文档介绍：螯合剂在污染土壤植物修复中的应用
李玉红1,宗良纲1,2,黄耀1,2
1:南京农业大学资源环境学院,江苏南京 210095;
2:中国科学院沈阳应用生态研究所,辽宁沈阳 110016
摘要:向土壤中施加螯合剂可有效提高植物修复效率。根据螯合剂的作用原理,文章着重阐述了螯合剂施用后对污染土壤中重金属的活化、植物吸收和体内转移的影响,并对使用螯合剂的环境风险和今后的研究方向作了简要的讨论。
关键词:螯合剂;土壤重金属;植物修复;环境风险
中图分类号:X53 文献标识码:A 文章编号:1008-181X(2002)03-0303-04
土壤重金属污染是当前日益严重和亟待解决的环境问题之一。但由于重金属在土壤中存在的复杂性,重金属污染土壤的治理一直是国际上研究的难点和热点。科学家们经过多年的努力,探索出了一种新的绿色环境净化技术——植物修复。所谓植物修复就是利用植物(尤其是超积累植物)吸收、富集、降解或固定污染土壤中重金属离子或其它污染物,以实现消除或降低污染程度,修复环境的综合环境生物技术[1]。根据其作用过程和机理,重金属污染土壤的植物修复技术主要包括3种类型:(1)植物提取(phytoextraction);(2)植物挥发(phytovolatilization);(3)植物稳定(phyto-stabilization)[2]。其中植物提取更具有永久性和广域性的特点而成为当前最有发展前途的植物修复方法。但植物提取的成功与否还依赖于重金属在土壤中的生物有效性。而大部分重金属在土壤中的生物活性较低,能够直接被植物利用的部分很少。例如,pH ~,Pb2+在土壤溶液中的最大活度约为10-, mg×kg-1[3],大大限制了植物的吸收。研究表明,向土壤中施加螯合剂(如EDTA、DTPA、EGTA、柠檬酸等)能够活化土壤中的重金属,提高重金属的生物有效性,促进植物吸收[4~6]。这种将螯合剂用于植物修复的技术被称为螯合诱导修复技术(Chelate-induced phytoextraction),目前已成为植物修复发展的一个新方向,并取得了很大进展。本文根据近年来国内外的的这方面的研究成果,就螯合剂在植物提取方面的应用进行综述,为进一步发展重金属污染土壤的植物修复提供理论依据。
1 螯合剂对土壤中重金属的活化
螯合剂对土壤中重金属的活化作用是螯合剂应用于植物修复的关键所在。螯合剂的活化作用主要是通过螯合剂与土壤溶液中的重金属离子结合,降低土壤液相中的金属离子浓度,为维持金属离子在液相和固相之间的平衡,重金属从土壤颗粒表面解吸,由不溶态转化为可溶态,为植物的吸收创造有利条件。目前常用的螯合剂主要有两种类型:一类是人工合成的螯合剂,如EDTA、DTPA、EGTA、CDTA;另一类是天然的螯合剂,主要是一些低分子有机酸,如柠檬酸、草酸、酒石酸等。其中以人工合成的螯合剂因具有较强的活化能力而被广泛应用。Huang等研究表明,螯合剂HEDTA、EDTA、DTPA、EGTA、EDDHA等对污染土壤中的铅具有较强的活化能力,螯合剂施加到土壤中后铅的溶解度显著提高。以HEDTA为例,在HEDTA g×kg-1时, mg×L-1增加到4000 mg×L-1,提高1000倍左右。但不同螯合剂对