Research Advance on Remediation Technology of Cadmium Contaminated Soil

doi:10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2017-0336

Abstract

Abstract: Cadmium（Cd）is a strongly toxic heavy metal that can be easily absorbed by plants and accumulated in human body through food chains so that result in health problems. Due to the increasingly wide use of cadmium and its compounds，there come more and more heavy-metal contaminated soil and other environmental problems，therefore the technologies of preventing and remedying cadmium-contaminated soil have attracted much attentions of many researchers in several fields. In this review，we introduce frequently-used remediation technologies in recent years，such as electrochemical-remediation，bioremediation，and so on，and followed a discussion about the mechanisms，applications，advantages and shortcomings of these remediation technologies. Moreover，we prospecte the future development trend of heavy-metal remediation technology，aiming at providing theory supports for the research and development of heavy metal repair.

Key words: cadmium-contaminated soil, electrochemical remediation, in situ fixation, phytoremediation, combined remediation

GAO Yu, CHENG Qian , ZHANG Meng-jun , ZHU Zhen-yu , HU Ting-ting, YANG Yu. Research Advance on Remediation Technology of Cadmium Contaminated Soil[J]. Biotechnology Bulletin, 2017, 33(10): 103-110.

References

[1]顾璐璐. “镉”命之路——危及中国稻米的镉污染[J]. 农化市场十日讯, 2013, 16：8-9.
[2]环境保护部, 国土资源部. 全国土壤污染状况调查公报[J]. 中国环保产业, 2014, 5：10-11.
[3]李婧, 周艳文, 陈森, 等. 我国土壤镉污染现状、危害及其治理方法综述[J]. 安徽农学通报, 2015, 21(24)：104-107.
[4]Matei N, Popescu A, Radu GL, et al. Cadmium and lead occurrence in soil and grape from Murfatlar Vineyard[J]. Ovidius University Annals of Chemistry, 2015, 26(1)：37-40.
[5]冉烈, 李会合. 土壤镉污染现状及危害研究进展[J]. 重庆高教研究, 2011, 30(4)：69-73.
[6]周建军, 周桔, 冯仁国. 我国土壤重金属污染现状及治理战略[J]. 中国科学院院刊, 2014(3).
[7]李彦奇, 关东明, 陈陆霞, 等. 镉污染植物修复技术[J]. Bioprocess, 2014, 4(4)：61-66.
[8]Bolan NS, Makino T, Kunhikrishnan A, et al. Chapter four-cadmium contamination and its risk management in rice ecosystems[J]. Advances in Agronomy, 2013, 119(47)：183-273.
[9] 刘群芳. 从镉污染析环境安全保护管理策略[J]. 南华大学学报：社科版, 2013, 14(3)：65-67.
[10]张兴梅, 杨清伟, 李扬. 土壤镉污染现状及修复研究进展[J]. 河北农业科学, 2010, 14(3)：79-81.
[11]杨亚鸽, 崔立强, 严金龙, 等. 镉污染土壤生物质炭修复的化学稳定机制[J]. 安徽农业科学, 2013, 41(5)：2044-2046.
[12]房存金. 土壤中主要重金属污染物的迁移转化及治理[J]. 当代化工, 2010, 39(4)：458-460.
[13]周国华, 黄怀曾, 何红蓼, 等. 北京市东南郊自然土壤和模拟污染影响下Cd赋存形态及其变化[J]. 农业环境科学学报, 2003, 22(1)：25-27.
[14]Amm AR, Bouche MB. Heavy metal linkages with mineral, organic and living soil compartments[J]. Soil Biology & Biochemistry, 1997, 29(3)：649-655.
[15] 吴飞龙. 堆肥对土壤重金属赋存形态及生物有效性的影响[D]. 北京：中国农业大学, 2007.
[16]徐粲然, 卢滇楠, 刘永民. 生物钝化修复镉污染土壤研究进展[J]. 化工进展, 2014, 33(8)：2174-2179.
[17]唐浩, 朱江, 黄沈发, 等. 蚯蚓在土壤重金属污染及其修复中的应用研究进展[J]. 土壤, 2013, 45(1)：17-25.
[18]韩京秀, 李秋娟, 姚丹成, 等. 我国两个农村土壤镉高背景地区非镉职业暴露人群尿镉背景值调查[J]. 卫生研究, 2014, 43(5)：738-742.
[19]韩京秀, 胡冀, 孙宏, 等. 我国三个农村非镉污染区人群尿镉水平特征分析[J]. 卫生研究, 2014, 43(6)：939-943.
[20] 佘娟娟, 赵世君, 杨柳, 等. 铅锌冶炼厂周边土壤重金属的空间分布特征研究[J]. 江西农业学报, 2014, 6：110-113.
[21]丁真真. 中国农田土壤重金属污染与其植物修复研究[J]. 世界农业, 2007, 14(8)：58-61.
[22]蔡美芳, 李开明, 谢丹平, 等. 我国耕地土壤重金属污染现状与防治对策研究[J]. 环境科学与技术, 2014, 37(s2)：223-230.
[23]潘寻, 韩哲, 贲伟伟. 山东省规模化猪场猪粪及配合饲料中重金属含量研究[J]. 农业环境科学学报, 2013, 32(1)：160-165.
[24] 马涛, 焉莉, 李彦姣, 等. 农田土壤中镉的来源与治理方法[J]. 吉林农业, 2012(19)：66-67.
[25]李东风. 沈阳细河地区土壤镉污染源地球化学研究[J]. 世界地质, 2013, 32(4)：867-870.
[26]莫小荣, 王芸, 胡晓熙, 等. 土壤重金属污染修复技术的研究进展[J]. 广东化工, 2016, 43(4)：58-60.
[27]刘霞. 螯合剂与表面活性剂对污染塿土中Cu、Pb的淋洗修复研究[D]. 杨凌：西北农林科技大学, 2012.
[28]黄益宗, 郝晓伟, 雷鸣, 等. 重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J]. 农业环境科学学报, 2013, 3(3)：409-417.
[29]徐慧, 陈明. 土壤铅、镉污染及其微生物修复研究进展[J]. 安徽农业科学, 2015, 1：65-67.
[30]胡艳平, 徐政, 王巍, 等. 电动修复治理环境中的铬污染研究进展[J]. 稀有金属, 2015, 39(10)：941-947.
[31]Arbai S, Mohamed Z, Mohamed K, et al. Electrokinetic Remediation to Remove Heavy Metal from Contaminated Soils Using Purging Solution[M]// InCIEC 2013. Springer Singapore, 2014：531-538.
[32] Zhang T, Zou H, Wang Y, et al. Experimental study on enhancem-ent technology for electrokinetic remediation of lead contaminated soil[J]. Chinese Journal of Environmental Engineering, 2013, 7(9)：3619-3623.
[33] Lu P, Feng Q, Meng Q, et al. Electrokinetic remediation of chrom-ium-and cadmium-contaminated soil from abandoned industrial site[J]. Separation & Purification Technology, 2012, 4(4)：329-333.
[34]Suzuki T, Niinae M, Koga T, et al. EDDS-enhanced electrokinetic remediation of heavy metal-contaminated clay soils under neutral pH conditions[J]. Colloids & Surfaces A Physicochemical & Engineering Aspects, 2014, 440(2)：145-150.
[35]Yeung AT, Hsu C. Electrokinetic remediation of cadmium-contaminated clay[J]. J Environ Eng, 2005, 2：298-304.
[36]顾莹莹, 付融冰, 李鸿江. 柠檬酸工业废水强化镉污染土壤的电化学法修复[J]. 化工学报, 2014, 65(8)：3170-3177.
[37]周东美, 郝秀珍, 薛艳, 等. 全国耕地资源保育保耕及农田土壤生态调控若干科学问题研讨会：污染土壤的修复技术研究进展[C]. 深圳：在线出版, 2012：234-242.
[38]陈楠, 谢湉, 周歆, 等. 原位化学淋洗技术对湖南省重金属复合污染农田土壤处理效果研究[J]. 安徽农业科学, 2015, 28：247-249.
[39] 郭晓方. 化学淋洗剂在重金属污染土壤修复中的作用及环境风险[D]. 广州：华南农业大学, 2012.
[40] 马彩云, 蔡定建, 严宏. 土壤镉污染及其治理技术研究进展[J]. 河南化工, 2013, 30(16)：17-22.
[41]曹心德, 魏晓欣, 代革联, 等. 土壤重金属复合污染及其化学钝化修复技术研究进展[J]. 环境工程学报, 2011, 5(7)：1441-1453.
[42]曾卉, 徐超, 周航, 等. 几种固化剂组配修复重金属污染土壤[J]. 环境化学, 2012, 31(9)：1368-1374.
[43]王冬柏. 五种矿物固化剂对土壤镉污染的原位化学固定修复[D]. 长沙：中南林业科技大学, 2014.
[44]陈炳睿, 徐超, 吕高明, 等. 6种固化剂对土壤Pb Cd Cu Zn的固化效果[J]. 农业环境科学学报, 2012, 31(7)：1330-1336.
[45] 孟繁茂. 一种碱性炉渣缓释复合肥料载体及其制备方法：中国, CN103724101A[P]. 2014.
[46] 周航, 廖柏寒, 吕高明, 等. 国家水体污染控制与治理科技重大专项河流重金属污染控制技术交流会：施用碳酸钙和羟基磷灰石对土壤铅、镉、锌交换态含量及在大豆中累积分布的影响[C]. 长沙：在线出版2012.
[47]曾东梅. 有机-无机复合稳定剂对土壤重金属稳定化处理的研究[D]. 南宁：广西大学, 2015.
[48]曹梦华, 祝玺, 刘黄诚, 等. 无机稳定剂对重金属污染土壤的化学稳定修复研究[J]. 环境科学, 2013, 34(9)：3722-3726.
[49]尚成江. 核-壳型有机/无机杂化材料的制备及其在重金属废水处理中的应用[D]. 郑州：郑州大学, 2015.
[50]钱翌, 李少权. 硅胶键合醛基型吸附材料的制备及对重金属离子的吸附[J]. 环境污染与防治, 2017(2).
[51]王维薇, 林清. 国内外土壤镉污染及其修复技术的现状与展望[J]. 绿色科技, 2017(4)：90-93.
[52]刘香香, 文典, 王其枫, 等. 广东省不同种类蔬菜与土壤镉污染相关性及阈值研究[J]. 中国农学通报, 2012, 28(10)：109-115.
[53] 杨六脚. 重金属污染土壤修复技术及修复实践[J]. 乡村科技, 2016(24)：79-80.
[54] Minguzzi C, Vergnano O. Il contenuto di nichel nelle ceneri di Alyssum bertolonii[J]. Atti della Società Toscana di Scienze Naturale, 1948：55, 49-74..
[55]Rascio N. Metal Accumulation by Some Plants Growing on Zinc-Mine Deposits[J]. Oikos, 1977, 29(2)：250.
[56]王科, 李红. 重金属超积累植物浅谈[J]. 萍乡高等专科学校学报, 2008, 25(3)：88-91.
[57]聂坚. 博落回对镉污染土壤的修复潜力及耐性机理探究[D]. 长沙：湖南大学, 2016.
[58] 何启贤. 镉超富集植物筛选研究进展[J]. 环境保护与循环经济, 2013, 33(1)：46-49.
[59]况武, 田伟莉, 高全喜. 白三叶在铜、镉、铅复合污染土壤修复上的应用[J]. 能源工程, 2012(6)：53-56.
[60]杨远祥, 朱雪梅, 邵继荣, 等. 不同混种比例对白三叶和香根草锌镉富集的影响[J]. 水土保持学报, 2014, 28(1)：266-269.
[61]马文超, 刘媛, 孙晓灿, 等. 镉在土壤-香根草系统中的迁移及转化特征[J]. 生态学报, 2016, 36(11)：3411-3418.
[62]赵景龙, 张帆, 万雪琴, 等. 早开堇菜对镉污染的耐性及其富集特征[J]. 草业科学, 2016, 33(1)：54-60.
[63]贾永霞, 李弦, 罗弦, 等. 细叶美女樱(Verbena Tenera Spreng)对镉的耐性和富集特征研究[J]. 生态环境学报, 2016, 25(6)：1054-1060.
[64]贾永霞, 李弦, 张长峰, 等. 羽衣甘蓝对镉的耐性和富集特征研究[J]. 西北植物学报, 2015, 35(5)：971-977.
[65]白瑞琴, 樊明寿, 孙振元. 中国观赏园艺研究进展2012：蜀葵、二月蓝对镉的吸收与积累[C]. 北京：中国林业出版社, 2012.
[66]任少雄, 王丹, 徐长合, 等. 肥料配方对向日葵提取修复U、Cd效率的影响[J]. 环境科学与技术, 2016(9)：19-27.
[67]Tao Sun, Yuxiu Zhang, Tuanyao Chai, 等. 印度芥菜(Brassica juncea L. )重金属耐性机理研究进展[J]. 中国生态农业学报, 2011, 19(1)：226-234.
[68] 于志国. 紫茉莉富集土壤中镉的机理及强化修复技术研究[D]. 长春：吉林农业大学, 2008.
[69] 陈亚慧, 刘晓宇, 王明新, 等. 蓖麻对镉的耐性、积累及与镉亚细胞分布的关系[J]. 环境科学学报, 2014, 34(9)：2440-2446.
[70]石军, 胡容平, 林立金, 等. 多茎鼠麴草对土壤中镉的富集特性研究[J]. 甘肃农大学报, 2016, 51(1)：120-125.
[71]Saoussen B, Helmi H, Shino M, et al. Hyperaccumulator Thlaspi caerulescens(Ganges ecotype)response to increasing levels of dissolved cadmium and zinc[J]. Chemistry & Ecology, 2012, 28(6)：561-573.
[72]徐海舟. 直流电场—东南景天联合修复Cd污染土壤效率的研究[D]. 杭州：浙江农林大学, 2015.
[73]严明理, 刘丽莉, 王海华, 等. 3种植物对红壤中镉的富集特性研究[J]. 农业环境科学学报, 2009, 28(1)：72-77.
[74] 刘周莉, 何兴元, 陈玮. 忍冬——一种新发现的镉超富集植物[J]. 生态环境学报, 2013(4)：666-670.
[75]李金天. 杨桃(Averrhoa carambola)对Cd富集特征与Cd污染土壤植物修复[D]. 广州：中山大学, 2008.
[76]黄科文, 廖明安, 林立金. 2种生态型三叶鬼针草的不同株数混种比例对其镉累积的影响[J]. 生态与农村环境学报, 2015(5)：753-759.
[77] Pollard AJ, Stewart HL, Roberson CB. Manganese Hyperaccumul-ation in Phytolacca americana L. from the Southeastern United States[J]. Northeastern Naturalist, 2016, 16(1)：155-162.
[78]邢艳帅, 乔冬梅, 朱桂芬, 等. 土壤重金属污染及植物修复技术研究进展[J]. 中国农学通报, 2014, 30(17)：208-214.
[79]茹淑华, 苏德纯, 王激清. 土壤镉污染特征及污染土壤的植物修复技术机理[J]. 中国生态农业学报, 2006, 4：29-33.
[80]曹宏杰, 王立民, 于志民. 土壤重金属污染研究现状及修复技术研究进展[J]. 黑龙江科学, 2012(10)：40-45.
[81]张艳, 邓扬悟, 罗仙平, 等. 土壤重金属污染以及微生物修复技术探讨[J]. 有色金属科学与工程, 2012, 3(1)：63-66.
[82]曹德菊, 程培. 3种微生物对Cu Cd生物吸附效应的研究[J]. 农业环境科学学报, 2004, 23(3)：471-474.
[83]Kuhn SP, Pfister RM. Adsorption of mixed metals and cadmium by calcium-alginate immobilized Zoogloea ramigera[J]. Applied Microbiology and Biotechnology, 1989, 31(5)：613-618.
[84]Butter TJ, Evison LM, Hancock IC, et al. The removal and recovery of cadmium from dilute aqueous solutions by biosorption and electrolysis at laboratory scale[J]. Water Research, 1998, 32(2)：400-406.
[85]Krishnamurthy M, Rajendran R. Tolerance and biosorption of cadmium(II)ions by highly cadmium resistant bacteria isolated from industrially polluted estuarine environment[J]. Indian Journal of Geo-Marine Sciences, 2014, 43(4)：580-588.
[86]Kawasaki KI, Matsuoka T, Satomi M, et al. Reduction of cadmium in fermented squid gut sauce using cadmium-absorbing bacteria isolated from food sources[J]. Journal of Food Agriculture & Environment, 2008, 6(1)：45-49.
[87]倪中应, 谢国雄, 章明奎. 镉污染农田土壤修复技术研究进展[J]. 安徽农学通报, 2017, 23(6)：115-120.
[88] 唐浩, 曹乃文. 浅谈我国土壤重金属污染现状及修复技术[J]. 安徽农学通报, 2017, 123(7)：103-105.
[89]卢正全. 赤字爱胜蚓对土壤中镉富集的初步研究[J]. 农业资源与环境学报, 2010, 27(4)：88-90.
[90]敬佩, 李光德, 刘坤, 等. 蚯蚓诱导对土壤中铅镉形态的影响[J]. 水土保持学报, 2009, 23(3)：65-68.
[91]李崇. 植物微生物联合修复土壤重金属技术综述[J]. 农业与技术, 2016, 36(7)：31, 62.
[92]田伟莉, 柳丹, 吴家森, 等. 动植物联合修复技术在重金属复合污染土壤修复中的应用[J]. 水土保持学报, 2013, 27(5)：188-192.
[93]刘莉华. 龙葵与微生物联合修复Cd污染土壤研究[D]. 南昌：南昌航空大学, 2013.
[94]邓平香, 张馨, 龙新宪. 产酸内生菌荧光假单胞菌R1对东南景天生长和吸收、积累土壤中重金属锌镉的影响[J]. 环境工程学报, 2016, 10(9)：5245-5254.
[95]拓朵朵. EDTA与EDDS强化苎麻修复汞镉复合污染土壤的研究[D]. 杨凌：西北农林科技大学, 2016.