的接触, 从而达到减轻危害的目的，这种物理措施被认为 是改良土壤的根本措施。
大气中的镉主要来 自工业生产，如有 色金属的冶炼、煅 烧，矿石的烧结， 含镉废弃物的处理。 进入大气的镉的化 学形态有硫酸镉、 硒硫化镉、硫化镉 和氧化镉等，主要 存在于固体颗粒物 中，少量在大气中 长期悬浮。
三、镉污染的危害 1、对植物的危害
• 镉是一种危险的环境污染元素。当镉进人植物并积累到一 定程度，就会产生毒害症状，表现出生长受到抑制、植株 矮小、失绿、产量下降等症状。对植物的影响包括两个方 面： • 其一影响其生长发育和产量 ; • 其二影响品质，表现在作物中的镉含量与土壤可溶态镉含 量成极显著正相关 。
生物毒性
镉不是人体内必需的微量元素。人体内的镉主要通 过食物、水和空气而进入体内蓄积下来。镉的毒性 较大，当环境受到镉污染后，镉在生物体内富集， 通过食物链进入人体引起慢性中毒。 镉会对呼吸道产生刺激，长期暴露会造成嗅觉丧失 症、牙龈黄斑或渐成黄圈，镉化合物不易被肠道吸 收，但可经呼吸被体内吸收，积存于肝或肾脏造成 危害，尤以对肾脏损害最为明显。还可导致骨质疏 松和软化。
性质
镉是银白色有光泽的金属，熔点320.9℃， 沸点765℃，相对密度8.642。有韧性和延 展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金 属光泽，加热时表面形成棕色的氧化物层。 高温下镉与卤素反应激烈，形成卤化镉。 也可与硫直接化合，生成硫化镉。镉可溶 于酸，但不溶于碱。镉的氧化态为+1、+2。 氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们 溶于酸，但不溶于碱。镉可形ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ多种配离 子，如Cd(NH3）、CdCl等。