螯合剂EDDS和EDTA诱导海州香薷积累土壤重金属的比较研究

和难生物降解螯合剂 ＥＤＴＡ 诱导下对污染土壤中重
Ｃｕ 含量的测定：称取植物干样约 ０．２ ｇ，烘干的植
金属特别是 Ｃｕ 的提取效率。
１ 材料与方法
物样品用玛瑙研钵磨碎，用 ＨＮＯ３－ ＨＣｌＯ４（Ｖ∶Ｖ＝８７∶１３） 混合液消煮［２４］，ＴＡＳ－ ９８６ 火焰原子吸收分光光度计（ＡＡＳ） 测定 Ｃｕ 含量。
１１４
钱 猛等：螯合剂 Ｅ Ｄ Ｄ Ｓ 和 Ｅ Ｄ ＴＡ 诱导海州香薷积累土壤重金属的比较研究
２００５年 ２ 月
污染环境的修复技术研究中引起了人们的注意［１１￣１３］。
施 ５ ｍｍｏｌ·ｋｇ－１ ＥＤＤＳ。每种污染土壤的每个处理均为
用植物提取方法来修复重金属污染土壤，成功与 ３ 个重复。处理 １０ ｄ 后，沿土面 １ ｃｍ 剪取地上部，测
１．１ 试验材料
土壤基本理化性质：参照中国土壤学会编的土壤
海州香薷（Ｅｌｓｈｏｌｔｚｉａ ｈａｉｃｈｏｗｅｎｓｉｓ）的种子于 ２００３ 农业化学分析方法［２５］。
年 １２ 月采自安徽省铜陵铜官山及凤矿。
数据处理：采用 ＳＰＳＳ１０．０ 软件统计差异显著性。
１．２ 试验设计 试验用的 ３ 种重金属污染土壤分别为：（１）单一
第 ２５ 卷第 １期
农业环境科学学报
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表 ２ ＥＤＴＡ 和 ＥＤＤＳ 处理对土壤水溶性 Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ 含量的影响 Ｔａｂｌｅ ２ Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ＥＤＤＳ ａｎｄ ＥＤＴＡ ｏｎ ｗａｔｅｒ－ ｓｏｌｕｂｌｅ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ ａｆｔｅｒ ｔｒｅａｔｍｅｎｔｓ
农业环境科学学报 ２００６，２５（１）：１１３－ １１８ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｇｒｏ－Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ
螯合剂 ＥＤＤＳ 和 ＥＤＴＡ 诱导海州香薷积累 土壤重金属的比较研究
钱 猛，沈振国，魏 岚
（ 南京农业大学生命科学学院，江苏 南京 ２１００９５）
摘 要：用土培试验的方法，比较研究了可生物降解螯合剂 ＥＤＤＳ 和难生物降解螯合剂 ＥＤＴＡ 对耐 Ｃｕ 植物海州香薷地上部积累 土壤 Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ 和 Ｃｄ 的影响。结果表明，施加 ５ ｍｍｏｌ·ｋｇ－１ ＥＤＴＡ 和 ＥＤＤＳ 可增加海州香薷地上部的 Ｃｕ、Ｐｂ、Ｚｎ 和 Ｃｄ 的含量和积 累量。其中，ＥＤＤＳ 比 ＥＤＴＡ 具有更强的溶解土壤 Ｃｕ、Ｚｎ 和增加植物吸收积累 Ｃｕ、Ｚｎ 的能力。但对土壤 Ｐｂ、Ｃｄ 的溶解及 Ｐｂ、Ｃｄ 在 植物地上部积累的促进作用，ＥＤＴＡ 大于 ＥＤＤＳ。 关键词：植物提取；海州香薷；重金属；ＥＤＴＡ；ＥＤＤＳ 中图分类号：Ｘ５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２－ ２０４３（２００６）０１－ ０１１３－ ０６
土壤的水溶性 Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ 和 Ｃｄ 含量。其中，ＥＤＴＡ 对 Ｐｂ、ＥＤＤＳ 对 Ｃｕ 的溶解作用最为显著。处理第 １０ ｄ 时，加入 ＥＤＤＳ 后土壤中水溶性 Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ 和 Ｃｄ 分 别是对照的 ２９２￣３４４、１０１ ￣５４８、４３ 和 ０．３ 倍 ； 加 入
以磷酸二氢钾（ＫＨ２ＰＯ４）、尿素溶液的形式施入（氮： ＥＤＴＡ 后土壤中水溶性 Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ 和 Ｃｄ 分别是对照 １００ ｍｇ·ｋｇ－１；磷：８０ ｍｇ·ｋｇ－１；钾：１００ ｍｇ·ｋｇ－１）。表 １ 为 的 ７４￣２９６、９０￣４０７、４８５ 和 ７．６ 倍。
子水使土壤的湿度为田间持水量的 ６０％左右。幼苗生
Ｃｕ 污染土壤中，施加 ＥＤＴＡ 和 ＥＤＤＳ 后，海州香
长 ４５ ｄ 后，分为 ３ 个处理，wk.baidu.com别是：（１）对照：不加螯 薷地上部干重呈下降趋势；而 Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｃｄ 污染土
合剂（ＣＫ）； （２）施 ５ ｍｍｏｌ·ｋｇ－１ ＥＤＴＡ（Ｎａ２－ ＥＤＴＡ）；（３） 壤中，海州香薷地上部干重呈上升趋势，但两种污染
Ｃｏｍｐａｒ ｉｓｏｎ ｏｆ ＥＤＤＳ－ ａｎｄ ＥＤＴＡ－ Ａｓｓｉｓｔｅｄ Ｕｐｔａｋｅ ｏｆ Ｈｅａｖｙ Ｍｅｔａｌｓ ｂｙ Ｅｌｓｈｏｌｔｚｉａ Ｈａｉｃｈｏｗｅｎｓｉｓ
ＱＩＡＮ Ｍｅｎｇ， ＳＨＥＮ Ｚｈｅｎ－ｇｕｏ， ＷＥＩ Ｌａｎ （Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ， Ｎａｎｊｉｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｎａｎｊｉｎｇ ２１００９５， Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｃｈｅｍｉｃａｌｌｙ ｅｎｈａｎｃｅｄ ｐｈｙｔｏ－ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ａｓ ａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｒｅｍｏｖｉｎｇ ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ ｆｒｏｍ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌ ｔｈｒｏｕｇｈ ｕｓｅ ｏｆ ｈｉｇｈ ｂｉｏｍａｓｓ ｐｌａｎｔｓ． Ａ ｐｏｔ ｓｔｕｄｙ ｗａｓ ｃｏｎｄｕｃｔｅｄ ｔｏ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅ ｔｈｅ ｐｏｔｅｎｔｉａｌ ｏｆ Ｅｌｓｈｏｌｔｚｉａ ｈａｉｃｈｏｗｅｎｓｉｓ ｉｎ ｐｈｙｔｏｔｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｏｎ－ ｄｅｇｒａｄａｂｌｅ （ＥＤＴＡ） ａｎｄ ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｌｅ ｃｈｅｌａｔｅ （ＥＤＤＳ）． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｔｒｅａｔ－ ｍｅｎｔｓ ｗｉｔｈ ＥＤＤＳ ｔｏ ｓｏｉｌ ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｅｄ ｗｉｔｈ Ｃｕ ａｎｄ Ｚｎ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｄｒｙ ｍａｓｓ ｙｉｅｌｄｓ ｏｆ ｓｈｏｏｔｓ ｉｎ ｔｈｅ Ｅｌｓｈｏｌｔｚｉａ ｈａｉｃｈｏｗｅｎｓｉｓ． Ｉｔ ｗａｓ ｆｏｕｎｄ ｔｈａｔ ＥＤＤＳ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｈａｎ ＥＤＴＡ ａｔ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｕｐｔａｋｅ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ Ｃｕ ａｎｄ Ｚｎ ｉｎ ｔｈｅ ｓｈｏｏｔｓ ｏｆ Ｅｌｓｈｏｌｔｚｉａ ｈａｉｃｈｏｗｅｎｓｉｓ． Ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ５ ｍｍｏ·ｌ ｋｇ－１ ＥＤＤＳ ｔｏ ｓｏｉｌ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｕｐｔａｋｅ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ Ｃｕ ｉｎ ｓｈｏｏｔｓ， ｗｉｔｈ ｍａｘｉｍｕｍ ｌｅｖｅｌｓ ｏｆ １ ３２２ ｍｇ·ｋｇ－１ ＤＷ ａｎｄ ８５５ μｇ， ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ， ｗｈｉｃｈ ｗｅｒｅ ９０ ａｎｄ ４４ ｆｏｌｄ ｈｉｇｈｅｒ ｔｈａｎ ｔｈａｔ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｒｒｅ－ ｓｐｏｎｄｉｎｇ ｃｏｎｔｒｏｌ ｐｌａｎｔｓ ｔｏ ｗｈｉｃｈ ｃｈｅｌａｔｅ ｈａｄ ｎｏｔ ｂｅｅｎ ａｐｐｌｉｅｄ． Ｔｈｅ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｔｏｔａｌ ｕｐｔａｋｅ ａｍｏｕｎｔｓ ｏｆ Ｚｎ ｉｎ ｓｈｏｏｔｓ ｗｅｒｅ ａｌｓｏ ｈｉｇｈｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｔｓ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＥＤＤＳ ｔｈａｎ ｉｎ ｔｈｏｓｅ ｔｒｅａｔｅｄ ｗｉｔｈ ＥＤＴＡ． Ｆｏｒ Ｐｂ ａｎｄ Ｃｄ， ＥＤＤＳ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｈａｎ ＥＤＴＡ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｍｅｔａｌ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｃｈｅｌａｔｅｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ＥＤＤＳ ｗａｓ ｍｏｒｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｈａｎ ＥＤＴＡ ａｔ ｓｏｌｕｂｉｌｉｚｉｎｇ ｓｏｉｌ Ｃｕ ａｎｄ Ｚｎ， ｂｕｔ ｆｏｒ Ｐｂ ａｎｄ Ｃｄ， ｔｈａｔ ｔｈｅ ＥＤＤＳ ｗａｓ ｌｅｓｓ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｔｈａｎ ＥＤＴＡ． Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ：ｐｈｙｔｏ－ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ；Ｅｌｓｈｏｌｔｚｉａ ｈａｉｃｈｏｗｅｎｓｉｓ；ｈｅａｖｙ ｍｅｔａｌｓ；ＥＤＴＡ；ＥＤＤＳ
性 Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｂ 和 Ｃｄ 的含量均很低（表 ２）。在 ３ 种污染 土壤中，加入 ５ ｍｍｏｌ·ｋｇ－１ ＥＤＴＡ 和 ＥＤＤＳ 则显著增加
ＣＯ３）、１ ０００ ｍｇ·ｋｇ－１ Ｚｎ（ＺｎＣＯ３ 和 ＺｎＳ 摩尔比例为 １∶ １）、２ ５００ ｍｇ·ｋｇ－１ Ｐｂ（Ｐｂ３（ＯＨ）２（ＣＯ３））和 １５ ｍｇ·ｋｇ－１ Ｃｄ （Ｃｄ（ＮＯ３）·４Ｈ２Ｏ）。污染土壤反复混匀后装入塑料盆， 每盆装土 １ ０００ ｇ。平衡 ２ 星期后，一次性施入基肥，
植物修复（Ｐｈｙｔｏ－ ｒｅｍｅｄｉａｔｉｏｎ）是最近新发展起来 的一种新的污染土壤修复技术，其对策之一是螯合诱 导植物修复（Ｃｈｅｌａｔｅ－ ｉｎｄｕｃｅｄ ｐｈｙｔｏ－ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ）。这一 技术的要点是向土壤中施加螯合剂来增加土壤重金 属的可溶性，促进重金属在植物地上部的积累［１］。迄今
２ 结果与分析
Ｃｕ 污染土壤，在土壤中加入 ４００ ｍｇ·ｋｇ－１ Ｃｕ（ＣｕＳＯ４）； ２．１ 螯合剂处理对土壤中水溶性重金属含量的影响
（２）Ｃｕ、Ｚｎ 污染土壤，在土壤中加入 ４００ ｍｇ·ｋｇ－１ Ｃｕ
在未施用 ＥＤＴＡ、ＥＤＤＳ 处理的土壤中（ＣＫ），水溶
（ＣｕＳＯ４）和 ４００ ｍｇ·ｋｇ－１ Ｚｎ（ＺｎＳＯ４）；（３）Ｃｕ、Ｚｎ、Ｐｄ、Ｃｄ 复合污染土壤，在土壤中加入 ５００ ｍｇ·ｋｇ－１ Ｃｕ（Ｃｕ－
供试污染土壤的主要理化性质。
２．２ 螯合剂处理对植物地上部生物量的影响
将海州香薷种子直接播入盆钵，待种子萌发 １ 周
Ｃｕ、Ｚｎ 污染土壤中，施加 ＥＤＴＡ 和 ＥＤＤＳ 后，海
后间苗，每盆留 ７ 株。植物在温室内自然光照条件下 州香薷地上部干重呈增加趋势，并且施加 ＥＤＤＳ 与对
生长，温度 １８℃￣３０℃。生长期间每天以称重法加去离 照间呈显著性差异（Ｐ＜０．０５），为对照的 ２．３ 倍（图 １）。
收稿日期：２００５－ ０５－ １４ 基金项目：江苏省科技厅社会发展计划（Ｑ２００３４７）；教育部高校青年
教师奖励计划资助 作者简介：钱 猛（１９７９—），女，硕士研究生。 联 系 人：沈振国，Ｅ －ｍ ａｉｌ：ｚｇｓｈｅｎｇ＠ ｎｊａｕ．ｅｄｕ．ｃｎ Ｔｅｌ：０２５－８４３９６３９１
研究最多的螯合剂是 ＥＤＴＡ（乙二胺四乙酸）。研究表 明，ＥＤＴＡ 可以促进重金属特别是 Ｐｂ 在植物地上部 中的积累［２￣５］。ＥＤＴＡ 对金属离子有很高的螯合能力， 在增加重金属在土壤中可溶性的同时，也增加了重金 属向下和四周迁移的可能性，从而增加对地下水和周 边环境造成二次污染的危险性［５￣８］。此外，ＥＤＴＡ 在环 境中非常稳定不易被降解，施入土壤的 ＥＤＴＡ 有着较 长的残留效应［９、１０］。因此，选择适宜的螯合剂是诱导植 物修复技术成败的关键所在。近年来，一种可生物降 解的螯合剂［Ｓ，Ｓ］－ ＥＤＤＳ（乙二胺二琥珀酸）在重金属
否取决于植株地上部积累的重金属总量的多少。目前 量鲜重；在 ８０℃下烘干，测定生物量和重金属含量。
虽已有 Ｃｕ 超量积累植物（植物地上部含 Ｃｕ 量大于 １ ０００ ｍｇ·ｋｇ－１）的报道［１４］，但所得结果也并不完全一
表 １ 三种土壤的基本理化性质 Ｔａｂｌｅ １ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｅ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｓｏｉｌ ｓａｍｐｌｅｓ
致，有些可能是污染的结果。由于过量 Ｃｕ 具有较高的
生物毒性，对 Ｃｕ 污染土壤进行植物修复有着特别的
难度，有关 Ｃｕ 污染土壤的诱导植物修复研究也比较
少见［１３，１５，１６］。海州香薷（Ｅｌｓｈｏｌｔｚｉａ ｈａｉｃｈｏｗｅｎｓｉｓ）亦称为
铜草，是铜矿区生长的一类优势和指示性植物。这一
植物对 Ｃｕ 有较高的耐性，生物量也较大［１７￣２０］。最近，
一些研究报道海州香薷中地上部含 Ｃｕ 量在水培条件
下可以达到 ３ ４１７ ｍｇ·ｋｇ－１（干重）［２１］，但在土培条件下
地上部含铜量最高只有 ２６０ ｍｇ·ｋｇ－１，甚至在 １０ ｍｇ·
ｋｇ－１ 以下［２３］。因此，提高植物含铜量是影响 Ｃｕ 污染植
物修复能否成功的关键因素之一。本文采用土壤培养
的方法研究了海州香薷在可生物降解螯合剂 ＥＤＤＳ １．３ 测定技术