螯合剂在重金属污染土壤植物修复中的应用研究进展

重金属污染土壤的植物提取修复强化途径主要有2种,一是提高植物生物量,二是提高植物体内重金属含量。从螯合剂的作用机理,常用螯合剂种类,不同种类螯合剂对土壤中目标重金属的活化效果,以及螯合剂诱导下植物对目标重金属的吸收和积累效应,螯合剂使用对生态环境造成的负面影响等方面综述了重金属污染土壤螯合诱导强化植物提取修复技术的研究进展,同时对植物修复后的评价以及螯合诱导植物修复技术今后的发展方向进行了探讨。     

螯合诱导植物修复技术在重金属污染土壤中的应用

通过向土壤中施加螫合剂促进植物对重金属的吸收是目前一项比较有发展前景的土壤修复技术.本文综合介绍了近年来EDTA等多种螯合剂在植物修复重金属污染土壤中的应用,同时介绍了一种新型易降解的螯合剂EDDS的研究进展,最后对存在的问题进行了讨论,并对未来的研究重点进行了展望.     

营养元素与螯合剂强化植物修复重金属污染土壤研究进展

植物修复技术具有安全、环保、经济、操作简单等独特优势,符合未来重金属污染土壤修复技术的发展趋势,因而应用前景广阔、发展潜力巨大。然而,修复周期长、超富集植物生物量不足、修复效率低、修复范围有限等缺点限制了植物修复的大规模应用。因此,如何增强植物修复效果逐渐成为一个土壤修复热点问题。螯合强化能显著增加土壤中有效态重金属的含量并提高其迁移转化能力。营养元素的施加则有利于维持植物在重金属胁迫下的生长。对螯合剂和营养元素(N、P、K)强化植物修复的作用方式和强化效果进行了总结,深入分析了内在的作用机制以及影响因素,探讨了强化技术目前存在的问题,并对螯合剂与营养元素联合强化的可行性进行了展望。     

铅污染土壤的植物修复研究进展

利用植物修复技术对土壤重金属污染进行治理是目前国内外有关学者研究的热点和难点问题。本文系统地阐述了重金属Pb污染土壤的植物修复,从Pb超富集植物、植物吸收累积Pb的机制和影响因素以及螯合剂在Pb污染土壤植物修复中的作用等几方面介绍了国内外的有关研究现状及其发展趋势。     

可生物降解螯合剂GLDA和磷素活化剂促进东南景天提取土壤重金属的潜力

植物提取是重金属污染土壤的植物修复技术中去除重金属最具前途的方式之一。为了进一步提高植物对重金属的提取效率,向土壤施加螯合剂增加土壤重金属的可溶性,促进植物对重金属的吸收和积累,该技术被称为螯合诱导植物提取技术。EDTA（乙二胺四乙酸）由于其较强的络合能力,是目前常用和研究较多的螫合剂。但EDTA在环境中不易被生物降解,施入土壤的EDTA有着较长的残留效应,因此施用EDTA存在潜在的环境风险。     

重金属污染土壤的螯合剂诱导植物修复研究进展

植物修复作为一种生态友好型原位绿色修复技术成为重金属污染土壤修复研究的热点。然而,目前最具有推广价值的超积累植物因生物量低、生长缓慢、对重金属的积累具有专一性等缺点,大大限制了植物修复技术在重金属污染尤其是复合重金属污染土壤治理方面的推广应用。利用生长速度快、生物量大的普通植物借助其它技术辅助的联合植物修复便成了有效可行的替代途径和研究焦点。近年来,金属螯合剂诱导的化学-植物联合修复技术备受关注。本文综述了螯合剂诱导植物修复技术的研究进展、修复机理和目前存在的问题,并对该项技术的未来研究方向给予了展望。     

重金属污染土壤的螫合剂诱导植物修复研究进展

植物修复作为一种生态友好型原位绿色修复技术成为重金属污染土壤修复研究的热点。然而,目前最具有推广价值的超积累植物因生物量低、生长缓慢、对重金属的积累具有专一性等缺点,大大限制了植物修复技术在重金属污染尤其是复合重金属污染土壤治理方面的推广应用。利用生长速度快、生物量大的普通植物借助其它技术辅助的联合植物修复便成了有效可行的替代途径和研究焦点。近年来,金属螯合剂诱导的化学一植物联合修复技术备受关注。本文综述了螯合剂诱导植物修复技术的研究进展、修复机理和目前存在的问题,并对该项技术的未来研究方向给予了展望。     

土壤有机质和螯合剂对龙葵富集重金属Cd的影响

采用盆栽实验研究外源添加土壤有机质和螯合剂对龙葵富集Cd含量、土壤中有效态Cd含量以及植株地上部生物量的影响。结果表明,不同有机质和螯合剂处理在相同Cd浓度下,地上、下部植株Cd含量和富集系数分别表现为有机质含量2%有机质含量4%有机质含量6%和EDTAEDDS对照,但植物地上部带走Cd量以6%有机质和EDTA处理为最高;土壤有效态Cd含量表现为2%4%6%,EDTAEDDS对照;地上部生物量以有机质6%和螯合剂对照处理为最高。随着Cd浓度的增大,相同有机质和螯合剂下,植物Cd含量、地上部带走Cd量和土壤有效态Cd含量均呈增大趋势,但富集系数逐渐降低,其中3种含量有机质土壤下地上部的Cd富集系数变化范围分别为0.43~84.44,0.42~78.74,0.41~76.06;不同螯合剂处理下地上部Cd富集系数的变化范围分别为0.46~90.83,0.57~113.70,0.54~113.28。当Cd添加浓度大于40mg/kg时,龙葵的生长开始受到抑制。     

螯合剂强化棉花对镉污染土壤修复的初步研究

采用土壤盆栽试验研究了4种有机螯合剂柠檬酸(CA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二醇双四乙酸(EGTA)和乙二胺二琥珀酸(EDDS)在不同添加量(0,2.5,5,7.5mmol/kg)时对棉花修复镉(Cd)污染土壤的影响。结果表明,添加螯合剂显著提高了土壤水溶态Cd的含量,添加EDTA、EGTA、EDDS 3种螯合剂,使水溶态Cd含量分别提高了46.5~92.2,52.0~101.1,16.7~84.1倍,其中EGTA增加的幅度最大。棉花生长受有机螯合剂种类和添加量的影响,EDDS和EDTA在高添加量(7.5mmol/kg)时对棉花产生较大的毒害作用,但在培养期内添加螯合剂对植株生物量无显著影响。使用螯合剂显著促进棉花植株Cd含量和地上部分的积累量,其中以EGTA处理效果最佳,地上部Cd含量为对照(CK)的4.01~5.20倍。从地上部Cd积累量和转运系数来看,4种螯合剂EGTA效果最好,CA效果最差。依据研究结果,棉花可作为土壤Cd污染修复植物使用,在植株收获前7d左右添加EGTA螯合剂可有效提高棉花对Cd污染土壤的修复效率。     

添加螯合剂诱导－栽培红叶菾菜（Beta vulgaris var. cicla L.）修复铅和镉污染土壤效果的研究

以雄安新区安新县重金属污染农田土壤为供试土壤,以Cd超积累植物红叶菾菜（Beta vulgaris var. cicla L.）为供试植物,设置不同浓度EDTA和柠檬酸（0,2.5,5,7.5,10 mmol kg?1）处理进行盆栽试验,探究螯合诱导－红叶菾菜修复Cd、Pb污染土壤的可行性。结果表明:（1）与对照相比,添加EDTA螯合剂使红叶菾菜生长及生物量均受到抑制,一定浓度柠檬酸处理能显著促进植物生长,5 mmol kg?1柠檬酸处理对植物株高、茎粗及生物量与对照相比的上升比例分别为4.52%、44.07%和50%;（2）添加EDTA螯合剂后土壤中Cd、Pb有效态含量相比对照分别提高了108.61% ~ 235.39%、67.98% ~ 224.16%,柠檬酸处理后土壤Cd、Pb有效态含量最大提高了180.07%、186.01%,EDTA对土壤重金属的活化效率显著高于柠檬酸;（3）通过对红叶菾菜地上部Cd、Pb含量及富集系数比较发现,EDTA更能促进红叶菾菜对Pb的吸收,柠檬酸更能促进红叶菾菜对Cd的吸收;（4）螯合剂处理后土壤中铵态氮、有效磷、速效钾含量显著增加。就本文试验条件、供试材料而言,螯合诱导－红叶菾菜修复铅镉复合污染土壤是可行的。     

不同pH值混合螯合剂对土壤重金属淋洗及植物提取的影响

为了得出混合螯合剂（MC）淋洗去除重金属的最佳pH值以及对后续植物提取重金属的影响,用Ca(OH)2将pH值为2.75的MC提高至pH值5、7和9,对重金属污染土壤进行了盆栽淋洗试验,而后种植东南景天（Sedum Alfredii）,测定淋出液及植物重金属含量。另外,通过浸提试验研究了含有不同阳离子的MC对重金属淋洗效果的影响。结果表明,pH值为5和7的MC显著提高了Cd、Pb和Cu的淋出率。与Na+、K+离子相比,Ca2+的存在能够提高MC对重金属的淋洗去除。pH值7和9的MC淋洗土壤后提高了东南景天的生物量,但是降低东南景天中Cd和Zn的浓度,导致其植物提取率低于无淋洗剂对照。在化学淋洗+植物提取联合技术中,Cd和Zn主要靠植物提取去除,植物提取率分别可达土壤Cd的30%～40%和土壤Zn的6.5%～6.9%;而Pb和Cu主要靠混合螯合剂淋洗去除,去除率分别为2.3%～2.6%和1.6%～2.0%。综合来说,如果需要同时去除Cd、Zn、Pb和Cu,降低土壤重金属有效态含量,用pH值9的MC淋洗土壤联合植物提取较为合适。     

植物修复技术中有关土壤重金属活化机制的研究进展

植物修复技术是现在环境污染研究领域的一个热点问题,而植物提取是植物修复技术一个重要分支。本文主要从三个方面综述了植物提取中土壤重金属活化的机制问题。1.植物本身分泌特殊物质来螯合溶解难溶性金属;2.通过某些微生物或微生物和植物的共生体促进植物对重金属的吸收;3.通过一些土壤改良措施如螯合剂、酸性肥料等的施用增加重金属的有效性,从而提高植物对重金属的提取效率。土壤重金属的植物修复涉及到的学科很多,在进行研究时应加强学科之间的协作研究。     

不同浓度螯合剂和浸提时间对土壤磷素提取效果研究

为确定螯合剂活化土壤磷素的最佳浓度和最优浸提时间,参考水肥一体化技术,在室内浸提条件下,研究了不同浓度(0,0.05,0.1,0.25,0.5,1.0g/L)乙二胺四乙酸(EDTA)和柠檬酸螯合剂(pH=4)在不同浸提时间(1,12,24,48,72h)下对粮田、菜田土壤和有效磷被钝化后菜田土壤中磷素提取效果。结果表明:EDTA和柠檬酸在粮田土壤上对磷素提取中最佳条件为螯合剂浓度0.05g/L,浸提时间12h。EDTA和柠檬酸在菜田土壤、明矾钝化和混合钝化(明矾∶白云石为1∶1)菜田土壤上提取磷素的最佳条件为螯合剂浓度0.5g/L,浸提时间12h;而在白云石钝化土壤中则为螯合剂浓度0.5g/L,浸提时间1h。总体来看,柠檬酸的活化提取磷素效果优于EDTA,尤其是在采用明矾和白云石钝化的土壤上。     

表面活性剂与EDTA对雪菜吸收镉的影响

采用表面活性剂与螯合剂处理,强化雪菜吸收土壤镉的盆栽试验表明,影响植物吸收镉的主要因子是表面活性剂类型。阴离子型与非离子型表面活性剂的强化修复效果要优于阳离子型表面活性剂,其中以十二烷基硫酸钠和Tween80为好。表面活性剂与EDTA复合使用,可以降低土壤对镉的吸附(顺序依次为EDTA/DBSSEDTA/TX-100EDTA/CTABEDTADBSSTX-100CTAB),增加土壤对镉的解吸,进而促使土壤镉向植物转移,有利于强化镉污染土壤的植物修复。     

螯合剂不同施用方式下花卉植物修复铅污染土壤的效果

通过温室盆栽试验比较2种螯合剂(EDTA和NTA)的不同施用方式(包括单施和混施,收获前1周一次性施用、收获前2周一次性和分2次施用)对紫茉莉和百日草修复铅污染土壤的强化效应。结果表明:与未加螯合剂的对照相比,螯合剂施用对花卉植物的株高、茎粗和干重均没有显著的影响,但植株地上部铅含量和铅富集系数显著增加;2种花卉植物相比,紫茉莉的地上部平均铅含量和铅富集系数均较百日草低,而铅转移系数则明显高于百日草;不同的螯合剂施用方式相比,收获前2周加入螯合剂处理的植株地上部平均铅含量和铅富集系数均高于收获前1周加入螯合剂的处理,而具体的处理效应则取决于花卉植物的种类以及螯合剂的施用次数和浓度配比;紫茉莉的铅转移系数与其地上部铅含量和铅富集系数的规律性基本一致,且以先施EDTA后施NTA(NTA∶EDTA浓度比1∶2)处理的铅转移系数最高,而百日草的铅转移系数则与其地上部铅含量和铅富集系数的规律性不同。综合植株地上部铅含量和铅富集系数及铅转移系数的结果来看,紫茉莉以收获前2周先施EDTA、1周后再施用NTA、且NTA∶EDTA浓度比为1∶2时,对于铅污染土壤能达到最佳的修复效果。     

红麻对Cu和Cu-EDDS的吸收和富集

生物可降解特性螯合剂[S,S]-乙二胺二琥珀酸(EDDS),被推荐用作污染土壤强化植物修复中的重金属活化试剂。我国能源经济作物红麻具有较高的地上生物产量,可望用于重金属污染土壤的植物吸取修复或稳定修复。通过水培试验研究了红麻对水培营养液中Cu及Cu-EDDS的吸收和富集效应。试验结果表明,能源植物红麻各组织中Cu的富集浓度依次为:根>叶>茎(皮)。扫描电镜-能谱分析表明,红麻根系从水培溶液中吸收的Cu主要经木质部导管向地上部运输。EDDS处理及Cu/EDDS摩尔比<1时,对红麻生长无急性植物毒性。红麻纤维皮层内Cu含量低于其他组织内的Cu含量,并低于纺织产品Cu含量标准(HJBZ30-2000)。预测在Cu污染土壤上种植红麻,可望实现红麻纤维的安全生产,同时有可能实现对轻度Cu污染土壤的植物稳定和吸取修复。     

二氧化碳联合螯合剂强化向日葵修复铜污染土壤研究

【目的】以向日葵为研究材料,探讨其在CO2浓度升高条件下修复铜(Cu)污染土壤的效率以及对比CO2与螯合剂联合诱导下向日葵对铜污染土壤修复效率的差异,并筛选出对CO2浓度升高响应显著的品种,以期为利用植物修复铜污染土壤提供数据支撑。【方法】 在设置两个CO2浓度的人工气候室内(正常浓度370 mol/mol和升高浓度800 mol/mol),采用完全随机设计的盆栽土培试验,通过5个不同品种的向日葵,向铜污染水平为100mg/kg的土壤上施加不同浓度EDTA和DTPA,研究CO2浓度与螯合剂联合施用对向日葵修复铜污染土壤效率的影响。【结果】 1)不同螯合剂用量对铜污染土壤的浸提效果显著不同,根据螯合剂浸提土壤铜的高含量低毒性效应,选取EDTA 3 mmol/kg土和DTPA 5 mmol/kg土作为螯合剂的施加剂量。2)施入螯合剂后,CO2浓度升高一定程度上缓解了向日葵的失绿、 失水,增加了食葵3号和阿尔泰2号的总生物量,但降低了食葵4号和阿尔泰1号的总生物量。3)在相同CO2浓度下,加入螯合剂后明显提高土壤pH值,且DTPA处理的增幅明显高于EDTA处理。CO2浓度升高处理虽对土壤pH值有影响,但CO2施肥与不施肥处理间五个品种的土壤pH值无显著差异。4)试验选用的5个品种中,食葵4号、 阿尔泰1号在CO2浓度升高后,向日葵地上部蓄铜量明显降低;食葵3号、 油生引2号在CO2浓度升高后,向日葵地上部蓄铜量略有升高;阿尔泰2号在二氧化碳浓度升高后,向日葵地上部蓄铜量明显升高。CO2与DTPA 5 mmol/kg土联合施用, 5个品种向日葵茎叶内铜含量较对照增加239％～646％;铜蓄积量较对照增加230％～362％。二氧化碳与EDTA 3 mmol/kg 联合施用时,EDTA的活化作用未达到最佳效果,对5个品种向日葵茎、 叶内铜含量的影响不一致。【结论】CO2浓度升高一定程度上可以增强向日葵的抗性。在100 mg/kg铜污染土壤上,阿尔泰2号对二氧化碳浓度升高的反应最敏感,同时二氧化碳与螯合剂联合施用时,螯合剂可能是影响土壤pH值变化的主要因子。在铜污染水平为100 mg/kg的土壤上,与EDTA施用量为3 mmol/kg土相比,5 mmol/kg土的DTPA与CO2联合施用的修复效果更好。     

重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术研究进展

土壤重金属污染来源广泛、危害严重、治理困难,已经成为环境污染中的难点、热点问题。重金属污染土壤的螯合诱导植物修复技术有着绿色环保、经济高效等优点,在污染土壤修复领域具有很大的发展空间。本文综述了螯合诱导修复技术的原理,从螯合剂的选用、超富集植物的筛选、土壤pH值的调节以及田间措施的实施4个方面介绍了螯合诱导修复技术的限制因素,最后对存在问题进行了探讨,并以螯合诱导修复技术理论研究和实践应用2个方面为着力点,详细叙述了此项技术的发展方向和应用前景。     

土壤—植物体系中的铅

自７０年代以来，关于土壤－植物体系中铅的行为特征研究有了很大进展，本文综述了国内外新近有关文献报道。介绍了造成土壤铅污染的原因，铅在土壤中的化学行为特点和土壤中活性铅的化学浸提方法的选择；重点阐述了植物对铅的吸收积累机理及其影响因素；讨论了土壤－植物体系中铅的迁移规律与动，植物及人体铅危害的可能性，铅的土壤临界值和环境容量制订等问题。     

不同淋洗剂对不同性质污染土壤中镉的浸提效率比较

以三种外源添加Cd的低污染土壤(酸性、石灰性和高有机质土壤)为研究对象,对比了两种螯合剂,两种酸性溶液对Cd的浸提效果。结果表明,螯合剂的浸提效率高于酸性溶液,并呈现出EDTAEDDS柠檬酸和HCl的顺序。三种土壤上,在0.05~0.20 mol L-1的浓度范围内,EDTA和EDDS随浓度的升高对Cd的浸提效率差异不显著,表明螯合剂在过量的情况下并不能显著提高Cd的浸提效率;而柠檬酸和HCl对Cd的浸提效率随浓度的升高而增加,尤其在石灰性土壤上,浓度的升高极显著地提高了浸提效率。外源添加Cd污染土壤上Cd浸提效率极显著高于田间无污染土壤。研究结果显示EDTA用于Fe、Ca含量均较低的土壤效果更好,EDDS宜用于有机质和黏粒含量均较低的土壤,而柠檬酸和HCl宜用于酸性土壤。