环境中重金属元素镉
概 况
镉污染现状
镉削减措施
研究趋势
我国土壤镉污染现状
? 我国有关农田 Cd污染的调查工作是 20世纪 70年代
中、后期开始的,但至今未见 Cd污染总体状况的
资料报道。何电源等 (1991)在 1987— 1990年间对
湖南省的农田污染状况进行了调查。结果发现,
农田 Cd污染主要来源于工矿企业排放的废气和废
水,在各类 Cd污染农田中 5%～ 10%的面积减产严
重。 90年代初,我国污灌农田已扩大到 1.4× 106公
顷。
续上：
?Cd污染耕地涉及 11个省市的 25个地区,每年
生产镉米 (是指Ｃｄ含量超过ｍｇ /ｋｇ的糙
米,长期食用会引起骨痛病 )5.0× 107ｋｇ。
?如沈阳市张士灌区因污灌使 2533公顷农田
遭受Ｃｄ污染 (土壤Ｃｄ含量 ≥1.0ｍｇ /ｋｇ ),
其中严重污染面积 (可能产生的稻米Ｃｄ含
量 ≥1.0ｍｇ /ｋｇ的农田 )占 13%。 另外,作物
受Ｃｄ污染导致“镉米”的地区还有,上海
的沙川灌区、广东的广州和韶关地区、广
西的阳朔、湖南的衡阳等。
1 土壤中 Cd的来源,含量及分布
?Cd是一种稀有分散元素。
?地壳中镉平均量 0.15 mg/kg。
?未污染土壤中 Cd主要来源于其成土母质。
?在世界范围内,土壤中 Cd的含量范围为
0.01～ 2mg/kg，中值为 0.35mg/kg。
?日本和英国土壤的背景值分别为
0.413mg/kg和 0.62mg/kg,
?我国土壤的背景值为 0.017～ 0.33mg/kg。
1.1主要地球贮库中镉的含量
及残留时间
几类岩石中镉
?沉积岩 1.167mg/kg;皂土 1.4;泥灰岩 2.6
?变质岩 0.46mg/kg; 石榴石片岩 1
?火成岩 <0.22mg/kg；玄武岩 0.22
主要矿物中的镉
?闪锌矿 2%；
?硫镉矿、方硫镉矿 77.8%；
?氧化镉矿 87.5%；
?菱镉矿 65.18%；
?其它矿类几 ~几千 mg/kg。
农业土壤中镉的输入与输出
1.2典型农业土壤中镉的含量
我国不同类型土壤中镉含量
1棕壤； 2褐土； 3黄棕壤； 4棕色石灰土；
5红色石灰土
部分国家和地区土壤镉标准
稻草样本重金属含量抽查 mg/kg
采 样 地 址 P b Cd Hg As
宁化下沙 4.53 0.68 0.24 1.74
永安三星 2.24 0.78 0.09 3.62
明 溪 夏阳 2, 0 2 0.45 / 1.91
泰 宁 大 田 2,34 0.34 0.10 0.53
尤溪 洋 中 梅 峰 1,88 0.23 0.10 0.20
白云石粉中重金属含量 mg/kg
As Hg Cd Pb
98 宁化泉上 0, 3 6 3 0, 0 5 3 0, 2 3 1, 5 5
99 建宁溪源 0, 3 1 7 0, 0 9 7 0, 3 3 0, 9 8
施磷带来镉污染
部分国家和地区磷矿（肥）镉含量
1.3我国烟田土壤重金属含量 mg/kg变幅
Cd Pb As Hg Se
平 均 数 0, 7 2 4 5 4, 3 8 3, 7 3 0, 1 2 0, 2 8
变 幅 0, 1 3 - 8, 0 7 1 8, 6 - 152 0, 6 - 1 2, 5 0, 0 1 - 1, 2 8 0, 1 2 - 0, 7 3
G B 2, 3 < 0, 3, < 0, 6 < 2 5 0, 500 < 2 5, < 3 0 < 0, 5, < 1, 5
1.4镉在土壤层次中的分布
? 同一类土壤中，重金属在土壤层次中的分布是表层 >>
中下层。这主要由于有表层生物富集或外来废物污染
（污灌、污施等）引起。施用化肥、农药也会造成 Cd
的污染。
? 据调查,广州市施用磷肥、石灰的 Cd含量为 2～ 3mg/kg,
而澳大利亚施用的过磷酸钙含 Cd达 38～ 48mg/kg 。
? 在沈阳张士灌区土壤中,经污灌进入土壤中的 Cd的
56.33%累积于土壤的表层,去表土 15cm,可使稻米中的
Cd下降 50%。
镉在土壤层次中的分布
土壤中重金属的形态
?土壤中重金属的形态分为,
?可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化物结
合态、有机硫化物态和残留态。形态
受土壤组分及其土壤化学行为影响,各
形态之间处于动态平衡中。
?研究结果表明,随着土壤总 Cd含量增加,
残渣态百分率减少,交换态百分率显著
上升,这说明土壤 Cd污染越重,非残渣态
的相对含量越高,将相对增加 Cd的毒性。
土壤中重金属镉的形态及关系
2 Cd在植物体内的积累、分布
?2.1积累
? 不同植物对 Cd的吸收、积累效应差异很大。木本
植物对土壤中 Cd的生物积累较高,；有些蕨类其
叶部 Cd含量可高达 1200mg/kg,是富集 Cd最强的植
物类型之一。水稻等大田农作物也易吸收土壤中
的 Cd。有报道,当土壤含 Cd量为 2.21mg/kg时,糙米
中 Cd即达 2.64mg/kg。而国家食品卫生标准规定
大米中镉允许量为：小于或等于 0.2mg/kg(GB-
238-84)。
2.2分布
?水稻的根、茎叶、糙米中 Cd的比例为
80∶ 5∶ 1,
?而杨树则可将根部吸收 Cd的一半运转
至地上部。
?一般来说,Cd在植物体内的分布是根 >
茎 >叶 >籽实。 Cd集中在根部可能与 Cd
和根内蛋白质、糖、核酸等有机物化
合成为稳定的大分子或不溶性有机大
分子而沉积下来有关。
镉在植物体内的分布
作物不同部位镉的分布
我国烟叶中 5元素含量及变幅
单位,mg/kg
Cd Pb As Hg Se
上 2.0 9 4.0 5 0.2 67 0.0 66 0.0 94
变 幅 0.3 3 - 5.4 0.9 4 - 10,56 0.0 6 - 1.2 6 0.0 2 - 0.4 32 0.0 05 - 0.8 6
中 2.6 5 5.0 9 0.4 48 0.0 72 0.1 2
变 幅 0.3 7 - 6.9 7 0.9 8 - 1 1.9 5 0.0 06 - 0.8 7
下 5.6 6 7.4 2 0.4 62 0.0 53 0.1 72
变 幅 2.1 5 - 6.4 7 3.6 4 - 12,8 0.2 5 - 1.3 1 0.0 32 - 0.0 8 0.0 44 - 0.8
全国平均 2.5 6 4.9 4 0.3 75 0.0 67 0.1 19
Cd在细胞中的分布
?近十来年不少学者研究报道,根所吸收的重
金属中有 70%～ 90%累集在根尖细胞壁上 。
杨居荣等 1993年的研究表明,Cd在黄瓜, 菠
菜中的可溶成分所占比例较大,为 45%～
69%,沉积于细胞壁的成分占 2.5%～ 21.0%,
而 Pb有 77%～ 89%沉积于细胞壁上,可溶成
分只占 0.2%～ 3.8%。
3 Cd对植物生长的影响
?3.1Cd毒害症状：生长迟缓, 植株矮小,
退绿, 产量下降等 。 例如,大麦受 Cd污
染后,种子的萌发率, 根生长速率下降,
且随处理浓度增大和时间延长而加剧 。
Cd对植物生长的影响,还与生长发育的
时期有关 。 例如,在水稻幼穗分化之
前,Cd主要降低光合力；在幼穗分化至
抽穗期,主要抑制生殖器官分化,造成颖
花败育；抽穗期后,Cd则主要干扰体内
营养物质的迁移和再分配 。
3.2 Cd对细胞分裂的影响及遗传毒害
?Cd能引起细胞分裂出现障碍或不正常
分裂,表现为细胞分裂周期延长,产生染
色体断裂、畸变、粘连和液化等。
?Cd能与带负电的核酸结合,破坏核仁结
构,抑制 DNase和 RNase活性,并使植物体
DNA合成受阻。
3.3 Cd对植物细胞结构的影响
?低浓度的 Cd可使叶绿体基粒垛叠减少,
线粒体内腔嵴突减少或消失 ;高浓度的
Cd可使叶绿体垛叠无规律、膜系统溃
解,使线粒体肿胀、溃解。
?叶绿体的破坏与 Cd沉积在类囊体上与
膜上蛋白体结合，破坏叶绿体酶系统
和阻碍叶绿体合成有关。
?线粒体结构的改变是由于 Cd抑制线粒
体膜上 ATP酶的活性所引起。
Cd对植物细胞结构的影响
无 Cd正常细胞 受 Cd害细胞
3.4 Cd对细胞膜透性的影响
?80年代中期以来的一些试验结果表明：
?Cd对细胞膜有严重破坏作用,使得细胞膜透
性增加。植物细胞膜透性与 Cd浓度呈极显
著正相关。
?Cd导致膜脂过氧化加剧 。
3.5 Cd对植物体保护酶活性的影响
?超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶
(POD)和过氧化氢酶 (CAT)是植物适应
逆境胁迫的重要酶类,被统称为植物保
护酶系统。当植物受 Cd污染后,Cd污染
可引起 SOD,POD和 CAT活性下降。
?Cd对植物的伤害是多方面的,相应地植
物采取多方面的策略来抵抗或减弱 Cd
胁迫的程度,如固定化、区域化及合成
植物螯合肽、金属硫蛋白、应激蛋白、
应激乙烯等。
土壤镉与大米镉的关系
镉对人体的毒性
?粮食作物是镉进入食物链的主要途径，
土壤镉与米中镉有良好的正相关，因
而土壤镉污染产生的影响是全球性的。
镉是一种积累性毒素，人体肾皮质是
镉作用的靶器官。肾皮质镉浓度达到
200mg/kg时，会引起多种症状的肾机
能失调，如肾小管坏死，蛋白尿症等。
2镉污染的削减措施
1化控途径
2生控途径
3农业措施
4工程及其它措施
1化学控镉
1 化控途径
1, 1 施入石硫合剂、硫化钠可与土中镉形成 Cd S 沉淀。施
入还原物如堆厩肥、稻草及其它 有机物结合浇灌水，促
使土壤还原从而提高 Cd 的不溶性，同时可增加有机物对
镉的吸附，减少作物对镉的吸收。
1, 2 非金属矿如膨润土、合成沸石，施入量为土重 0, 1 % -
1%,叶内镉浓度削减 60% - 88 % 。
1, 3 喷施二硝基酚镉抑制剂，结合淹水排水，米镉可由
1.1 m g/ k g,下降到 0.4 m g/ k g, 降低 64% 。
1.4 用硫酸锌可拮抗抑制镉的吸收。
1, 5 对酸性土，施用石灰、高炉渣、粉煤 灰，提高土壤 pH,
降低重金属的溶解，减少植物吸收。
1, 6 0, 1 2 5 m ol 浓度的 E DT A, 丙二酸浇灌根 可使作物内镉
比对照下降 20% - 30% 。
1.7 腐植酸通过絮凝络合可使土、水体中的重金属显著降
低，并可加大镉从土壤中流失。
施石灰对土壤中水溶态镉的影响
施石灰对土壤中交换态镉的影响
有机酸对镉毒害的抑制
有机酸对镉毒害的抑制
2生物控镉
2.1富镉苋科作物 （ 野生苋 ） 富集镉的能力特
强, 种一季可使土壤镉下降 29.49mg/m2。
2.2绿肥植物无叶紫花苕子能富集 Pb,Zn; 香
根草, 苎麻对土镉的吸收力很强 。
收获后不要还田，要集中消毁。
世界各地发现的重金属超积累植物
几种异常积累植物外观
几种异常积累植物外观
利用苎麻改良镉污染农田
利用苎麻改良镉污染农田
利用植物根系削减水体中镉
? 植物在水体中对镉的积累效果明显优于在土壤中
的积累效果。 David E 注意到利用普通作物的根
过滤作用,将向日葵浸入实验水体中仅 24h，水
体中镉浓度可由 1000ug/L 降低到 200ug/L，显示
出利用植物根部可快速削减水体中毒害性重金属
元素镉。
利用植物根系削减水体中镉
利用植物根系削减水体中镉
3农业措施
3.1源头控制, 重类金属污染的主要源头之一是矿
质肥 （ 尤其磷肥 ） 和劣质农业化学品 （ 含有的农
药 ）, 因而对新来源的磷肥等农业化学品要把好
源头检测关 。
3.2增施优质有机肥提高土壤环境容量, 有机质可
增加土壤胶体对污染物的吸附吸收能力 。 在淹水
还原条件下, 可促使镉还原, 减少毒性 。
3.3品种选择, 不同品种对重金属吸收差别很大,
可选用对镉亲合力小的新品种 。
3.4培植扩大根系统,加大根系截获量,收获后全层清
理根系,将有效削减土壤中镉量 。
3.5加深耕层,还可以让镉从土壤向下层淋失。
4工程及其它措施
电化学措施
客土措施
规避措施等等
镉污染土壤生物修复展望 1
?应用现代生物技术将超积累植物的相
关基因克隆,然后转移到生物量较大的
植物或作物体内,培养出新的超积累植
物品种,将其应用到污染土壤的修复上,
必将大大提高对污染土壤的修复能力,
减少重金属在食物链中的积累。
镉污染土壤生物修复展望 2
? 与超积累植物相反,筛选以体外抗性为主导机制
的重金属排异植物,特别是农作物,减少其向可食
用部位转移,降低在食物链中的数量,对于人类寻
找既对污染物有较高的抗性,又能保证生物产品
具有较高的安全性的作物种,这将为污染土壤的
再利用提供一种崭新的途径。
镉污染土壤生物修复展望 3
?化害为利、以毒攻毒，新物质开发利
用
本讲小结：
? 1本讲叙述了环境中尤其土壤植物系统中重金属镉的含
量、形态及分布。由于有生物富集，在生物量集中区，
镉分布量较集中；生物小循环使镉在土壤植物系统中积
累增多，人类采矿、冶炼、污灌污施加剧了这一过程。
农业土壤中镉量偏高的所涉范围较大，加强镉削减的研
究意义重大。
? 2对重金属异常积累的植物（作物）及排异植物（作物）
品种的筛选和培育，是减少它们进入食物链的重要途径。
另外应配套切实可行的农艺措施，以削减它们对环境和
人体健康的影响。
思考题
? 重金属镉在土壤植物系统中的分布状况
及其研究意义
概 况
镉污染现状
镉削减措施
研究趋势
我国土壤镉污染现状
? 我国有关农田 Cd污染的调查工作是 20世纪 70年代
中、后期开始的,但至今未见 Cd污染总体状况的
资料报道。何电源等 (1991)在 1987— 1990年间对
湖南省的农田污染状况进行了调查。结果发现,
农田 Cd污染主要来源于工矿企业排放的废气和废
水,在各类 Cd污染农田中 5%～ 10%的面积减产严
重。 90年代初,我国污灌农田已扩大到 1.4× 106公
顷。
续上：
?Cd污染耕地涉及 11个省市的 25个地区,每年
生产镉米 (是指Ｃｄ含量超过ｍｇ /ｋｇ的糙
米,长期食用会引起骨痛病 )5.0× 107ｋｇ。
?如沈阳市张士灌区因污灌使 2533公顷农田
遭受Ｃｄ污染 (土壤Ｃｄ含量 ≥1.0ｍｇ /ｋｇ ),
其中严重污染面积 (可能产生的稻米Ｃｄ含
量 ≥1.0ｍｇ /ｋｇ的农田 )占 13%。 另外,作物
受Ｃｄ污染导致“镉米”的地区还有,上海
的沙川灌区、广东的广州和韶关地区、广
西的阳朔、湖南的衡阳等。
1 土壤中 Cd的来源,含量及分布
?Cd是一种稀有分散元素。
?地壳中镉平均量 0.15 mg/kg。
?未污染土壤中 Cd主要来源于其成土母质。
?在世界范围内,土壤中 Cd的含量范围为
0.01～ 2mg/kg，中值为 0.35mg/kg。
?日本和英国土壤的背景值分别为
0.413mg/kg和 0.62mg/kg,
?我国土壤的背景值为 0.017～ 0.33mg/kg。
1.1主要地球贮库中镉的含量
及残留时间
几类岩石中镉
?沉积岩 1.167mg/kg;皂土 1.4;泥灰岩 2.6
?变质岩 0.46mg/kg; 石榴石片岩 1
?火成岩 <0.22mg/kg；玄武岩 0.22
主要矿物中的镉
?闪锌矿 2%；
?硫镉矿、方硫镉矿 77.8%；
?氧化镉矿 87.5%；
?菱镉矿 65.18%；
?其它矿类几 ~几千 mg/kg。
农业土壤中镉的输入与输出
1.2典型农业土壤中镉的含量
我国不同类型土壤中镉含量
1棕壤； 2褐土； 3黄棕壤； 4棕色石灰土；
5红色石灰土
部分国家和地区土壤镉标准
稻草样本重金属含量抽查 mg/kg
采 样 地 址 P b Cd Hg As
宁化下沙 4.53 0.68 0.24 1.74
永安三星 2.24 0.78 0.09 3.62
明 溪 夏阳 2, 0 2 0.45 / 1.91
泰 宁 大 田 2,34 0.34 0.10 0.53
尤溪 洋 中 梅 峰 1,88 0.23 0.10 0.20
白云石粉中重金属含量 mg/kg
As Hg Cd Pb
98 宁化泉上 0, 3 6 3 0, 0 5 3 0, 2 3 1, 5 5
99 建宁溪源 0, 3 1 7 0, 0 9 7 0, 3 3 0, 9 8
施磷带来镉污染
部分国家和地区磷矿（肥）镉含量
1.3我国烟田土壤重金属含量 mg/kg变幅
Cd Pb As Hg Se
平 均 数 0, 7 2 4 5 4, 3 8 3, 7 3 0, 1 2 0, 2 8
变 幅 0, 1 3 - 8, 0 7 1 8, 6 - 152 0, 6 - 1 2, 5 0, 0 1 - 1, 2 8 0, 1 2 - 0, 7 3
G B 2, 3 < 0, 3, < 0, 6 < 2 5 0, 500 < 2 5, < 3 0 < 0, 5, < 1, 5
1.4镉在土壤层次中的分布
? 同一类土壤中，重金属在土壤层次中的分布是表层 >>
中下层。这主要由于有表层生物富集或外来废物污染
（污灌、污施等）引起。施用化肥、农药也会造成 Cd
的污染。
? 据调查,广州市施用磷肥、石灰的 Cd含量为 2～ 3mg/kg,
而澳大利亚施用的过磷酸钙含 Cd达 38～ 48mg/kg 。
? 在沈阳张士灌区土壤中,经污灌进入土壤中的 Cd的
56.33%累积于土壤的表层,去表土 15cm,可使稻米中的
Cd下降 50%。
镉在土壤层次中的分布
土壤中重金属的形态
?土壤中重金属的形态分为,
?可交换态、碳酸盐态、铁锰氧化物结
合态、有机硫化物态和残留态。形态
受土壤组分及其土壤化学行为影响,各
形态之间处于动态平衡中。
?研究结果表明,随着土壤总 Cd含量增加,
残渣态百分率减少,交换态百分率显著
上升,这说明土壤 Cd污染越重,非残渣态
的相对含量越高,将相对增加 Cd的毒性。
土壤中重金属镉的形态及关系
2 Cd在植物体内的积累、分布
?2.1积累
? 不同植物对 Cd的吸收、积累效应差异很大。木本
植物对土壤中 Cd的生物积累较高,；有些蕨类其
叶部 Cd含量可高达 1200mg/kg,是富集 Cd最强的植
物类型之一。水稻等大田农作物也易吸收土壤中
的 Cd。有报道,当土壤含 Cd量为 2.21mg/kg时,糙米
中 Cd即达 2.64mg/kg。而国家食品卫生标准规定
大米中镉允许量为：小于或等于 0.2mg/kg(GB-
238-84)。
2.2分布
?水稻的根、茎叶、糙米中 Cd的比例为
80∶ 5∶ 1,
?而杨树则可将根部吸收 Cd的一半运转
至地上部。
?一般来说,Cd在植物体内的分布是根 >
茎 >叶 >籽实。 Cd集中在根部可能与 Cd
和根内蛋白质、糖、核酸等有机物化
合成为稳定的大分子或不溶性有机大
分子而沉积下来有关。
镉在植物体内的分布
作物不同部位镉的分布
我国烟叶中 5元素含量及变幅
单位,mg/kg
Cd Pb As Hg Se
上 2.0 9 4.0 5 0.2 67 0.0 66 0.0 94
变 幅 0.3 3 - 5.4 0.9 4 - 10,56 0.0 6 - 1.2 6 0.0 2 - 0.4 32 0.0 05 - 0.8 6
中 2.6 5 5.0 9 0.4 48 0.0 72 0.1 2
变 幅 0.3 7 - 6.9 7 0.9 8 - 1 1.9 5 0.0 06 - 0.8 7
下 5.6 6 7.4 2 0.4 62 0.0 53 0.1 72
变 幅 2.1 5 - 6.4 7 3.6 4 - 12,8 0.2 5 - 1.3 1 0.0 32 - 0.0 8 0.0 44 - 0.8
全国平均 2.5 6 4.9 4 0.3 75 0.0 67 0.1 19
Cd在细胞中的分布
?近十来年不少学者研究报道,根所吸收的重
金属中有 70%～ 90%累集在根尖细胞壁上 。
杨居荣等 1993年的研究表明,Cd在黄瓜, 菠
菜中的可溶成分所占比例较大,为 45%～
69%,沉积于细胞壁的成分占 2.5%～ 21.0%,
而 Pb有 77%～ 89%沉积于细胞壁上,可溶成
分只占 0.2%～ 3.8%。
3 Cd对植物生长的影响
?3.1Cd毒害症状：生长迟缓, 植株矮小,
退绿, 产量下降等 。 例如,大麦受 Cd污
染后,种子的萌发率, 根生长速率下降,
且随处理浓度增大和时间延长而加剧 。
Cd对植物生长的影响,还与生长发育的
时期有关 。 例如,在水稻幼穗分化之
前,Cd主要降低光合力；在幼穗分化至
抽穗期,主要抑制生殖器官分化,造成颖
花败育；抽穗期后,Cd则主要干扰体内
营养物质的迁移和再分配 。
3.2 Cd对细胞分裂的影响及遗传毒害
?Cd能引起细胞分裂出现障碍或不正常
分裂,表现为细胞分裂周期延长,产生染
色体断裂、畸变、粘连和液化等。
?Cd能与带负电的核酸结合,破坏核仁结
构,抑制 DNase和 RNase活性,并使植物体
DNA合成受阻。
3.3 Cd对植物细胞结构的影响
?低浓度的 Cd可使叶绿体基粒垛叠减少,
线粒体内腔嵴突减少或消失 ;高浓度的
Cd可使叶绿体垛叠无规律、膜系统溃
解,使线粒体肿胀、溃解。
?叶绿体的破坏与 Cd沉积在类囊体上与
膜上蛋白体结合，破坏叶绿体酶系统
和阻碍叶绿体合成有关。
?线粒体结构的改变是由于 Cd抑制线粒
体膜上 ATP酶的活性所引起。
Cd对植物细胞结构的影响
无 Cd正常细胞 受 Cd害细胞
3.4 Cd对细胞膜透性的影响
?80年代中期以来的一些试验结果表明：
?Cd对细胞膜有严重破坏作用,使得细胞膜透
性增加。植物细胞膜透性与 Cd浓度呈极显
著正相关。
?Cd导致膜脂过氧化加剧 。
3.5 Cd对植物体保护酶活性的影响
?超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶
(POD)和过氧化氢酶 (CAT)是植物适应
逆境胁迫的重要酶类,被统称为植物保
护酶系统。当植物受 Cd污染后,Cd污染
可引起 SOD,POD和 CAT活性下降。
?Cd对植物的伤害是多方面的,相应地植
物采取多方面的策略来抵抗或减弱 Cd
胁迫的程度,如固定化、区域化及合成
植物螯合肽、金属硫蛋白、应激蛋白、
应激乙烯等。
土壤镉与大米镉的关系
镉对人体的毒性
?粮食作物是镉进入食物链的主要途径，
土壤镉与米中镉有良好的正相关，因
而土壤镉污染产生的影响是全球性的。
镉是一种积累性毒素，人体肾皮质是
镉作用的靶器官。肾皮质镉浓度达到
200mg/kg时，会引起多种症状的肾机
能失调，如肾小管坏死，蛋白尿症等。
2镉污染的削减措施
1化控途径
2生控途径
3农业措施
4工程及其它措施
1化学控镉
1 化控途径
1, 1 施入石硫合剂、硫化钠可与土中镉形成 Cd S 沉淀。施
入还原物如堆厩肥、稻草及其它 有机物结合浇灌水，促
使土壤还原从而提高 Cd 的不溶性，同时可增加有机物对
镉的吸附，减少作物对镉的吸收。
1, 2 非金属矿如膨润土、合成沸石，施入量为土重 0, 1 % -
1%,叶内镉浓度削减 60% - 88 % 。
1, 3 喷施二硝基酚镉抑制剂，结合淹水排水，米镉可由
1.1 m g/ k g,下降到 0.4 m g/ k g, 降低 64% 。
1.4 用硫酸锌可拮抗抑制镉的吸收。
1, 5 对酸性土，施用石灰、高炉渣、粉煤 灰，提高土壤 pH,
降低重金属的溶解，减少植物吸收。
1, 6 0, 1 2 5 m ol 浓度的 E DT A, 丙二酸浇灌根 可使作物内镉
比对照下降 20% - 30% 。
1.7 腐植酸通过絮凝络合可使土、水体中的重金属显著降
低，并可加大镉从土壤中流失。
施石灰对土壤中水溶态镉的影响
施石灰对土壤中交换态镉的影响
有机酸对镉毒害的抑制
有机酸对镉毒害的抑制
2生物控镉
2.1富镉苋科作物 （ 野生苋 ） 富集镉的能力特
强, 种一季可使土壤镉下降 29.49mg/m2。
2.2绿肥植物无叶紫花苕子能富集 Pb,Zn; 香
根草, 苎麻对土镉的吸收力很强 。
收获后不要还田，要集中消毁。
世界各地发现的重金属超积累植物
几种异常积累植物外观
几种异常积累植物外观
利用苎麻改良镉污染农田
利用苎麻改良镉污染农田
利用植物根系削减水体中镉
? 植物在水体中对镉的积累效果明显优于在土壤中
的积累效果。 David E 注意到利用普通作物的根
过滤作用,将向日葵浸入实验水体中仅 24h，水
体中镉浓度可由 1000ug/L 降低到 200ug/L，显示
出利用植物根部可快速削减水体中毒害性重金属
元素镉。
利用植物根系削减水体中镉
利用植物根系削减水体中镉
3农业措施
3.1源头控制, 重类金属污染的主要源头之一是矿
质肥 （ 尤其磷肥 ） 和劣质农业化学品 （ 含有的农
药 ）, 因而对新来源的磷肥等农业化学品要把好
源头检测关 。
3.2增施优质有机肥提高土壤环境容量, 有机质可
增加土壤胶体对污染物的吸附吸收能力 。 在淹水
还原条件下, 可促使镉还原, 减少毒性 。
3.3品种选择, 不同品种对重金属吸收差别很大,
可选用对镉亲合力小的新品种 。
3.4培植扩大根系统,加大根系截获量,收获后全层清
理根系,将有效削减土壤中镉量 。
3.5加深耕层,还可以让镉从土壤向下层淋失。
4工程及其它措施
电化学措施
客土措施
规避措施等等
镉污染土壤生物修复展望 1
?应用现代生物技术将超积累植物的相
关基因克隆,然后转移到生物量较大的
植物或作物体内,培养出新的超积累植
物品种,将其应用到污染土壤的修复上,
必将大大提高对污染土壤的修复能力,
减少重金属在食物链中的积累。
镉污染土壤生物修复展望 2
? 与超积累植物相反,筛选以体外抗性为主导机制
的重金属排异植物,特别是农作物,减少其向可食
用部位转移,降低在食物链中的数量,对于人类寻
找既对污染物有较高的抗性,又能保证生物产品
具有较高的安全性的作物种,这将为污染土壤的
再利用提供一种崭新的途径。
镉污染土壤生物修复展望 3
?化害为利、以毒攻毒，新物质开发利
用
本讲小结：
? 1本讲叙述了环境中尤其土壤植物系统中重金属镉的含
量、形态及分布。由于有生物富集，在生物量集中区，
镉分布量较集中；生物小循环使镉在土壤植物系统中积
累增多，人类采矿、冶炼、污灌污施加剧了这一过程。
农业土壤中镉量偏高的所涉范围较大，加强镉削减的研
究意义重大。
? 2对重金属异常积累的植物（作物）及排异植物（作物）
品种的筛选和培育，是减少它们进入食物链的重要途径。
另外应配套切实可行的农艺措施，以削减它们对环境和
人体健康的影响。
思考题
? 重金属镉在土壤植物系统中的分布状况
及其研究意义
