摘要：利用鎘污染土壤修復(fù)生物質(zhì)能源是解決環(huán)境問(wèn)題和能源問(wèn)題的新途徑。其中鎘作為植物非必需元素，在生物圈中的移動(dòng)性較強(qiáng)，對(duì)土壤造成的危害很大。本文在我國(guó)重金屬污染嚴(yán)重的基礎(chǔ)上，對(duì)植物修復(fù)技術(shù)及其應(yīng)用的鎘污染土壤進(jìn)行了討論，分析了鎘污染土壤修復(fù)植物的能源利用潛力，闡釋了利用植物修復(fù)土壤的鎘污染問(wèn)題。

關(guān)鍵詞：土壤鎘污染；污染特征；植物修復(fù)

1土壤鎘污染特征

1.1鎘在土壤中的行為特征

鎘作為一種特殊的稀有元素，其中沒(méi)有被污染土壤中的鎘則來(lái)源于土壤母質(zhì)。在高酸堿度土壤中，特別是在含有碳酸鈣的土壤中，鎘的活性會(huì)偏低，不會(huì)經(jīng)常移動(dòng)，但是往往在含酸的土壤中鎘的靈活性和毒性會(huì)進(jìn)一步加強(qiáng)。而且，土壤氧化還原反應(yīng)對(duì)鎘的活性也有至關(guān)重要的作用。例如，當(dāng)土壤被水沖沒(méi)時(shí)，就會(huì)恢復(fù)到原狀，這時(shí)其中的鐵錳離子將會(huì)大幅度減少，降低鎘的活性。土壤中鎘的變化對(duì)其活性和植物有效性有顯著的影響，土壤中的鎘可分為殘態(tài)、水溶態(tài)、交換態(tài)、還原態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)等，鎘的眾多變化狀態(tài)之中碳酸鹽的結(jié)合狀態(tài)與交換態(tài)在植物中對(duì)鎘的吸收效果最為顯著。

1.2土壤鎘污染狀況

目前，廢氣的擴(kuò)散，工業(yè)廢水的排放，還有將含鎘的廢水用來(lái)灌溉農(nóng)田是導(dǎo)致土壤中含鎘的重要原因。在我國(guó)鎘污染存在的地區(qū)范圍廣大，依據(jù)我國(guó)農(nóng)業(yè)部門的監(jiān)測(cè)結(jié)果，處于污染水灌溉地區(qū)的土壤的含鎘量比較多，污染程度較高，含重金屬量的面積達(dá)到一半以上，同時(shí)造成農(nóng)產(chǎn)品中的含鎘量存在著超標(biāo)現(xiàn)象。當(dāng)今，在我國(guó)的各大城市之中耕地面積中都有鎘的存在，對(duì)城市的耕地造成了嚴(yán)重的侵害。

2 鎘污染土壤的植物修復(fù)

2.1吸收鎘的植物

目前植物研究人員開(kāi)展了一系列的含鎘植物的研究，通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，在眾多的植物當(dāng)中遏藍(lán)菜是最常見(jiàn)的能夠吸收鎘的植物。面臨著土壤被鎘污染的現(xiàn)狀，研究人員開(kāi)展了解決土壤中含鎘的探究。從實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)植物在土地里的含金屬量、植物生長(zhǎng)速度以及生物量對(duì)植物修復(fù)效果有關(guān)。譬如，分析遏藍(lán)菜得到，其外觀為蓮座狀，生長(zhǎng)的速度慢，生物量小，因此，大量的學(xué)者判斷遏藍(lán)菜的修復(fù)能力不能用于到的鎘污染嚴(yán)重的土壤之中。相比較而言，印度薺菜作為一種生長(zhǎng)速度較快且生物量大的含鎘植物，在條件相等的情況之下，印度薺菜的生物量能夠達(dá)到遏藍(lán)菜的幾倍，不僅對(duì)鎘的吸收量大，而且具有較強(qiáng)的凈化土地能力，這些都是遏藍(lán)菜無(wú)法匹敵的。我國(guó)研究人員通過(guò)溫室培養(yǎng)印度薺菜發(fā)現(xiàn)，土壤中鎘處理濃度越高，印度薺菜吸收鎘的量越大。但是印度薺菜一般生長(zhǎng)印度地區(qū)，能夠在中國(guó)的生長(zhǎng)面積量較小。

通過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，十字花科的蕓薹類的較多植物都擁有吸收鎘的能力。例如，我國(guó)農(nóng)村的油菜，就隸屬于這種植物，而且有部分的油菜種類所擁有凈化鎘土壤的能力強(qiáng)于印度薺菜，譬如“溪口花籽”。解決我國(guó)的土壤鎘污染問(wèn)題，管理部門通過(guò)實(shí)踐研究出植物的特征，為土壤修復(fù)提供事實(shí)依據(jù)。結(jié)合研究成果，將油菜進(jìn)行合理科學(xué)地大面積種植，進(jìn)而改善我國(guó)的土壤鎘污染問(wèn)題。

2.2吸收鎘植物的修復(fù)原理

大多數(shù)吸收過(guò)鎘的植物都具有很強(qiáng)的吸收和積累重金屬的能力，比如在重金屬含量極高的情況下或者含量低的情況下，它所吸收的金屬含量也比沒(méi)有被污染的植物高出許多倍。鎘污染植物可以大幅度地吸收金屬，并不會(huì)在高濃度下中毒，這取決于它們有效吸收、運(yùn)輸和分解根系的能力。

2.3植物對(duì)鎘的吸收

大多數(shù)植物都可以通過(guò)土壤中的有機(jī)物來(lái)調(diào)節(jié)適應(yīng)自己生長(zhǎng)的根部環(huán)境，可以增強(qiáng)對(duì)有機(jī)物的充分利用。同時(shí)，植物根部釋放所分泌的有機(jī)物與根部進(jìn)一步酸化是不同的兩個(gè)方面。因?yàn)橹参锔克置诔鰜?lái)的各種有機(jī)物，其中有機(jī)酸對(duì)吸收重金屬有著突出的作用，從而能夠進(jìn)一步酸化土壤的根部，由此可見(jiàn)，植物根部土壤的酸化與植物根部所分泌出來(lái)的各種有機(jī)物有著不可分割的關(guān)系。除此之外，還有大量研究結(jié)果表明，根部酸化并不是影響植物吸收重金屬的主要因素，所以大多數(shù)植物根部土壤的酸化并不會(huì)影響對(duì)鎘的吸收也就不會(huì)是造成鎘污染的主要因素。

3植物修復(fù)的功能

3.1將植物進(jìn)一步處理為氣體燃料

生物質(zhì)和各種氣化劑通過(guò)化學(xué)反應(yīng)可以將其中的可燃部分進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w。除此之外，也能對(duì)其進(jìn)行微生物的轉(zhuǎn)化，讓其變成可利用的沼氣。由生物質(zhì)制成的氣態(tài)燃料可以用來(lái)照明，也可以代替其他燃料。據(jù)研究表明，把沼氣作為燃料的電站設(shè)備和技術(shù)都簡(jiǎn)單，且便于維護(hù)和管理。最重要的是比一般的水電站的造價(jià)低，這樣一來(lái)就可以大幅度地減少成本投入，增加利潤(rùn)。

3.2將植物進(jìn)一步處理為液體燃料

對(duì)植物進(jìn)行液化可以從中提取原料來(lái)制取柴油、甲醇、乙醇等燃料，且這項(xiàng)技術(shù)地應(yīng)用范圍及其廣泛，國(guó)內(nèi)外都適用。通常情況下，制取乙醇的原始成本極高，所以從中謀取的利潤(rùn)比一般的液體燃料要低得多。這時(shí)，對(duì)制取乙醇的原料選擇就變得十分重要。而通過(guò)進(jìn)一步修復(fù)被鎘污染的植物可以降低制取乙醇的成本，這樣一來(lái)就可以利用鎘污染植物來(lái)大面積制取乙醇來(lái)賺取利潤(rùn)，同時(shí)也做到了對(duì)污染植物的充分利用，正所謂兩全其美。除此之外，在一些特別的植物中含油量很高，也可以作為柴油的生產(chǎn)原料。由此可見(jiàn)，將植物轉(zhuǎn)化為液體燃料可以降低許多制作液體燃料的成本來(lái)保證利潤(rùn)的謀取。

3.3將植物進(jìn)一步處理為固體燃料

將鎘污染植物進(jìn)行粉碎，例如稻草、秸稈、果殼、木屑等，變成粒狀，棒狀或者塊狀的成型燃料。這樣固化得到的燃料相較于一般的固體燃料具有體積小，密度高的優(yōu)點(diǎn)，而且燃燒時(shí)的溫度較高，火力也更加持久，排放出的污染氣體也較低。另外，將這種燃料通過(guò)炭化可以變成化工以及冶金等行業(yè)的添加劑和還原劑。這樣不僅可以解決大面積鎘污染植物的問(wèn)題，也可以為某些行業(yè)提供能源，提高了資源的利用率。

3.4植物修復(fù)的優(yōu)點(diǎn)

植物修復(fù)后的能源具有灰分較低、燃燒容易、再生能力強(qiáng)、污染少的優(yōu)點(diǎn)。利用各種先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)能夠?qū)⑽廴竞蟮闹参镛D(zhuǎn)化成各種可利用的能源，從而可以減少對(duì)有限資源的依賴，做到資源替代。不僅是被鎘污染之后的植物，而且鎘污染土壤也十分有利用價(jià)值。被污染后的土壤在修復(fù)之前，要過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間才能在上面種植其他植物以保證植物食用的安全性。但是在上面種植生長(zhǎng)周期較短且生物量很大的植物，可以將其中大量的鎘提取出來(lái)，這樣一來(lái)不僅可以修復(fù)土壤也可以為其他行業(yè)提供制取工業(yè)資源的原料。

結(jié)束語(yǔ)

當(dāng)前我國(guó)的環(huán)境污染問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重，隨著重金屬污染的范圍日益擴(kuò)大，我國(guó)可利用土壤的面積急劇下降，尤其是鎘污染的問(wèn)題最為嚴(yán)峻，所以治理被鎘污染過(guò)后的土壤問(wèn)題就成了目前的首要任務(wù)。我國(guó)植物種類繁多，領(lǐng)土面積廣大為治理鎘污染研究奠定了良好的基礎(chǔ)，另一方面隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，相信治理鎘污染土壤的問(wèn)題將會(huì)很快得到解決。還要倡導(dǎo)人們保護(hù)環(huán)境，為了解決環(huán)境問(wèn)題提供較多的案例。