摘要：利用鎘污染土壤修復(fù)生物質(zhì)能源是解決環(huán)境問題和能源問題的新途徑。其中鎘作為植物非必需元素，在生物圈中的移動性較強(qiáng)，對土壤造成的危害很大。本文在我國重金屬污染嚴(yán)重的基礎(chǔ)上，對植物修復(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，其中沒有被污染土壤中的鎘則來源于土壤母質(zhì)。在高酸堿度土壤中，特別是在含有碳酸鈣的土壤中，鎘的活性會偏低，不會經(jīng)常移動，但是往往在含酸的土壤中鎘的靈活性和毒性會進(jìn)一步加強(qiáng)。而且，土壤氧化還原反應(yīng)對鎘的活性也有至關(guān)重要的作用。例如，當(dāng)土壤被水沖沒時，就會恢復(fù)到原狀，這時其中的鐵錳離子將會大幅度減少，降低鎘的活性。土壤中鎘的變化對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灌溉農(nóng)田是導(dǎo)致土壤中含鎘的重要原因。在我國鎘污染存在的地區(qū)范圍廣大，依據(jù)我國農(nóng)業(yè)部門的監(jiān)測結(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，在我國的各大城市之中耕地面積中都有鎘的存在，對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展了一系列的含鎘植物的研究，通過研究發(fā)現(xiàn)，在眾多的植物當(dāng)中遏藍(lán)菜是最常見的能夠吸收鎘的植物。面臨著土壤被鎘污染的現(xiàn)狀，研究人員開展了解決土壤中含鎘的探究。從實驗過程中發(fā)現(xiàn)植物在土地里的含金屬量、植物生長速度以及生物量對植物修復(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)菜無法匹敵的。我國研究人員通過溫室培養(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印度地區(qū)，能夠在中國的生長面積量較小。

通過研究發(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”。解決我國的土壤鎘污染問題，管理部門通過實踐研究出植物的特征，為土壤修復(fù)提供事實依據(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)而改善我國的土壤鎘污染問題。

2.2吸收鎘植物的修復(fù)原理

大多數(shù)吸收過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，并不會在高濃度下中毒，這取決于它們有效吸收、運輸和分解根系的能力。

2.3植物對鎘的吸收

大多數(shù)植物都可以通過土壤中的有機(jī)物來調(diào)節(jié)適應(yīng)自己生長的根部環(huán)境，可以增強(qiáng)對有機(jī)物的充分利用。同時，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方面。因為植物根部所分泌出來的各種有機(jī)物，其中有機(jī)酸對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，植物根部土壤的酸化與植物根部所分泌出來的各種有機(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影響對鎘的吸收也就不會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低，這樣一來就可以大幅度地減少成本投入，增加利潤。

3.2將植物進(jìn)一步處理為液體燃料

對植物進(jìn)行液化可以從中提取原料來制取柴油、甲醇、乙醇等燃料，且這項技術(shù)地應(yīng)用范圍及其廣泛，國內(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比一般的液體燃料要低得多。這時，對制取乙醇的原料選擇就變得十分重要。而通過進(jìn)一步修復(fù)被鎘污染的植物可以降低制取乙醇的成本，這樣一來就可以利用鎘污染植物來大面積制取乙醇來賺取利潤，同時也做到了對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，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保證利潤的謀取。

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，而且燃燒時的溫度較高，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

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。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值。被污染后的土壤在修復(fù)之前，要過很長一段時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，這樣一來不僅可以修復(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

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