摘要：本文通过文献检索和综合分析的方法，探讨了镉污染农田安全利用现状及危害，从物理、化学、生物、农业等方面分析了调控镉污染治理的关键技术，并对镉污染农田安全利用的发展方向提出了建议，以期为镉污染农田安全利用及农业可持续发展提供科学依据。

关键词：镉污染；农田；安全利用；

镉是影响土壤环境质量的主要污染物之一，其迁移性强、生物毒性高，极易被植物吸收，对人体健康产生危害。近年来，镉污染农用地安全利用被世界各国广泛关注[1]，是当前研究的热点之一。

1农田镉污染现状、来源及危害

1.1农田镉污染现状

我国农田土壤镉污染形势日益严峻，对粮食安全及人体健康构成威胁。由于镉不易迁移、不可逆转、难以修复，是目前土壤环境研究的难点。据我国生态环境部调查显示，我国约有2000万公顷耕地受到了不同程度的重金属污染，其中金属镉点位超标率最高，数值达到7.0%[2]。据统计，农用地镉含量超过0.1mg/kg的省份数量达15个，主要分布在我国西南、中南和西北地区，耕地土壤镉含量最高地区为贵州省[3，4]。

1.2农田镉污染来源

1.2.1自然原因

造成农田镉污染的自然原因包括成土过程中背景值偏高、土壤酸化和大气沉降等。成土过程中偏高背景值是加剧我国部分地区耕地土壤镉污染的重要原因。大气沉降是自然生态系统镉污染的主要来源。大气中镉的来源包括来自火山爆发、风力扬尘、森林火灾、海浪飞溅等过程释放镉的自然来源，也包括人为活动造成的人为来源。土壤酸化也是土壤镉污染的重要途径，研究表明，随着酸雨酸强度的增大，土壤镉、铅等重金属的淋溶风险及其活性明显提高，加重了镉等重金属污染的危害[5]。

1.2.2人为原因

秸秆还田、禽畜养殖、工业活动、不合理的施肥方式为土壤镉污染的主要人为污染源。研究表明，被镉污染稻草秸秆还田后具有较高的活性，进入被镉污染的土壤后会大幅增加镉污染的风险[6]。养殖废水夹杂的动物粪便及饲料中含有重金属、氨氮等成分，若未经处理或未达标直接排入河道，导致最终进入土壤。除此之外工业污水、废弃汞矿洞和冶炼废渣中的污染物通过大气沉降、水体流动等方式富集到土壤与农作物中，造成土壤重金属污染。

1.3土壤镉污染的危害

1.3.1对作物的危害

农作物的根系对镉具有较强的吸收，植物可将土壤中的镉吸收并存储于植物器官内。作物中积累的镉，会对作物细胞膜产生损害，并降低作物的新陈代谢能力，甚至对作物产生毒害。

1.3.2对人体的危害

金属镉经土壤进入作物，后通过食物链进入人体。镉在人体中会发生富集，并对人体的肝脏、肾脏及骨骼等产生损害。近年来，由重金属镉引起的污染事故频发，对人类带来了众多危害。如我国多地发生的“镉米”事件和上世纪中期日本神通川的骨痛病事件。

2 农田土壤镉污染治理方法

2.1物理修复

镉污染土壤的物理修复方法主要有排土、客土、深耕翻土等传统物理方法以及电修复技术、洗土法等。客土法就是将污染土壤铲除，换入未污染的土壤，去表土法就是将污染的表土移去等。传统的物理修复方法效果显著，去除表层土可使稻米中镉含量降低50％。此方法耗费人力物力，且移除污染土壤易引起二次污染，难以大面积推广。除此之外电修复技术、淋滤法和洗土法也有较多应用。

2.2化学修复

2.2.1原位钝化技术

原位钝化技术主要通过向重金属污染土壤中添加钝化剂，以实现有效降低重金属迁移性、生物有效性及生物毒性，从而减少对农作物生长或土壤生态环境的污染[7]。该方法具有成本低、操作方便、见效快等特点。常用钝化剂有碱性物质、非金属粘土矿物、有机材料和生物质炭等。

2.2.2化学淋洗技术

化学淋洗技术是将化学淋洗剂注入受污染的土壤，使土壤中污染物发生溶解或迁移而随淋洗液流出，并对带有污染物的淋洗液进行分离处理。淋洗剂浓度越高，其对土壤中镉的淋洗效率越高；淋洗剂pH越大，淋洗效率总体呈降低趋势。化学淋洗技术修复时间短、修复效率高，可修复重金属严重污染的土壤场地，但化学淋洗修复过程中使用的一系列化学试剂也会对土壤产生影响，如破坏土壤微生物菌群等。

2.2.3叶面阻隔技术

通过喷施叶面阻隔剂，可抑制镉向可食用部位迁移，是近年来农田镉污染治理的重要方向。化学方法具有操作简单、治理效果、费用适中等优点，但容易再度活化重金属。因此，该方法适用于轻度重金属污染地区，对污染严重土壤不适用。

2.3生物修复

2.3.1微生物修复

微生物修复是指利用土壤微生物固定、迁移或转化土壤中的重金属，从而降低重金属毒性，主要包括生物富集和生物转化2种作用方式。生物富集作用指微生物的积累和吸附作用；生物转化作用指微生物对重金属的氧化和还原作用、重金属的溶解和有机络合配位等。

2.3.2动物修复

动物修复是指利用土壤中某些低等动物的代谢活动来降低污染土壤中重金属比例的方法。土壤中的动物除了能够耕翻土壤，提高土壤肥力外，还可以通过自身的消化、吸收、分解和富集作用来达到净化土壤中重金属的目的。

2.3.3植物修复

植物修复是指利用超富集植物吸附土壤镉污染方法，具有成本低、不易产生二次污染、植物富集的镉金属能够二次回收利用等优点，是一种环境友好型修复技术。在目前，全世界已发现500多种富集重金属的植物，其中部分植物对土壤镉具有强烈的富集作用，表现出对镉的选择性吸收，如芜菁、菠菜、烟草、向日葵等。

2.3.4生物联合修复法

联合修复技术是将不同的修复技术联合应用，在保留各自优点的同时，规避缺点，不仅可以提高修复效率，而且可以弥补单一土壤修复技术的不足。其中，植物微生物联合修复是联合修复的研究热点，在保证植物为微生物提供更好的生存条件的同时，微生物的生长代谢活动与植物的生长代谢活动相互促进，提高植物对镉金属的耐受性，增强植物对镉金属的吸附性，从而为提升植物修复镉污染能力。

2.4农业措施调控

2.4.1镉低积累水稻品种的选育

农业措施调控主要是通过改变耕作方式和调整水肥条件来间接修复土壤。不同的小麦品种，对于重金属镉的耐受程度与吸附能力不同。水稻镉低积累品种的选育是解决稻米镉污染最经济、可行的方法。不同水稻品种的镉吸收和富集能力存在明显差异，籼稻稻米镉含量普遍高于粳稻数倍。中、高度镉污染的土地上，适合种植低吸收小麦，可以有效抑制土壤中镉的转移，保证小麦籽粒的污染程度不至于过高，保障人们的身体健康。

2.4.2水分调控

稻田通过水淹可抑制水稻对镉的吸收，使籽粒和茎叶中的镉积累量下降，从而有效减少水稻镉积累量。淹水能够减少水稻镉积累其原因是，淹水不仅使土壤的还原性提高，而且使土壤中的还原性物质增加，从而使土壤中还原性物质与镉结合，不仅减少了根系对镉的吸收，而且降低了镉的生物有效性，使得植株中镉的积累量下降[8]。

3治理建议及展望

近年来土壤镉污染修复的原位钝化技术由于成本低、易于操作，可进行土壤的原位修复，尤其对耕作土壤中程度较轻的面源污染具有明显优势，因此在镉污染土壤修复研究中广泛应用，成为国内外镉污染土壤治理过程中非常有效的方法，但是对钝化剂的选择有较严格的要求，既不能对土壤造成2次污染，也不能破坏土壤本身的性质，因此应根据土壤的具体特征进行稳定剂的筛选．该修复技术势必能在我国未来的镉污染土壤修复工作中发挥越来越重要的作用。

目前大多数研究都停留在实验室阶段且多针对单一污染物，对于性能优异的复合材料应开拓野外实验并，探究其对复合污染土壤的修复效果，以便大规模推广。部分土壤改良剂会对土壤镉的产生活化效应，如机质可以钝化也可活化土壤镉，关键在于腐殖酸组分和土壤环境条件。只有深入系统地研究包括：pH、Eh土壤质地等的土壤条件，以及温度、湿度、时间等对腐殖酸结合镉的影响，及不同分子量的腐殖酸组分结合镉的移动性和生物有效性，才能利用环境中大量的有机物料，治理和改良镉及其它重金属污染土壤。

轻度污染耕地应在选用低积累品种的基础上，通过科学施肥、淹水灌溉、叶面阻控、秸秆离田、适度调整作物布局与复种方式等措施，来有效降低农产品中镉、铅等重金属的含量，实现轻度污染耕地的农业安全利用。

对于中度污染耕地，应在全面推广应用轻度污染耕地农艺综合调控技术的基础上，针对中度污染耕地应因地制宜增施土壤钝化剂，实施化肥减量与有机肥替代、深翻耕改土与培肥等措施，以增加土壤环境容量和降低土壤中重金属的活性，减少农作物对重金属的吸收和在农产品中的积累，实现中度污染耕地的农业安全利用。

对于确实已不宜种植食用农产品的重度污染耕地，为确保其农用地性质，应用非食用农作物进行替代种植，通过切断食物链以减少重金属对人畜的危害，并运用植物或农作物强化萃（吸）取技术推进土壤修复进度，实现重度污染耕地的农业安全利用。应进一步加强钝化材料的可回收、再生、低成本生产等技术研发。

参考文献：

1黄雁飞，钟蕙镁，刘淑仪，等.岩溶区镉污染棕色石灰土母质稻田土壤团聚体镉赋存特性研究[J]. 西南农业学报，2024，37（2）：412-419

2吕城，刘倩，王坤，等.中度镉污染农田安全利用技术模式[J].山东大学学报（工学版），2023，53（3）：128-137，146

3陈旺，户少武，罗景升，等. 施氮、锌对镉污染小麦产量及籽粒锌、镉含量的影响[J]. 农业环境科学学报，2023，42（2）：274-283

4柴冠群，范成五，刘桂华，等. 适宜贵州中度镉污染烟田安全生产的烤烟品种筛选[J]. 西南农业学报，2022，35（6）：1415-1421

5肖光辉，卢红玲，彭新德. 土壤镉污染对农作物的危害研究进展[J].湖南农业科学，2015（9）：83-86

6郑晶，鲍广灵，陶荣浩，等. 基施与叶面施硒肥对富硒镉污染农田水稻降镉增硒的效应[J]. 农业环境科学学报，2024，43（5）：974-982

7于大澍，梁永新，宋佳瑞，等.人工合成钝化剂原位钝化修复镉污染土壤的试验研究[J]. 中国资源综合利用，2024，42（6）：190-192.

8陈喆，张淼，叶长城，等. 富硅肥料和水分管理对稻米镉污染阻控效果研究[J]. 环境科学学报，2015，35（12）：4003-4011

作者简介：王志勇，男，1982年11月，河南鲁山人，博士，博士后，工程师，主要从事土壤和地下水污染防治研究。

基金项目：本文系河南省科研院所基本科研业务费项目阶段性成果（项目编号2023-1-3）。