镉
镉(gé)，英文cadmium，源自kadmia，"泥土"的意思，1817年发现。和锌一同存在于自然界中。它是一种吸收中子的优良金属，制成棒条可在原子反应炉内减缓核子连锁反应速率，而且在锌-镉电池中颇为有用。它的硫化物颜色鲜明，用来制成镉黄颜料。
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镉(gé)，英文cadmium，源自kadmia，"泥土"的意思，1817年发现。和锌一同存在于自然界中。它是一种吸收中子的优良金属，制成棒条可在原子反应炉内减缓核子连锁反应速率，而且在锌-镉电池中颇为有用。它的硫化物颜色鲜明，用来制成镉黄颜料。
环境工程领域中的镉绝大多数淡水的含镉量低于1微克/升，海水中镉的平均溶度为0.15微克/升。镉的主要污染源是电镀、采矿、冶炼、染料、电池和化学工业等排放的废水。
环境监测中测定镉的方法有:原子荧光光谱法、原子吸收分光光度法、双硫腙分光光度法、阳极溶出伏安法和示波极谱法等。
在自然界中主要成硫镉矿而存在;也有小量存在于锌矿中，所以也是锌矿冶炼时的副产品。镉的主要矿物有硫镉矿(CdS)，贮存于锌矿、铅锌矿和铜铅锌矿石中。镉的世界储量估计为 900万吨。
亚洲是全球最大的初级镉金属产区，以中国、韩国、日本为主。
2011年受日本东北部地震的影响，日本境内几个主要的镉生产基地暂时关闭，2012年日本相关企业的逐步复工促进了全球镉产量的增长，据统计2012年全球镉产量为2.3万吨。
根据美国国家地质局2013年1月发布的全球矿产统计数据:2012年中国镉产量为7000吨，占全球总产量的30.43%;2012年朝鲜镉产量为4100吨，占全球总产量的17.83%。
C.I. 77180; Cadmium; cadmium coating quality balzers; CadmiumfoilNmmthickxmmwide; Cadmium pwoder; Cadmiumsti
cks; Cadmiumwiremm; CadmiumpowderNmesh; Cadmiumrodmmdiameterxmm; CadmiumpiecesN; CadmiumshotNteardrop; Cadmiumstickcmdiameterxcm; Cadmiummossy; Cadmium rod; CadmiumgranulesNmm; Cadmium powder; Cadmium wire; Cadmium pieces; Cadmium foil; Cadmium shot; Cadmium metal; Cadmium solution 1000 ppm; Cadmium solution 10 000 ppm
元素类型:金属元素
原子序数:48
质子数:48
中子数:64
元素在太阳中的含量:0.006(ppm)
元素在海水中的含量:太平洋表面 0.0000011(ppm)
地壳中含量:0.11(ppm)
摩尔质量:112g/mol
氧化态:Main Cd+2 ，Other Cd+1
元素周期表位置:第五周期IIB族
电子层排布: 2-8-18-18-2
晶体结构:晶胞为六方晶胞。
晶胞参数:
a = 297.94 pm
b = 297.94 pm
c = 297.94 pm
α = 90°
β = 90°
γ = 120°
莫氏硬度:2
声音在其中的传播速率:2310(m/S)
电离能(kJ /mol):
M - M+ 867.6
M+ - M2+ 1631
M2+ - M3+ 3616
M3+ - M4+ 5300
M4+ - M5+ 7000
M5+ - M6+ 9100
M6+ - M7+ 11100
M7+ - M8+ 14100
M8+ - M9+ 16400
M9+ - M10+ 18800
镉是银白色有光泽的金属，熔点320.9℃，沸点765℃，密度8650 kg/m3;。有韧性和延展性。镉在潮湿空气中缓慢氧化并失去金属光泽，加热时表面形成棕色的氧化物层，若加热至沸点以上，则会产生氧化镉烟雾。高温下镉与卤素反应激烈，形成卤
化镉。也可与硫直接化合，生成硫化镉。镉可溶于酸，但不溶于碱。镉的氧化态为+1、+2。氧化镉和氢氧化镉的溶解度都很小，它们溶于酸，但不溶于碱。镉可形成多种配离子，如Cd(NH3)、Cd(CN)、CdCl等。
镉的毒性较大，被镉污染的空气和食物对人体危害严重，且在人体内代谢较慢，日本因镉中毒曾出现"痛痛病"。
可用多种方法从含镉的烟尘或镉渣(如煤或炭还原或硫酸浸出法和锌粉置换)中获得金属镉。进一步提纯可用电解精炼和真空蒸馏。镉主要用于钢、铁、铜、黄铜和其他金属的电镀，对碱性物质的防腐蚀能力强。镉可用于制造体积小和电容量大的电池。镉的化合物还大量用于生产颜料和荧光粉。硫化镉、硒化镉、碲化镉用于制造光电池。
燃烧加热
2Cd+O2==2CdO Cd+S==CdS
加热
Cd+X2==CdX2 (X=F、Cl、Br、I)
加热 加热
3Cd+2P==Cd3P2 Cd+Se==CdSe
Cd+2HCl==CdCl2+H2↑
加热
2Cd+2SO2==CdSO4+CdS
加热 加热
2Cd+Na==NaCd2 6Cd+Na==NaCd6
2.氢氧化镉和氧化镉
Cd+2NaOH=Cd(OH)2+2Na Cd(OH)2+H=Cd+2H2O
加热
Cd(OH)2==CdO+H2O
加热
[Cd(NH3)4] +2OH-==Cd(OH)2+4NH3
2Cd+3CO3 +2H2O=Cd2(OH)2CO3+2HCO
3.硫化镉和镉的配合物
(1)硫化镉
Cd +H2S=CdS+2H
3CdS+8HNO3==3Cd(NO3)2+2NO+3S+4H2O
(2)镉的配合物
[Cd(NH3)6]
[Cd(CN)4]
4.含镉废水的处理
(1)中和沉淀法
Cd +2OHˉ=Cd(OH)2
(2)离子交换法
(3)其它:气浮法、碱性氯化法
1817年，德国的斯特罗迈尔，从不纯的氧化锌中分离出褐色粉，使它与木炭共热，制得镉。
首先发现镉的是德国哥廷根大学化学和医药学教授斯特罗迈尔。他兼任政府委托的药商视察专员。正是他在视察药商的过程中，观察到含锌药物中出现的问题，促使他在1817年发现了镉。由于发现的新金属存在于锌中，就以含锌的矿石菱锌矿的名称Calamine命名它为Cadmium，元素符号定为Cd。
镉与它的同族元素汞和锌相比，被发现得晚的多。它在地壳中含量比汞还多一些，但是汞一经出现就以强烈的金属光泽、较大的比重、特殊的流动性和能够溶解多种金属的姿态吸引了人们的注意。镉在地壳中的含量比锌少得多，常常以少量包含于锌矿中，很少单独成矿。金属镉比锌更易挥发，因此在用高温炼锌时，它比锌更早逸出，逃避了人们的觉察。这就注定了镉不可能先于锌而被人们发现。
1.用于制造合金:镉作为合金组土元能配成很多合金，如含镉0.5%~1.0%的硬铜合金，有较高的抗拉强度和耐磨性。镉(98.65%)镍(1.35%)合金是飞机发动机的轴承材料。很多低熔点合金中含有镉，著名的伍德易熔合金中含有镉达12.5%。
2.镉具有较大的热中子俘获截面因此含银(80%)铟(15%)镉(5%)的合金可作原子反应堆的(中子吸收)控制棒。
3.镉的化合物曾广泛用于制造(黄色)颜料、塑料稳定剂、(电视映像管)荧光粉、杀虫剂、杀菌剂、油漆等。
4.用于电镀等。镉氧化电位高，故可用作铁、钢、铜之保护膜，广用于电镀防腐上，但因其毒性大，这项用途有减缩趋势。
5.用于充电电池:镍-镉和银-镉、锂-镉电池具有体积小、容量大等优点
6.镉还用于制造电工合金，如电器开关中的电触头大多采用银氧化镉材料，具有导电性能好，燃弧小，抗熔焊性能好等优点 ，广泛的用于家用电器开关，汽车继电器等 ，但是由于镉有毒并且受欧盟《报废电子电器设备指令》(WEEE)和《关于在电子电器设备中限制使用某些有害物质的指令》(RoHS)两项指令的影响 ，电器开关中的银氧化镉材料逐渐被环保材料如银氧化锡，银镍材料所取代。
S60This material and its container must be disposed of as hazardous waste.
该物质及其容器须作为危险性废料处置。
S61Avoid release to the environment. Refer to special instructions / safety data sheets.
避免释放至环境中。参考特别说明/安全数据说明书。
风险术语
R20/21/22Harmful by inhalation, in contact with skin and if swallowed.
吸入、皮肤接触及吞食有害。
R50/53Very toxic to aquatic organisms, may cause long-term adverse effects in the aquatic environment.
对水生生物有极高毒性，可能对水体环境产生长期不良影响。
镉处理对茴香镉吸收累积与生理指标的影响
镉处理对茴香镉吸收累积与生理指标的影响
采用水培方法,以茴香为材料,研究了不同镉浓度(0、0.1、1.0、5.0 mg/L)对茴香镉累积及可溶性糖含量、全碳、全氮、全磷、全钾、全钠含量的影响。结果表明,低浓度镉(0.1 mg/L)处理促进茴香植株生长,茴香地上部和地下部的鲜重与干重均高于CK,高浓度镉(5.0 mg/L)处理抑制茴香植株生长,茴香地上部和地下部的鲜重与干重均低于CK;随镉浓度增加,叶绿素、类胡萝卜素、可溶性糖和全碳含量以及C/N比均呈降低趋势,全氮和全磷含量均呈增加趋势,钾含量均低于CK,但与CK差异均不显著,钠含量呈逐渐降低趋势,并以0.1 mg/L镉浓度处理为最大,与其他各处理差异均达显著水平;随镉浓度增加,茴香植株对镉的吸收累积情况呈增加趋势,且各处理之间差异均达显著水平。
用于聚合物时，应将镉系颜料用于吸水性较低的体系，因为介质中的渗水性会降低颜料的耐候性。钛白的存在也会降低颜料的耐光性。镉红的耐久性比镉黄好，适于室外制品着色，如汽车涂装和高档烘漆。镉红自然硬度比其它无机颜料低，摩擦性好，可用于照相凹板印刷油墨和PVC网印油。除汞镉红不宜于用聚碳酸酯外，镉红几乎适用于所有树脂和塑料，如ABS塑料、聚甲醛、丙烯酸、氨基、氟塑料、尼龙、聚酰胺等。 2100433B
锌镉合金，主要成份为锌和镉。因为锌镉合金是银色的，镁也是银色的，所以，又有人叫它做锌镁合金，而并非成份中有镁。
不久前，湖南杂交水稻研究中心发布消息称，该中心研发出了即便种植于高镉污染稻区，也能出“镉”而不染的杂交稻亲本品系“低镉1号”和组合“两优低镉1号”。
这意味着，粮食安全从质量上有了更多保障，有望让人们吃得更有“安全感”。因此，这一技术，被不少网友称为我国水稻种植技术上的又一次“弯道超车”。
这项“弯道超车”的新技术，究竟如何“帮”水稻降镉？是否为转基因技术？对人体是否会有后续的影响？
低镉水稻
可“免疫”高镉污染地
如何让稻米避免镉污染,研究由来已久。
农业科学家们曾提出很多应对稻米镉污染的多种策略。如，研发出将田中“镉”通过微生物活化后从土壤中泵出的技术；通过选育低镉品种、灌溉和调节土壤pH值到7.0以上，实现综合降镉的“VIP”技术；发布“应急性镉低积累水稻品种”……
但即便是“应急”品种，种植在高镉污染稻区，其稻米中镉含量仍超出国家标准。“VIP”技术等方式，在降低土壤和品种的镉含量上可行，却较为“费钱”。筛选和培育“籽粒镉低积累水稻品种”,是目前最直接和经济的方法。
湖南杂交水稻研究中心研究员赵炳然介绍，团队研发的“籽粒镉低积累水稻品种”技术，主要通过基因组编辑技术与水稻杂种优势利用技术的集成创新，在国际上率先建立了培育低镉籼型杂交稻亲本及组合的技术体系。用此方法，他们快速、精准培育出了不含任何外源基因的低镉杂交稻组合。
团队经过两年，在高镉大田进行鉴定，其糙米镉含量稳定在0.06mg/kg以下，远低于0.2mg/kg的国家标准和0.4mg/kg的国际标准。“只降低镉含量，不影响原始品种（系）的产量、品质等综合农艺性状。与相同情况下的对照品种，包括‘应急性低镉品种’相比，稻米镉含量都显著降低。”赵炳然说。
这一结果，经南京农业大学等九单位专家组成的专家组现场评议后认为，亲本品系“低镉1号”及“两优低镉1号”组合降镉效果显著，突破了“应急性镉低积累水稻品种”在高镉污染田栽培稻米依然镉含量超标的技术瓶颈，可望从根本上解决“镉大米”问题，经济、实用、安全，具广阔应用前景。
技术“转基因”
但“产品”不含转基因
该品系和组合是否为转基因技术培育？是否为转基因品种？
对公众普遍关注的这两个问题，赵炳然回应：“培育过程中利用的基因组编辑技术，的确是涉及转基因过程的新技术。但经过一年两代繁育筛选后，可获得不含任何转基因成分的突变植株，这与传统转基因技术从程序、结果上看，都有本质不同。”
所谓基因组编辑技术，是一种可在基因组水平上对DNA序列进行修饰、改造的分子技术。因其可快速精准地对作物自身基因进行突变，实现对作物相关农艺性状的改良，已迅速发展为作物遗传改良的重要手段。基因编辑技术的过程，既能模拟基因组的物理诱变和化学诱变，又具有高效定点诱变基因的独特优势。
“但，它有别于传统转基因技术。”赵炳然介绍，传统意义上的转基因技术是做“加法”，转移外源有利性状基因到作物中；而基因组编辑技术则为“减法”，突变作物自身不利性状基因。因此，通过基因编辑技术获得的农作物，在美国、欧洲多国，被视为常规品种管理。
“两优低镉1号”，通过对杂交稻骨干亲本材料，用基因组编辑技术“CRISPR/Cas9”，定点突变镉吸收主效基因，有效阻断水稻吸镉。“我们转入的外源基因和突变基因,在突变体的后代自交群体中会发生分离，其中一部分突变单株不含外源基因。通过分子检测突变株的后代群体，可快速筛选到不含任何外源基因的纯合突变体单株。因此，最终培育出的组合，不含转基因成分。”赵炳然说。
不过，植物对有害元素，如镉，并没有“专用”吸收通道。“镉”主要通过水稻生长所需营养元素的“转运通道”，“混”入水稻“体内”。此前，日本开展的一项研究已证明，“镉”易通过“锰”的“转运通道”，被水稻所吸收。因此，通俗的解释，该低镉水稻组合的培育，是敲除了水稻基因组中的水稻运输、吸收锰元素的“转运通道”，从而阻止“镉”的进入。这意味着，此类低镉品种，会影响水稻对“锰”的摄入。正基于此，赵炳然表示，对该品种是否在镉污染农田具广适性，还有待进一步研究。同时，团队也计划明年在全国进行更多品种（系）的试验与示范。
“富硒是有益的。富镉却是有害的。这套成果，是水稻育种中的一项重大突破。它在应用中好操作，降镉成本不高，简单易行，值得推广。”中国工程院院士袁隆平说。
“湖南省镉低积累农作物品种筛选与选育”首席科学家、湖南省农科院党委书记柏连阳也点赞了该技术。他表示，未来有望利用此法，对其他优秀水稻品种进行“去镉”改良。同时，这也是一种可复制的方法和手段，能应用到玉米、油菜等品种的低镉改良中。
土壤污染综合治理与
低镉农作物选育不冲突
柏连阳称，土壤污染综合治理研究，与水稻低镉品种培育，并不冲突。土壤污染治理，是全世界均面临的重大难题，不论从技术难度、土壤恢复时间、还是土壤修复所需要的经济上，均有很大挑战。在未获得土壤污染修复“全解决方案”前，对农作物镉等重金属污染问题的解决，不能放松。
“国际上针对重金属污染稻田土壤的修复技术还不成熟。”湖南省农业环境生态研究所所长纪雄辉说。他介绍，欧美普遍采用轮耕、休耕的土壤修复方案，在严重污染区种植重金属超富集植物。但在严重污染区域，此方案需要至少50-100年时间，才能使土地有效修复。日本，则主要采用客土法处理，成本较高。
事实上，国际上应对耕地污染，也均以保障粮食安全为目标。实际措施以“换新”（客土法和翻耘法）为主，“调控”（水分调节和调整种植结构）为辅，“修复”（植物修复和钝化法）尚处于研究、试验或小规模应用中。在植物-微生物联合修复方面，多数还处于小试阶段，规模化应用尚需时日。因此，国外耕地污染修复技术，对我国的可借鉴之处并不多。
纪雄辉表示，我国在此领域的研究，总体处于世界领先水平。譬如，2014-2017年，农业部及财政部开展的“重金属污染耕地修复及农作物种植结构调整”试点，采取“VIP”技术镉污染土壤进行修复试点，效果明显。但，在受限于修复效果的可持续性、经济性，该技术的推广也屡屡遭遇“尴尬”。因此，专家们纷纷表示，为“水稻”等作物降镉的“经济适用型”技术，不仅“可以有”，而且是“题中之义”。
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编辑：王小龙
审核：管晶晶
镉红用途