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摘要：镉元素是存在于地球上的微量元素，由于其并非生命活动所需，且对生物和植物存在明显的危害，镉元素的污染与迁移转化是环境科学及地球化学领域常常探讨的课题之一。本文通过查阅大量文献资料，综述了镉的分布特征、地球化学行为特征及其来源、镉的生物毒性与污染现状，以及镉在地球系统内的循环。镉的循环是土壤-大气-水体共同作用的结果，在水的驱动下通过形态转化在地球的各圈层迁移。因此在研究土壤镉污染时需要综合研究大气和水体的作用，才能够对镉的污染状况进行系统解释。
关键词：镉污染;重金属危害;地球化学循环;污染来源
镉（Cd），原子序数为48，是过渡金属，是自然存在于环境中的有毒重金属。镉是对生态环境危害较大的重金属元素之一。由于其独特的物理化学性质，镉被广泛应用于电镀、木材、不锈钢和电池产业，并且存在于磷肥中[1]。
Cd的来源主要有内源与外源。内部来源主要是指该地区土壤地质情况也就是其背景值，与成土母质息息相关;外部来源主要包括大气沉降、灌溉用水、农用肥料的使用、工业排放等。
2015年全球Cd储量估计为500000吨[2]，其中主要分布在中国和墨西哥。中国是Cd生产、消费与排放大国。我国各地区存在不同程度的重金属污染，受污染的土地面积可超过2000万公顷。以湖南为代表的中部地区土壤污染率超过30%。以云南、广东为代表的东西部地区，污染程度不到20%。我国近17%的土地处于严重的重金属污染状况。我国土地污染现状严重影响了我国粮食生产，造成经济损失高达100亿元。人类长期摄入受污染的大米、小麦等食品，会造成器官损伤，对人类和生态系统造成潜在的风险。
目前，对土壤或沉积物中总金属的测量不足以提供有关重金属污染的确切信息，Cd等重金属的地球化学行为很大程度上取决于特定的化学形式和结合状态，不同形态会影响Cd的生物有效性、活动性和毒性。因此，研究镉的分布、来源、迁移转化一直以来是地球科学与环境科学的热点问题。
1 镉的分布特征及其来源
1.1 镉自然分布特征
镉一般在自然界中呈分散状态，只是在成矿区（带）才可能相对富集，伴生在金属硫化物矿床中，火成岩如玄武岩和花岗岩含有少量Cd，在沉积岩如页岩的含量较高。Cd较多出现在硫化物矿物中，特别是锌矿，如闪锌矿。Cd可以通过自然活动（火山、降尘、森林大火），也可通过人为活动（采矿、冶炼、农业等）释放到自然环境中。而大多数学者发现，影响人类健康及生态系统的污染来源主要来自人为活动。
根据资料显示，昭通—安顺—河池锡多金属（以铅锌为主）成矿带所含的镉含量高、范围广。谢学锦[3]等人通过对成矿围岩中镉的分析，发现桂西—黔西—滇东镉异常带，位于广西的西北部，柳州西部等地存在一面积巨大的镉异常带。受污染影响的龙江流域，分布有密集的锌矿。
在Cd异常区，岩石中Cd丰度可明显高于大陆地壳，这就表明异常区的岩石在成岩过程中存在初始富集现象，伴随着海底喷流作用形成含镉硫化物矿床及大面积镉异常。受到风化作用影响，岩石上覆的土壤可高度富集镉元素，而且风化后的土壤对镉元素有吸附和保持作用。强烈富集镉的土壤丰度值远远高出全国土壤的平均值[4]。由此可见，在大部分区域呈分散状态的镉，且在一些成矿区（带）上异常富集，不仅形成了含镉的矿床，也成为自然的高背景区。
1.2 镉的人为来源
礦山酸性废水及固体废弃物、污水灌溉、肥料施用以及大气干湿沉降等都是镉的主要人为来源，并且向环境内释放，引起镉元素的污染。李婧[5]等人研究表明，矿山的开采活动会产生大量的酸性废水，这些酸性废水溶出的Cd等重金属离子能够随着矿山排水和降雨进入水环境或土壤后，可能造成土壤及水体的重金属污染。而长期堆放固体废弃物及处理过程中，固体废弃物中的Cd会由于太阳照射、雨水冲刷等向大气、土壤、地表水等途径扩散。
我国为现代农业大国，20世纪以来，由于含镉杀虫剂、农业肥料以及塑料制品的使用，使人类暴露于镉污染的风险逐年增加。研究表明施肥方式影响土壤中Cd的含量。长期施用含Cd化肥可导致土壤中Cd含量显著增加。根据国家统计局《中国统计年鉴》[6]，各类农用肥料的施用量近30年来不断攀升，仅在近年有所下降。Miyazaki[7]研究了磷肥对水稻土中镉吸附特性的影响。结果表明，P浓度的增加促进了水稻土对Cd等重金属的吸附。主要原因是P与土壤胶体的表面性质密切相关，从而影响Cd在土壤中的地球化学行为。施用磷肥后，一方面，增加了土壤对Cd的吸附强度，使Cd的吸附量增加。另一方面，磷离子的存在会抑制土壤的吸附能力，即吸附过程中会影响土壤的pH，H+对重金属离子的竞争吸附增强。因此施入磷肥可能对镉有促进和抑制的双重作用。
2 镉对人体健康及植物的危害
2.1 镉对人体健康的危害
镉是环境中最常见的对人体有害的金属之一，是一种天然存在的非必需金属，一直以来被认为是导致职业暴露和环境风险的重要因素[8]。对成年人来说，慢性镉暴露可引起多种健康问题，如肾毒性、心血管疾病以及癌症[9]。孕妇产前镉暴露可导致体重减轻，影响胎儿正常生长，并且可以引起微量元素缺乏和先天性畸形[10]。人体摄入镉主要通过呼吸系统和消化系统摄入，其中10%～50%吸入镉被吸收（取决于吸入颗粒物粒径），而5%～10%通过饮食摄入被吸收（取决于个人的必需金属负荷）[11]。镉主要在肾脏和肝脏中蓄积，半衰期分别为6～38年和4～19年[12-13]。人体镉的致死量0.35～0.50 g。在人体摄入Cd后，由于其特殊的化学性质，Cd可以类质同象替代Ca、Fe等性质相近的元素，造成体内有益元素的大量流失，扰乱人体的正常生理机能，造成镉的慢性中毒。人体慢性镉中毒表现为：消瘦、骨质酥松、骨变形和萎缩、关节疼痛和骨折。大剂量摄入将会破坏呼吸系统和肾脏，出现尿毒症、呼吸困难等症状[14]。长期摄入Cd会对人体产生不可逆的慢性影响。因此，世界各国都严格规定了Cd的食品与环境限量标准，从而避免Cd对人类和环境产生危害。 2.2 镉对植物的危害
当土壤中总Cd含量超过8 μg/g，或Cd生物有效性超过0.001 μg/g，以及植物组织中Cd含量达到3～30 μg/g时[15]，大多数植物都会出现Cd中毒症状，例如发育迟缓、枯萎坏死、根褐变，严重可导致植物体死亡。植物体内过量的Cd积累可严重干扰一系列生理过程，如光合作用、呼吸作用、养分运输与吸收，以及对水分的吸收。而且镉胁迫会改变基因和蛋白质表达，破坏植物的新陈代谢[16]。现有研究表明，植物在生长阶段发生镉暴露时，种子产量和发芽率会降低。在受Cd污染的土地上，豆类植物的籽实产量可明显下降。镉可抑制籽实对水分的吸收，并且降低幼苗中水分的含量，从而影响种子的发芽。
Cd在根系的赋存形态也受多种因素影响，根系活动使根际、非根际产生氧梯度差和Eh梯度差，使根际Eh明显高于非根际，从而造成重金属镉在根际、非根际的形态赋存差异。此外根系分泌物的酸化、增溶及螯合作用，均增加了根际中弱酸提取态镉的浓度，根际弱酸提取态镉含量明显高于非根际[17]。
3 镉污染现状
中国在近30年的快速工业化过程中，由于环境保护不足，导致严重的污染事件频发。根据环境保护部和国土资源部在2014年发布的“全国土壤污染状况调查公报”，我国农用地的土壤环境欠佳，中部和西南部的污染尤为严重。其中Cd的点位超标率为7.0%。根据1995年指定的环境质量标准（GB15618-1995），有约19.4%的农业土壤样品超过了限量值，镉元素是污染程度最高的元素。
不同地区土壤重金属污染类型和程度存在显著差异。除成土母质、区域气候环境等自然原因外，不同城市工业活动和人为活动的差异可使土壤中的重金属种类和富集程度有显著差别。
重金属对粮食安全的影响是全世界最重要的公共卫生问题之一。由于Cd等重金属不经历微生物或化学降解，Cd可以在土壤中持续很长时间，积累过多会导致土壤污染，也会导致农作物对重金属的吸收增加，从而影响食品安全与质量。一方面农业土壤中重金属可能与成土母质、污水灌溉以及交通运输中产生的扬尘及汽车尾气相关。另一方面，农药和化肥的大量滥用也是造成Cd等重金属元素对土壤污染的重要原因。中国农业越来越依赖农用化学品，新中国成立以来，中国的无机肥料使用量增长了约100倍，是世界平均水平的2.5倍以上。而且中国是世界第二大农药生产国，大量的农药被应用于农业生产活动中。
工业“三废”同样是导致Cd污染的重要因素，存在于空气中的粉尘也可能加重土壤Cd的污染。此外SO2等气体也会加重重金属的危害，SO2与空气中的水蒸气结合后，会显著降低雨水的pH，酸性雨水降落到地表后会引起土壤中Cd的解吸附，并且淋滤和冲刷含Cd岩石，使得水溶状态下的Cd迁移到水体，引起水体的镉污染。Cd在水系沉积物中存在与其他重金属元素不同的富集机制，很可能是因为Cd更易受悬浮体浓度、有机质含量以及水体盐度的影响。
4 镉的地球化学行为特征
地壳中镉的丰度低且高度分散，在矿物中常与Zn、Cu等元素以类质同象的形式存在。在各种地质体中，镉元素呈分散分布，但相对集中在硫化物矿床中。目前，大量研究表明，镉主要以三种形式存在于硫化物矿床中[18]：（1）类质同象：由于Cd与Zn的地球化学性质相似，因此常以类质同象形式赋存于硫化物矿床中;（2）以固溶体形式赋存于硫化物矿床;（3）吸附状态：由于铁锰氧化物对金属离子有较强的吸附能力，Cd常呈吸附状态存在于土壤中。镉的内生地球化学迁移是与锌的共迁移。此外，从元素周期表中可以看出，低溫热液矿床组合中的许多亲硫元素都具有活性金属化学性质，且大多数具有低熔点的共同特征[19]。
虽然镉在地表环境下呈现相对惰性的状态，但镉在中性水体中长期存在，迁移距离长。在表生条件下，水中镉离子易被黏土、沉积物和悬浮物吸附，而镉主要以碳酸盐形式沉淀。土壤对镉的吸附率在80%以上，不同的土壤类型对镉的吸收能力也不同。有研究表明，土壤镉的水溶解能力与Eh、pH等土壤理化性质密切相关，在酸性条件下Cd更容易溶出，通常溶出率可大于50%;碱性条件下较难溶出。
土壤中的镉赋存形态十分复杂，国际上有不同的分类方法。国内常用的是中国地质调查局规定的7种形态，也被称为“七步法”，其中包括：水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态、残渣态。其中水溶态Cd生物有效性最高，离子交换态次之;碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态主要受土壤理化因素的影响;腐殖酸结合态容易被吸附在有机质中，有时会富集在动物体内;强有机结合态与残渣态在自然环境中较为稳定。输入土壤的Cd垂直迁移的可能性较小，一般积累与土壤表层。当然累积于土壤表层的镉由于降水的作用，可溶态Cd可以进行垂直迁移，从而污染地下水。同时进入土壤中的镉常常由于植物的富集，发生向上的再迁移，从而对植物造成危害。镉的各种形态转化离不开土壤各项理化性质的改变。
5 镉的循环
5.1 镉在地球环境的循环
镉元素在地球的各圈层均普遍存在。通过肥料、废物处理、采矿等人为活动向陆地表面输入Cd，同时通过不同的方式向大气、海洋、生物圈等输入Cd。其中存在于海洋中的Cd可通过海盐喷溅回到大气中，另一部分回到生物圈。生物圈中的Cd以多种方式回到陆地表面，沉积物中的Cd可通过地质作用抬升剥蚀输送回陆地表面。总的来说，Cd在地球各圈层的迁移转化离不开水的参与。
5.2 镉在人为活动中的循环
镉属于地壳中的微量元素，由于其物理、机械和电化学特性，镉金属和化合物（主要是硫化镉和氧化镉/氢氧化物）用于镍镉充电电池、颜料、涂料、聚氯乙烯（PVC）的稳定剂，特种合金制造和电子化合物。Cd越来越多地被用来制作薄膜太阳能电池和某些特殊材料，随着资源消耗的增加，其生产和相关工艺对环境的影响越来越受到重视。中国已经成为最大的Cd生产和消费国。工业“三废”是Cd的重要来源。在工业生产过程中，存在有意或无意的Cd排放，含Cd矿石开采冶炼、化石燃料燃烧以及工业产品生产是向自然环境中排放Cd的主要活动。而化石燃料燃烧，钢铁锻造，水泥、肥料等制造过程也会对环境产生不可预测的影响。镍镉电池、塑料及玻璃制品、钢铁制品在进行废弃物回收重新利用时，会再次向环境中输入Cd。Cd在整个过程中主要是通过废弃物回收循环。 6 总结
镉元素在自然状态下，只有在成矿区才会相对富集，当人类开采含Cd矿床，使得矿山酸性废水以及固体废弃物大量流入自然环境，在某些地区造成了严重的Cd污染。同时，农业生产过程中大量使用含Cd磷肥可以促使土壤中Cd的含量和形态发生变化，最终通过食物链危害人类的健康。镉元素的生物地球化学循环是地球各圈层共同作用的结果，水在其中扮演着极为重要的角色。因此，对土壤污染的研究不能局限于土壤内部，而应通过结合各种输入途径进行综合考量。系统地研究镉等重金属元素的地球化学过程才能揭示土壤污染的规律，从而实现科学管理土地，科学利用土地，保护土壤质量、农产品质量和生态系统健康的目的。
参考文献
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关键词：镉污染;重金属危害;地球化学循环;污染来源
镉（Cd），原子序数为48，是过渡金属，是自然存在于环境中的有毒重金属。镉是对生态环境危害较大的重金属元素之一。由于其独特的物理化学性质，镉被广泛应用于电镀、木材、不锈钢和电池产业，并且存在于磷肥中[1]。
Cd的来源主要有内源与外源。内部来源主要是指该地区土壤地质情况也就是其背景值，与成土母质息息相关;外部来源主要包括大气沉降、灌溉用水、农用肥料的使用、工业排放等。
2015年全球Cd储量估计为500000吨[2]，其中主要分布在中国和墨西哥。中国是Cd生产、消费与排放大国。我国各地区存在不同程度的重金属污染，受污染的土地面积可超过2000万公顷。以湖南为代表的中部地区土壤污染率超过30%。以云南、广东为代表的东西部地区，污染程度不到20%。我国近17%的土地处于严重的重金属污染状况。我国土地污染现状严重影响了我国粮食生产，造成经济损失高达100亿元。人类长期摄入受污染的大米、小麦等食品，会造成器官损伤，对人类和生态系统造成潜在的风险。
目前，对土壤或沉积物中总金属的测量不足以提供有关重金属污染的确切信息，Cd等重金属的地球化学行为很大程度上取决于特定的化学形式和结合状态，不同形态会影响Cd的生物有效性、活动性和毒性。因此，研究镉的分布、来源、迁移转化一直以来是地球科学与环境科学的热点问题。
1 镉的分布特征及其来源
1.1 镉自然分布特征
镉一般在自然界中呈分散状态，只是在成矿区（带）才可能相对富集，伴生在金属硫化物矿床中，火成岩如玄武岩和花岗岩含有少量Cd，在沉积岩如页岩的含量较高。Cd较多出现在硫化物矿物中，特别是锌矿，如闪锌矿。Cd可以通过自然活动（火山、降尘、森林大火），也可通过人为活动（采矿、冶炼、农业等）释放到自然环境中。而大多数学者发现，影响人类健康及生态系统的污染来源主要来自人为活动。
根据资料显示，昭通—安顺—河池锡多金属（以铅锌为主）成矿带所含的镉含量高、范围广。谢学锦[3]等人通过对成矿围岩中镉的分析，发现桂西—黔西—滇东镉异常带，位于广西的西北部，柳州西部等地存在一面积巨大的镉异常带。受污染影响的龙江流域，分布有密集的锌矿。
在Cd异常区，岩石中Cd丰度可明显高于大陆地壳，这就表明异常区的岩石在成岩过程中存在初始富集现象，伴随着海底喷流作用形成含镉硫化物矿床及大面积镉异常。受到风化作用影响，岩石上覆的土壤可高度富集镉元素，而且风化后的土壤对镉元素有吸附和保持作用。强烈富集镉的土壤丰度值远远高出全国土壤的平均值[4]。由此可见，在大部分区域呈分散状态的镉，且在一些成矿区（带）上异常富集，不仅形成了含镉的矿床，也成为自然的高背景区。
1.2 镉的人为来源
礦山酸性废水及固体废弃物、污水灌溉、肥料施用以及大气干湿沉降等都是镉的主要人为来源，并且向环境内释放，引起镉元素的污染。李婧[5]等人研究表明，矿山的开采活动会产生大量的酸性废水，这些酸性废水溶出的Cd等重金属离子能够随着矿山排水和降雨进入水环境或土壤后，可能造成土壤及水体的重金属污染。而长期堆放固体废弃物及处理过程中，固体废弃物中的Cd会由于太阳照射、雨水冲刷等向大气、土壤、地表水等途径扩散。
我国为现代农业大国，20世纪以来，由于含镉杀虫剂、农业肥料以及塑料制品的使用，使人类暴露于镉污染的风险逐年增加。研究表明施肥方式影响土壤中Cd的含量。长期施用含Cd化肥可导致土壤中Cd含量显著增加。根据国家统计局《中国统计年鉴》[6]，各类农用肥料的施用量近30年来不断攀升，仅在近年有所下降。Miyazaki[7]研究了磷肥对水稻土中镉吸附特性的影响。结果表明，P浓度的增加促进了水稻土对Cd等重金属的吸附。主要原因是P与土壤胶体的表面性质密切相关，从而影响Cd在土壤中的地球化学行为。施用磷肥后，一方面，增加了土壤对Cd的吸附强度，使Cd的吸附量增加。另一方面，磷离子的存在会抑制土壤的吸附能力，即吸附过程中会影响土壤的pH，H+对重金属离子的竞争吸附增强。因此施入磷肥可能对镉有促进和抑制的双重作用。
2 镉对人体健康及植物的危害
2.1 镉对人体健康的危害
镉是环境中最常见的对人体有害的金属之一，是一种天然存在的非必需金属，一直以来被认为是导致职业暴露和环境风险的重要因素[8]。对成年人来说，慢性镉暴露可引起多种健康问题，如肾毒性、心血管疾病以及癌症[9]。孕妇产前镉暴露可导致体重减轻，影响胎儿正常生长，并且可以引起微量元素缺乏和先天性畸形[10]。人体摄入镉主要通过呼吸系统和消化系统摄入，其中10%～50%吸入镉被吸收（取决于吸入颗粒物粒径），而5%～10%通过饮食摄入被吸收（取决于个人的必需金属负荷）[11]。镉主要在肾脏和肝脏中蓄积，半衰期分别为6～38年和4～19年[12-13]。人体镉的致死量0.35～0.50 g。在人体摄入Cd后，由于其特殊的化学性质，Cd可以类质同象替代Ca、Fe等性质相近的元素，造成体内有益元素的大量流失，扰乱人体的正常生理机能，造成镉的慢性中毒。人体慢性镉中毒表现为：消瘦、骨质酥松、骨变形和萎缩、关节疼痛和骨折。大剂量摄入将会破坏呼吸系统和肾脏，出现尿毒症、呼吸困难等症状[14]。长期摄入Cd会对人体产生不可逆的慢性影响。因此，世界各国都严格规定了Cd的食品与环境限量标准，从而避免Cd对人类和环境产生危害。 2.2 镉对植物的危害
当土壤中总Cd含量超过8 μg/g，或Cd生物有效性超过0.001 μg/g，以及植物组织中Cd含量达到3～30 μg/g时[15]，大多数植物都会出现Cd中毒症状，例如发育迟缓、枯萎坏死、根褐变，严重可导致植物体死亡。植物体内过量的Cd积累可严重干扰一系列生理过程，如光合作用、呼吸作用、养分运输与吸收，以及对水分的吸收。而且镉胁迫会改变基因和蛋白质表达，破坏植物的新陈代谢[16]。现有研究表明，植物在生长阶段发生镉暴露时，种子产量和发芽率会降低。在受Cd污染的土地上，豆类植物的籽实产量可明显下降。镉可抑制籽实对水分的吸收，并且降低幼苗中水分的含量，从而影响种子的发芽。
Cd在根系的赋存形态也受多种因素影响，根系活动使根际、非根际产生氧梯度差和Eh梯度差，使根际Eh明显高于非根际，从而造成重金属镉在根际、非根际的形态赋存差异。此外根系分泌物的酸化、增溶及螯合作用，均增加了根际中弱酸提取态镉的浓度，根际弱酸提取态镉含量明显高于非根际[17]。
3 镉污染现状
中国在近30年的快速工业化过程中，由于环境保护不足，导致严重的污染事件频发。根据环境保护部和国土资源部在2014年发布的“全国土壤污染状况调查公报”，我国农用地的土壤环境欠佳，中部和西南部的污染尤为严重。其中Cd的点位超标率为7.0%。根据1995年指定的环境质量标准（GB15618-1995），有约19.4%的农业土壤样品超过了限量值，镉元素是污染程度最高的元素。
不同地区土壤重金属污染类型和程度存在显著差异。除成土母质、区域气候环境等自然原因外，不同城市工业活动和人为活动的差异可使土壤中的重金属种类和富集程度有显著差别。
重金属对粮食安全的影响是全世界最重要的公共卫生问题之一。由于Cd等重金属不经历微生物或化学降解，Cd可以在土壤中持续很长时间，积累过多会导致土壤污染，也会导致农作物对重金属的吸收增加，从而影响食品安全与质量。一方面农业土壤中重金属可能与成土母质、污水灌溉以及交通运输中产生的扬尘及汽车尾气相关。另一方面，农药和化肥的大量滥用也是造成Cd等重金属元素对土壤污染的重要原因。中国农业越来越依赖农用化学品，新中国成立以来，中国的无机肥料使用量增长了约100倍，是世界平均水平的2.5倍以上。而且中国是世界第二大农药生产国，大量的农药被应用于农业生产活动中。
工业“三废”同样是导致Cd污染的重要因素，存在于空气中的粉尘也可能加重土壤Cd的污染。此外SO2等气体也会加重重金属的危害，SO2与空气中的水蒸气结合后，会显著降低雨水的pH，酸性雨水降落到地表后会引起土壤中Cd的解吸附，并且淋滤和冲刷含Cd岩石，使得水溶状态下的Cd迁移到水体，引起水体的镉污染。Cd在水系沉积物中存在与其他重金属元素不同的富集机制，很可能是因为Cd更易受悬浮体浓度、有机质含量以及水体盐度的影响。
4 镉的地球化学行为特征
地壳中镉的丰度低且高度分散，在矿物中常与Zn、Cu等元素以类质同象的形式存在。在各种地质体中，镉元素呈分散分布，但相对集中在硫化物矿床中。目前，大量研究表明，镉主要以三种形式存在于硫化物矿床中[18]：（1）类质同象：由于Cd与Zn的地球化学性质相似，因此常以类质同象形式赋存于硫化物矿床中;（2）以固溶体形式赋存于硫化物矿床;（3）吸附状态：由于铁锰氧化物对金属离子有较强的吸附能力，Cd常呈吸附状态存在于土壤中。镉的内生地球化学迁移是与锌的共迁移。此外，从元素周期表中可以看出，低溫热液矿床组合中的许多亲硫元素都具有活性金属化学性质，且大多数具有低熔点的共同特征[19]。
虽然镉在地表环境下呈现相对惰性的状态，但镉在中性水体中长期存在，迁移距离长。在表生条件下，水中镉离子易被黏土、沉积物和悬浮物吸附，而镉主要以碳酸盐形式沉淀。土壤对镉的吸附率在80%以上，不同的土壤类型对镉的吸收能力也不同。有研究表明，土壤镉的水溶解能力与Eh、pH等土壤理化性质密切相关，在酸性条件下Cd更容易溶出，通常溶出率可大于50%;碱性条件下较难溶出。
土壤中的镉赋存形态十分复杂，国际上有不同的分类方法。国内常用的是中国地质调查局规定的7种形态，也被称为“七步法”，其中包括：水溶态、离子交换态、碳酸盐结合态、腐殖酸结合态、铁锰氧化物结合态、强有机结合态、残渣态。其中水溶态Cd生物有效性最高，离子交换态次之;碳酸盐结合态、铁锰氧化物结合态主要受土壤理化因素的影响;腐殖酸结合态容易被吸附在有机质中，有时会富集在动物体内;强有机结合态与残渣态在自然环境中较为稳定。输入土壤的Cd垂直迁移的可能性较小，一般积累与土壤表层。当然累积于土壤表层的镉由于降水的作用，可溶态Cd可以进行垂直迁移，从而污染地下水。同时进入土壤中的镉常常由于植物的富集，发生向上的再迁移，从而对植物造成危害。镉的各种形态转化离不开土壤各项理化性质的改变。
5 镉的循环
5.1 镉在地球环境的循环
镉元素在地球的各圈层均普遍存在。通过肥料、废物处理、采矿等人为活动向陆地表面输入Cd，同时通过不同的方式向大气、海洋、生物圈等输入Cd。其中存在于海洋中的Cd可通过海盐喷溅回到大气中，另一部分回到生物圈。生物圈中的Cd以多种方式回到陆地表面，沉积物中的Cd可通过地质作用抬升剥蚀输送回陆地表面。总的来说，Cd在地球各圈层的迁移转化离不开水的参与。
5.2 镉在人为活动中的循环
镉属于地壳中的微量元素，由于其物理、机械和电化学特性，镉金属和化合物（主要是硫化镉和氧化镉/氢氧化物）用于镍镉充电电池、颜料、涂料、聚氯乙烯（PVC）的稳定剂，特种合金制造和电子化合物。Cd越来越多地被用来制作薄膜太阳能电池和某些特殊材料，随着资源消耗的增加，其生产和相关工艺对环境的影响越来越受到重视。中国已经成为最大的Cd生产和消费国。工业“三废”是Cd的重要来源。在工业生产过程中，存在有意或无意的Cd排放，含Cd矿石开采冶炼、化石燃料燃烧以及工业产品生产是向自然环境中排放Cd的主要活动。而化石燃料燃烧，钢铁锻造，水泥、肥料等制造过程也会对环境产生不可预测的影响。镍镉电池、塑料及玻璃制品、钢铁制品在进行废弃物回收重新利用时，会再次向环境中输入Cd。Cd在整个过程中主要是通过废弃物回收循环。 6 总结
镉元素在自然状态下，只有在成矿区才会相对富集，当人类开采含Cd矿床，使得矿山酸性废水以及固体废弃物大量流入自然环境，在某些地区造成了严重的Cd污染。同时，农业生产过程中大量使用含Cd磷肥可以促使土壤中Cd的含量和形态发生变化，最终通过食物链危害人类的健康。镉元素的生物地球化学循环是地球各圈层共同作用的结果，水在其中扮演着极为重要的角色。因此，对土壤污染的研究不能局限于土壤内部，而应通过结合各种输入途径进行综合考量。系统地研究镉等重金属元素的地球化学过程才能揭示土壤污染的规律，从而实现科学管理土地，科学利用土地，保护土壤质量、农产品质量和生态系统健康的目的。
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