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在 1980 年中國農(nóng)業(yè)環(huán)境報(bào)告中，我國鎘污染農(nóng)田面積達(dá)到 9333hm²，超過10000 hm²土壤中鎘含量范圍為1~10 mg kg^{- 1}，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國家土壤環(huán)境二級質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)限定值0.3 mg kg^{- 1}。 鎘是一種有毒痕量元素，在聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署和美國國家環(huán)境保護(hù)局（ OEPA）優(yōu)先污染物名單排名中分別列為首位、第六位。 鎘在土壤中蓄積性強(qiáng)、遷移能力強(qiáng)，能影響深層土壤。土壤鎘污染主要來源于礦業(yè)冶煉、工業(yè)廢水及廢棄物排放、含鎘電鍍材料與顏料的生產(chǎn)和使用。 

土壤鎘進(jìn)入人體的途徑主要有三種方式：食物攝入、皮膚接觸、 吸入大氣中含鎘顆粒，而土壤鎘主要通過食物攝入威脅人體健康。 鎘在人體中的半衰期長達(dá)20~40 年，可引發(fā)“ 骨痛病”和腎損害等癥狀，聯(lián)合國糧農(nóng)組織和世界衛(wèi)生組織（FAO/WHO） 建議正常成人每天攝鎘量為 59 ~ 71 μg。 可見土壤鎘污染問題極為嚴(yán)重，一旦土壤出現(xiàn)累積鎘趨勢，勢必影響土壤微生物新陳代謝機(jī)制，毒害農(nóng)作物的生長，潛在威脅人體健康。 隨著城鄉(xiāng)居民對生活健康質(zhì)量安全性問題的理解日益增強(qiáng)，對土壤質(zhì)量安全問題更加重視。 因此，如何 修復(fù)鎘污染土壤及其影響因子等問題備受國內(nèi)外學(xué)者們的關(guān)注。

重金屬污染土壤的處置是一項(xiàng)耗資巨大而又艱巨的任務(wù)，為提高重金屬污染土壤的修復(fù)效果，使用范圍較為廣泛的土壤改良劑主要包括有機(jī)類、無機(jī)類等材料，其中，因有機(jī)質(zhì)與土壤鎘存在一定相關(guān)關(guān)系，對鎘的親電性較強(qiáng)，能夠定量地測定土壤鎘含量，又對鎘污染土壤修復(fù)影響效果最佳及經(jīng)濟(jì)高效等優(yōu)點(diǎn)而備受廣泛關(guān)注與應(yīng)用。 目前能夠系統(tǒng)介紹有機(jī)質(zhì)對鎘污染土壤的影響機(jī)理及其適用條件、 影響因子的文獻(xiàn)較少，鑒于此，本文通過相關(guān)文獻(xiàn)整理、工作經(jīng)驗(yàn)等途徑系統(tǒng)地概述了有機(jī)質(zhì)對鎘污染土壤的影響機(jī)理、影響因子，評述了有機(jī)質(zhì)在實(shí)際應(yīng)用中存在的問題及展望。

1 土壤有機(jī)質(zhì)的來源及組分

土壤有機(jī)質(zhì)泛指土壤中主要來源于生命的物質(zhì)，包括腐殖質(zhì)、生物碳、可溶性碳和可氧化碳等。 不同有機(jī)質(zhì)來源類型對鎘在土壤中的生物有效性影響存在差異，按其來源可分為外源有機(jī)質(zhì)與內(nèi)源有機(jī)質(zhì)兩類：外源有機(jī)質(zhì)主要指通過施肥、 堆肥等方式獲取的含有較多有機(jī)質(zhì)的有機(jī)物料（ 如豬、雞糞等糞便或稻草等植物殘?bào)w）；內(nèi)源有機(jī)質(zhì)主要是來自于土壤里微生物新陳代謝產(chǎn)物或動(dòng)植物殘?bào)w的腐化分泌物等， 主要分泌產(chǎn)物為胡敏酸、胡敏素等。 不同來源的有機(jī)質(zhì)對鎘的吸附 -解析等作用影響各不相同， 本文分別以表 1 中羅列的有機(jī)質(zhì)來源作為關(guān)鍵詞通過中國知網(wǎng)、Science direct等數(shù)據(jù)庫檢索出國內(nèi)外具有影響鎘污染土壤修復(fù)作用的有機(jī)質(zhì)及其應(yīng)用方面的文獻(xiàn)， 大多數(shù)含有機(jī)質(zhì)的材料都能顯著地提高農(nóng)作物的產(chǎn)量， 降低鎘在土壤中的生物有效性和可遷移性，而污泥、水稻等秸稈等含有機(jī)質(zhì)材料可能是由于其對土壤鎘的絡(luò)合作用， 促進(jìn)了土壤對鎘的解析能力，導(dǎo)致土壤鎘的淋出。土壤有機(jī)質(zhì)組分對重金屬修復(fù)效果影響密切， 目前報(bào)道較多的土壤有機(jī)質(zhì)主要是溶解性有機(jī)質(zhì)（dissolved organic matter, DOM） 和顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì) （particulate organic matter,POM）。溶解性有機(jī)質(zhì)是最為活躍部分， 包括水溶、酸溶、 堿溶等可溶解有機(jī)質(zhì)， 能直接作用于土壤理化性質(zhì)，影響重金屬在土壤中的吸附 - 解析、螯合和絡(luò)合等作用；顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)主要為粒徑較小（< 150 μm） 的顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)，能增加土壤對重金屬的吸附，降低重金屬在土壤中的淋失風(fēng)險(xiǎn)。

2 土壤有機(jī)質(zhì)對鎘污染土壤修復(fù)影響機(jī)制

有機(jī)質(zhì)與鎘存在強(qiáng)烈的空間集群特征，能與鎘通過離子交換、吸附、螯合、絮凝、沉淀等一系列反應(yīng)，形成難溶的絮凝態(tài)物質(zhì)， 對鎘污染土壤修復(fù)影響機(jī)制可分為環(huán)境化學(xué)機(jī)制和生理生化機(jī)制兩種。 前者主要是有機(jī)質(zhì)通過改變土壤負(fù)電荷量、pH 值等土壤理化性質(zhì)，以提高土壤對鎘的吸附作用，降低土壤對鎘的解析能力，使鎘被吸附到土壤內(nèi)部或表面，增強(qiáng)土壤對鎘的固持能力；后者是土壤有機(jī)質(zhì)絡(luò)合土壤鎘離子，或直接吸附土壤鎘離子，形成穩(wěn)定的金屬螯合物，降低鎘在土壤中的生物有效性和可遷移性， 達(dá)到固定土壤鎘的目的。其中，有機(jī)質(zhì)對鎘污染土壤修復(fù)的影響機(jī)制主要包括其對土壤理化性質(zhì)、 對鎘在土壤中穩(wěn)定化與生物有效性等方面的影響。

（1）土壤有機(jī)質(zhì)對土壤理化性質(zhì)的影響

土壤有機(jī)質(zhì)通過改變土壤 pH 和 Eh， 促進(jìn)有機(jī)碳、CEC 含量變化來改變土壤性質(zhì)，改善土壤吸收性能，影響重金屬的沉淀 - 溶解平衡。 對于長期施用有機(jī)物料的土壤，重金屬會(huì)向深層土壤遷移，這與土壤中有機(jī)質(zhì)的溶解性和可遷移性密切相關(guān)， 土壤有機(jī)質(zhì)除對土壤鎘具有抑制作用外，還具有“ 激活”效應(yīng)，這是導(dǎo)致土壤有效態(tài)鎘含量大幅提高的主要機(jī)制。 相關(guān)研究表明，向土壤中添加含有機(jī)質(zhì)材料后，通過降低根圍土壤 pH，形成可溶性含鎘有機(jī)螯合物，并被東南景天吸收。

（2）土壤有機(jī)質(zhì)對鎘穩(wěn)定化過程的影響

 土壤有機(jī)質(zhì)對鎘的絡(luò)合作用的影響 

土壤有機(jī)質(zhì)積能使鎘從活性較高向活性較低的賦存形態(tài)轉(zhuǎn)變，降低土壤鎘的離子交換態(tài)和氧化結(jié)合態(tài)，增加鎘的有機(jī)質(zhì)結(jié)合態(tài)。 這是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)中含有大量的羧基、羥基、羰基等官能團(tuán)，作為鎘的載體與鎘離子發(fā)生絡(luò)合、配位反應(yīng)，形成穩(wěn)定的含鎘有機(jī)螯合物，促進(jìn)了鎘在土壤中的生物有效性和可遷移性。機(jī)碳源、菜籽餅和豬糞等有機(jī)物料的施用能夠提高土壤中 DTPA- Cd濃度， 與水稻地上部生物量和重金屬積累總量呈顯著負(fù)相關(guān)。

土壤有機(jī)質(zhì)對鎘的吸附 - 解析作用的影響

有機(jī)質(zhì)是影響土壤吸附外源鎘的重要影響因子之一，相關(guān)文獻(xiàn)表明， 土壤有機(jī)質(zhì)決定土壤對鎘吸附速率及吸附量，與土壤對鎘的吸附率、土壤鎘含量存在正相關(guān)關(guān)系，能和重金屬離子產(chǎn)生不同類型的反應(yīng)。有機(jī)質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)越大，對鎘的吸附效果越好，相關(guān)研究表明不同類型土壤對鎘離子的吸附能力大小為烏柵土 > 黃泥土 >> 紅壤，與有機(jī)質(zhì)含量大小基本一致，在添加同一種 DOM 的前提下，DOM 對 Cd 吸附的抑制作用均為赤紅壤 > 水稻土 > 褐土，而在去除土壤有機(jī)質(zhì)后，土壤對鎘的吸附率均降低，對鎘的吸附行為具有明顯的抑制作用， 這是因?yàn)橛袡C(jī)質(zhì)能通過提高土壤有機(jī)碳的累積，改變土壤表面的負(fù)離子數(shù)量，在表面絡(luò)合、沉淀、離子交換等作用下增加土壤對鎘離子的吸附，形成穩(wěn)定的重金屬 - 顆粒態(tài)有機(jī)質(zhì)復(fù)合體。 土壤有機(jī)質(zhì)還能打破重金屬離子在土壤中的沉淀 - 溶解平衡，分解土壤中的礦物，解析出重金屬離子 ， 這是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)溶解后與土壤中鎘離子產(chǎn)生競爭，減少了土壤對鎘離子的吸附點(diǎn)位數(shù)量，降低了土壤對鎘離子的吸附能力，導(dǎo)致鎘離子的淋出。

土壤有機(jī)質(zhì)對鎘生物有效性的影響 

土壤有機(jī)質(zhì)會(huì)降低鎘在土壤中的生物有效性。 土壤有機(jī)質(zhì)通過提高土壤有機(jī)碳含量等方式， 既能促進(jìn)微生物增長，減輕鎘對土壤微生物危害，又能降低鎘對蝸牛的生物毒害，降低外源鎘在土壤中的可遷移性和生物有效性。土壤有機(jī)質(zhì)會(huì)促進(jìn)植物對鎘吸收、輸送、貯存能力，這是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)中含有大量官能團(tuán)，能與鎘離子發(fā)生配位、 絡(luò)合等作用， 形成穩(wěn)定含鎘有機(jī)螯合物，被植物根系細(xì)胞吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)輸送，積累在莖葉部，降低鎘對植物的生物毒害，還能提高高粱的生物量，促進(jìn)高粱植物對鎘的根部固定。 泥炭土、雞糞等含量較大的有機(jī)質(zhì)分別能降低甜瓜對鎘的吸附、 有效地降低小麥組織 50%的鎘含量，促進(jìn)小麥生長；油菜籽殘渣 會(huì)降低活性鎘含量約 5% ~ 14%，濱藜葉部含鎘量從 1.4 mg kg^{- 1} 降低至 0.6 mg  kg^{- 1}，促進(jìn)了濱藜的生長；家禽糞便堆肥會(huì)緩解鎘對小白菜的毒害， 促進(jìn)小白菜的生長；Wu 等種植油菜 - 堆肥后，再種植水稻，降低了水稻的鎘含量約 46% ~ 80%。

（3）土壤有機(jī)質(zhì)對鎘污染土壤修復(fù)作用的影響因子

 pH

鎘在土壤中的釋放能力隨著pH值下降而增加，影響鎘在土壤中的濃度。 鎘的生物毒性與pH 密切相關(guān)，存在一定空間相關(guān)性。土壤酸化會(huì)加速鎘在土壤中的可移動(dòng)性，影響深層土壤。鎘對 pH值變化極為敏感，短期的土壤酸化會(huì)降低土壤有機(jī)質(zhì)的含量，降低土壤對重金屬的吸附能力。 當(dāng) pH < 6時(shí)，會(huì)增大土壤對鎘的釋放能力，促進(jìn)鎘在土壤中的遷移能力。 當(dāng) pH ≤ 5 時(shí)，H 與土壤有機(jī)質(zhì)中的絡(luò)合點(diǎn)位有較大的親合力， 促進(jìn)重金屬離子與土壤有機(jī)質(zhì)形成穩(wěn)定的重金屬有機(jī)螯合物， 降低重金屬在土壤中的生物有效性； 當(dāng) pH ≥ 4 時(shí)， 土壤有機(jī)質(zhì)會(huì)活化鎘離子，促進(jìn)鎘離子在土壤中的遷移。 一般情況下，有機(jī)重金屬螯合物的穩(wěn)定性也隨 pH 值的增加而增加。 在今后添加土壤有機(jī)質(zhì)時(shí)， 可通過調(diào)節(jié)土壤的 pH 值大小來調(diào)控土壤對鎘離子的吸附能力， 影響土壤有機(jī)金屬絡(luò)合物的形成，調(diào)節(jié)重金屬在土壤中的行為。

 土壤粘粒質(zhì)量分?jǐn)?shù) 

土壤自身性質(zhì)如粘粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)會(huì)影響土壤對鎘離子的吸附， 土壤粘粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)越高，粘粒礦化組分越大，土壤對鎘的吸附速率越低，相關(guān)研究表明，不同類型土壤對Cd²⁺的吸附能力大小為： 黑龍江黑土 >蒙古灌溉土 >湖北新洲潮土 >湖北咸寧紅壤。

 根際微生物 

根系是微生物生長旺盛的區(qū)域 ，也是植物體直接接觸土壤和吸收土壤重金屬的主要器官， 植物通過與植物共生的微生物自身代謝活動(dòng)或分泌物來溶解或轉(zhuǎn)化活性較低的賦存形態(tài) Cd， 提高 Cd在土壤中的生物有效性，促進(jìn)根系對 Cd 的吸收、積累和轉(zhuǎn)運(yùn)。這是因?yàn)橥寥牢⑸锬芡ㄟ^分泌有機(jī)酸，降低土壤 p H，與土壤重金屬絡(luò)合或螯合作用，能被植物吸收、轉(zhuǎn)運(yùn)，達(dá)到轉(zhuǎn)移修復(fù)土壤鎘污染的效果。

有機(jī)物粒徑及含量 

有機(jī)物粒徑大小、含量會(huì)影響土壤對鎘的富集程度。有機(jī)物粒徑越小，對鎘離子的富集程度就越大。 探究有機(jī)質(zhì)不同粒徑對重金屬富集程度表明， 粒徑較小的有機(jī)物對重金屬的富集效果高于粒徑較大的有機(jī)物， 對鎘富集系數(shù)分別為 1.4 ~ 3.2、2.7 ~ 7.8。 土壤有機(jī)物中有機(jī)質(zhì)含量高低會(huì)影響對重金屬在土壤中的賦存形態(tài)， 有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘是可溶態(tài)鎘的主要成分， 有機(jī)質(zhì)能產(chǎn)生很多有機(jī)結(jié)合位點(diǎn)與鎘結(jié)合。 有機(jī)物中有機(jī)質(zhì)含量與有機(jī)結(jié)合態(tài)鎘存在正相關(guān)關(guān)系， 與碳酸鹽結(jié)合態(tài)鎘存在負(fù)相關(guān)關(guān)系，當(dāng)有機(jī)物含量減少時(shí)，會(huì)促進(jìn)水溶態(tài)鎘含量的增加。

 土壤有機(jī)質(zhì)的溶解性

由于土壤有機(jī)質(zhì)對重金屬的作用方式極為復(fù)雜，可通過物化分組、生物穩(wěn)定性等方式分組，本文主要探討以土壤有機(jī)質(zhì)極性類型將土壤有機(jī)質(zhì)分為疏水有機(jī)質(zhì)和可溶解有機(jī)質(zhì)兩部分。土壤有機(jī)質(zhì)溶解會(huì)促進(jìn)有機(jī)重金屬螯合物的產(chǎn)生。水溶性有機(jī)質(zhì)是有機(jī)質(zhì)最活躍組分，有中性水溶、酸溶、堿溶有機(jī)質(zhì)，可通過動(dòng)植物殘?bào)w、排泄物等提取出來，備受環(huán)境科學(xué)及土壤科學(xué)家關(guān)注。 溶解性有機(jī)質(zhì)主要通過增加土壤有機(jī)碳，促進(jìn)鎘在土壤中的可遷移性]，增加水溶性鎘。 如藤菜對鎘的吸收量會(huì)隨水溶性有機(jī)質(zhì)體積、含量的增加而增加，提高鎘的活性。 在稻稈和底泥中水溶性有機(jī)質(zhì)對鎘吸附 -解析作用研究中得出， 稻稈和底泥中的水溶性有機(jī)質(zhì)會(huì)降低土 壤 對 鎘 的 最 大 吸 附 量 和 吸 附 效 率，降 低 范 圍 為17.3% ~ 93.9%，這與 Wong 等探究污泥溶解性有機(jī)質(zhì)對鎘的吸附量影響效果基本一致。生物殘?bào)w、排泄物的腐殖化程度高，對鎘的吸附能力較強(qiáng)。馬羊糞、家糞中的可溶性有機(jī)質(zhì)在低劑量的情況下會(huì)降低鎘對地下水的危害，降低鎘浸出風(fēng)險(xiǎn)。在紫色土和黃壤土分別添加由稻草、豬糞提取的水溶性有機(jī)質(zhì)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，在紫色土、黃壤中，稻草水溶性有機(jī)質(zhì)明顯地抑制了鎘的吸附；而豬糞水溶性有機(jī)質(zhì)對鎘的吸附有促進(jìn)作用。

3 土壤有機(jī)質(zhì)工程性應(yīng)用存在的問題

不同來源的有機(jī)質(zhì)對鎘的吸附行為影響各不相 同 ， 一是可溶性或顆粒性有機(jī)質(zhì)會(huì)增強(qiáng)鎘在土壤中的活性，降低土壤對鎘吸附，促進(jìn)鎘在土壤中的生物有效性，具有一定的活化效應(yīng)；另一種現(xiàn)象是有機(jī)質(zhì)本身含有或可分解產(chǎn)生胡敏酸和胡敏素， 通過絡(luò)合反應(yīng)與鎘離子生成穩(wěn)定絡(luò)合物，將鎘固定在土壤中，降低鎘在土壤中的生物有效性，達(dá)到鈍化效果。大多數(shù)鎘污染土壤類型為復(fù)合重金屬污染， 往往會(huì)添加生石灰等堿性物質(zhì)或者含磷物質(zhì)來鈍化修復(fù)復(fù)合重金屬污染土壤，當(dāng)該以鎘為主的重金屬污染土壤含有機(jī)質(zhì)較時(shí)， 就要考慮生石灰等堿性物質(zhì)的用量， 這是因?yàn)樘砑邮沂?/span>等堿性物質(zhì)后，會(huì)導(dǎo)致土壤溶液中可溶性有機(jī)碳含量升高，增大可溶性的重金屬有機(jī)質(zhì)絡(luò)合物，促進(jìn)鎘在土壤中的淋溶作用；復(fù)合使用含磷材料時(shí)應(yīng)當(dāng)注意土壤 pH 值情況，當(dāng) pH<4 時(shí)，土壤有機(jī)質(zhì)含量較高會(huì)嚴(yán)重阻礙氯磷鉛石的形成， 這是因?yàn)橥寥烙袡C(jī)質(zhì)會(huì)富集在氯磷鉛石種晶的表面，削弱晶體的生長，降低了含磷材料對鉛、鋅、鎘等重金屬的修復(fù)效果。

土壤有機(jī)質(zhì)是 N、P 等營養(yǎng)元素向水體遷移的重要載體， 是水體藻類、 微生物生長的重要生物能源物質(zhì)。 沉積物中的有機(jī)質(zhì)與磷的生物地球化學(xué)循環(huán)密切相關(guān)，土壤對鎘的解析量隨著磷含量的增加而增加；可溶性有機(jī)質(zhì)作為分散劑能影響水中懸浮物絮凝沉降過程，改變水體顏色和降低水質(zhì)，根據(jù)自身及分解產(chǎn)物以不同途徑方式影響土壤對 N、P 等營養(yǎng)元素的吸附能力，引發(fā)湖泊富營養(yǎng)化問題。

4 結(jié)論

土壤有機(jī)質(zhì)因?qū)︽k污染土壤修復(fù)影響效果較好而被廣泛應(yīng)用， 對鎘污染土壤修復(fù)作用影響機(jī)制主要包括其對土壤理化性質(zhì)、 對鎘在土壤中的穩(wěn)定化過程和生物有效性等方面的影響。 在土壤有機(jī)質(zhì)的工程應(yīng)用過程中要考慮 pH、有機(jī)物料顆粒粒徑、用量、溶解性等影響因子，避免土壤自身對有機(jī)質(zhì)的影響，對地下水富營養(yǎng)化及其它重金屬生物有效性的影響， 復(fù)合使用含堿物質(zhì)和含磷材料時(shí)還要注意土壤有機(jī)質(zhì)含量。 土壤有機(jī)質(zhì)對土壤重金屬有效性的研究結(jié)果仍存在較大的分歧， 在今后探究有機(jī)質(zhì)對鎘污染土壤作用影響機(jī)制可通過配合同位素技術(shù)，更系統(tǒng)地了解土壤有機(jī)質(zhì)對鎘在土壤 - 植物系統(tǒng)的變化規(guī)律和影響機(jī)制，為提高鎘污染土壤修復(fù)效率等方面研究提供新的指導(dǎo)和方向。