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镉与土壤环境标准值
1镉及土壤环境行为
镉是一种银白色金属,质软且具有极好的延展性。镉的元素符号为 Cd,原子序数为 48,相对原子质量为 112. 41,熔点为 321 °C ,沸点为 765 °C ,密度为8.65g˙cm-3(25°C条件下),257°C时的蒸气压力为 1. 0 Pa。镉主要用于各类产品的制造,包括镍镉电池( 用量占 83% ) 、染料、喷镀、塑料( PVC) 耐光热稳定剂等。地壳中镉的丰度估计值为0. 11 ~ 0. 5 mg˙kg-1 ,镉与锌同属第II类副族元素, 在化学性质方面具有相似性,地球矿物及环境中Zn/Cd 含量比值在 300 以上,生命体中 Zn/Cd 比值为 100 或更低。“七五”期间背景值调查表明,中国土壤 A 层镉含量的算术平均值、中位值、5% 值和95% 值分别为 0. 097、0. 079、0. 016 和 0. 264 mg˙kg-1 ,土壤 C 层镉含量的算术平均值、中位值、5% 值 和 95% 值分别为 0.084、0.069、0.011 和 0.339 m g ˙ k g - 1。
土壤中黏土矿物、有机质等组分对镉具有吸附固定能力,多数土壤对镉的吸附率可达到 80% ~ 95%。土壤 pH 值下降,镉的溶出量上升,移动性增强,易被作物吸收。当土壤 pH 值为 4. 0 时,土壤镉的溶出率可高于 50% ; 而当 pH 值为 7. 5 时,镉则很难溶出。旱地土壤中镉化合物主要以 CdCO3 、Cd3(PO4)2和Cd(OH)2等形态存在,pH值>7的石灰性土壤中镉主要以 CdCO3形态存在; 水田土壤持续淹水并达到 S2- 形成所需的还原条件时,土壤中镉主要以 CdS 形态存在。
2镉的生物富集效应
土壤中的镉可被作物根系吸收后在农产品可食部位富集,不同作物以及同一作物的不同品种对土壤中镉的富集能力存在显著差异。加拿大研究者报道植物对镉的生物富集因子介于 1. 07 ~ 15. 22 之间,蚯蚓等无脊椎动物对镉的生物富集因子约为 8. 30; 英国环境署( Environmental Agen- cy) 用于外推土壤质量指导值的叶菜、根菜、球茎类 蔬菜和木本水果对镉的生物富集因子分别为0. 052、0. 029、0. 031 和 0. 001 4。
李志博等调查了浙江省富阳市某乡土壤污染状况,对 78 对土壤-水稻样品检测数据的分析结果表明,土壤中镉含量平均值为( 2.13±3.46) mg˙kg-1,范围值为0.08 ~ 23.7 mg˙kg-1,稻米中镉含量平均值为 (0.47±0.55) mg˙kg-1,范围值为0.03~2.92mg˙kg-1 ,稻米镉含量超过 GB 2762—2012《食品中污染物限量》镉限量值( 0. 2 mg˙kg-1 ) ，土壤镉污染严重。
研究者根据建立的稻米镉含量预测模型,推导出土壤 pH 值为5、6、7 和 8 时基于 GB 2762—2012 的土壤镉含量限值分别为 0. 55、1. 03、1. 95 和 3. 68 mg˙kg-1 ,基于稻米摄入风险的土壤镉含量限值分别为 0. 42、0. 79、1. 49 和 2. 81 mg˙kg-1。
赵勇等以郑州市河南农业大学试验土壤〔pH值为7.11,w(有机 质) 为 2. 57% ,阳离子交换量为 9. 13 cmol˙kg-1 〕为 研究材料,开展了叶类蔬菜添加镉盆栽试验,结果表明土壤镉含量分别从 0. 25 增加到 0. 47 和 0. 60 mg˙kg-1 时,苋菜中镉含量从 0. 083 增加到 0. 28 mg˙kg-1 ,油麦菜中镉含量从 0. 037 增加到 0. 14 mg˙kg-1 。
根据 GB 2762—2012,采用模型预测的苋菜地和油麦菜地土壤镉含量限值分别为 0. 27 和0. 32 mg˙kg-1 。
3镉的人体健康毒性
长期暴露于镉可对人体肾脏和骨骼造成显著危害。镉在人体内的代谢半衰期为 10 ~ 33 a。国际癌症研究局( IARC) 将镉及其化合物划为第 I 类 “ 对人体致癌 ”物质 。加拿大政府将镉划分为第 II 类 “ 可能对人体致癌 ”物质 。 美国国家环境保护局( U. S. Environmental Protection Agency,USEPA) ,将镉划定为“可能对人类致癌( B1类) ”物质,提出人体经呼吸吸入暴露于镉的单位风险因子( inhalation unit risk,IUR) 为 1. 8×10-3( μg˙m-3 ) -1 ,根据人体暴露于镉引起蛋白尿异常的慢性毒性效应评估结果,提出摄入镉的参考剂量( refer- ence dose,RfD) 为 1 μg˙kg-1 ˙d-1 ( 食物镉) ,上述毒性参数被 USEPA 用于土壤筛选值的外推。英国环境署提出呼吸吸入镉的每日允许摄入剂量 ( inhalation tolerable daily intake,TDIinh ) 为 1. 4×10-3μg˙kg-1 ˙d-1 ,经口摄入每日允许摄入剂量为 0. 36μg˙kg-1 ˙d-1。荷兰公共健康与环境研究所 ( RIVM) 评估认为镉没有确定性致癌效应,提出的 用于土壤镉干预值制订的每日允许摄入剂量( toler- able daily intake,TDI) 为 0. 5 μg˙kg-1 ˙d-1。澳大利亚根据世界卫生组织( WHO) 方法外推得到的镉的毒性参考值( toxicity reference values,TRV) 为0. 7μg˙kg-1 ˙d-1。
4镉的陆生生态毒性
土壤中镉的陆生生态毒性表现在对陆生植物、无脊椎动物、土壤酶及微生物活性等的危害效应。
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