有色金属之乡--湖南既是重金属Cd家族聚集地，也是重金属Cd家族的旅行地。由于人类对有色金属需求的不断增长，重金属Cd家族成员旅行计划也将逐渐提上日程。他们首先在工矿聚集，后在有色金属冶炼过程中，随废渣、废水进入土壤开始旅行。家族成员主要有两种旅行方向，一种是沿着土壤水平方向，另一种是沿着土壤剖面的垂直方向。旅行方向的选择主要是根据家族成员当时所处的环境。比如，某成员在旅行过程中恰好遇到人类在耕作翻土、灌溉或者是天降大雨，该成员很有可能是进行垂直方向旅行。

图1  Cd旅行方向

土壤，对大部分成员来说，既是旅行的始发地，也是人生的归宿处。例如，土壤的组成成员，如硅酸盐粘土矿物、有机质、铁/锰氧化物、微生物等通过吸附作用，使得Cd成员安定下来。将而对少部分家族成员而言，土壤只是人生旅行中的暂居地。他们可随植物根际对土壤矿质养分的吸收，开启下一段旅程，即进入植物体，分布在根茎叶果实之中。以水稻之旅为例，Cd成员可通过水稻根际吸收，进入水稻体内，闲游至茎、叶、稻谷中。其中，水稻的茎和根是Cd成员主要安家场所和中途驿站，在齐穗前Cd可在从土壤到各组织直至糙米中，而在抽穗后Cd成员只能从根到茎秆和穗部直接进入气生器官(除糙米以外地上部器官)。进入稻谷的成员当属幸运游客，他们不仅可在水稻体内畅游，更能够一次享受神奇的人体之旅。然而，对于人体而言，过多成员的进入将导致身体的崩溃，超负荷人体景区难以承担过大的Cd流，最后导致瘫痪。

Cd家族的壮大对于环境和人类而言是极其不利的，随着家族的聚集和旅行，环境污染日益严重，人类的健康遭受着严重的威胁。最典型的案例是发生在上世纪60年代的被称为世界历史上“八大公害事件”之一的日本神通川Cd中毒流行的“痛痛病”,该病以骨痛为主要特点，疾病严重时发生骨折直至死亡。中国也有这样中毒事件的发生。以稻米中毒为例，

图2  中国大米污染不完全分布图

人类开始意识到由重金属Cd引发的一系列农产品问题，祸从口入，比如Cd富集的稻米导致人类健康的严重损伤。因此，人类不断地想办法来控制Cd成员的旅行，采取一系列措施来阻止Cd成员的旅行。

    近年来，人类通过对Cd成员的旅行动态进行长期定位监测，对家族聚集地--土壤进行详细考察逐渐发现了Cd成员聚集分布状况、旅行的规律以及归宿地。以湖南省为例，Cd家族聚集主要呈现出“一线（京广铁路沿线）两片（湘南片和湘西北片）”的区域分布特征。Cd家族成员不仅可以通过大气沉降、长期污灌、工矿废渣或污泥聚集，还可以通过有机肥和秸秆聚集。另外，土壤酸化（pH降低）、酸雨等外界环境加速了Cd成员聚集的进程。

另外，为了不让Cd家族成员进入人体，人类首先想到的就是尽量避免或是不让Cd成员进入他们所食用的农作物体内。因此，人类采取的手段大体分为两类，一类是利用植物本身的特性，筛选一些Cd成员聚集分布少的农作物主栽品种，另一类是利用外源手段，在农作物生长季节采取一系列农艺调控和施用化学物质。人类筛选低Cd富集的农产品主要是通过对粮食、油料、蔬菜等农作物主栽品种进行盆栽初选、田间微区复选、大田中试等手段，以低于中国《食品中污染物限量》标准值的 1.5 倍为评判依据，最终确定适合人类食用的农作物。目前就水稻而言，人类已经筛选出来的有湘早籼42号、湘早籼45号等早稻品种，湘晚籼12号、湘晚籼17号、中优9918、C两优87等中稻品种。农艺调控和钝化剂（钝化剂在这里可以理解为家族成员安定下来，不再继续旅行的化学物质）的施用其目的是让Cd成员留在土壤中，避免Cd成员进入农作物体内，但还是会有一部分继续前行，最终到达人体，这些手段在一定程度上缓解了压力，进入人体中的Cd流没有以前那么多了。以水稻为例，目前人类采取主要的农艺措施包括肥水管理、叶面阻控、秸秆离田等；钝化剂包括炉渣、生石灰、海泡石、农作废弃物、生物质炭、腐植酸矿粉等单一物料及其复配制剂。

图3  农艺措施与钝化剂阻控

    就水分管理而言，土壤中Cd成员旅行受pH、温度、氧化还原电位（Eh）、有机质、阳离子交换量等土壤理化性质的影响，因此通过水分管理调节土壤pH和Eh，从而阻控Cd的前行。控制土壤的Eh及土壤的水分状况，使土壤作物形成一个较稳定的滞水期，可以减少Cd成员进入植株内的含量。有研究发现，与传统灌溉模式相比，持续淹水条件下，水稻糙米中Cd 含量降低37.9%。生物炭来自于其本身的特性，具有较大的比表面积和发达的微孔结构，因而具有较强的吸附能力。此外，生物炭因含有一定量的灰分而呈碱性，且生物炭表面有机官能团可吸收土壤中的H+，因而施加生物炭可提高土壤pH。生物炭较强的吸附能力及较高的pH，通过吸附或沉淀作用，从而减少Cd成员进入植物体内。

如果说前面提到的人类阻止Cd行动类似于一种绥靖政策，后面的这种方法则属于釜底抽薪，断链改制，即寻求替代种植作物，并非人类可食用农作物，改种一些观赏性作物或经济作物，如种植花卉、苗木、棉花、桑麻等。以上也就是人类所提出的一套较完整的以“轻度污染农艺调控－中度污染钝化降活－重度污染断链改制“的方法体系。

尽管人类提出这样一套阻止Cd成员旅行的方案，但是他们要走的路依然很长。曾经的Cd成员因没有人为的聚集而自由分布在自然间，不因过分的积累而对人体造成伤害。曾经的Cd成员也和人类融洽和谐的生活在这个地球上，人类的肆意开采造成了Cd成员的居无定所，究竟Cd成员最后的归宿在哪里，Cd成员以什么样的形态再次与人类和谐相处，这依然是个问题。因此，要改变现状需要的不仅仅是科研人员定向改良与培育Cd家族聚集少的农作物品种，开发并完善绿色新型高效农艺阻断技术、阻止Cd家族在土壤和农作物间的旅行，更需要的是全社会的参与和理解。