edds螯合诱导植物提取污染土壤过程中铜的淋溶
土壤重金属被螯合剂作用后其在土壤中的可溶性和移动性增加，使螯合诱导植物修复技术存在一定的淋溶风险。本文通过盆钵和盆钵叠放试验，研究了5 mmol·kg-1 EDDS螯合诱导小麦提取铜污染土壤中Cu的淋溶及动态变化。在施加5 mmol·kg-1 EDDS到种植小麦和无植物的土壤后的第7天，进行模拟降水处理，并将淋溶液施加到下层土壤中以研究下层土壤中Cu的淋溶及动态变化。结果表明，EDDS处理显著提高了污染土壤Cu的淋溶，与无植物相比，种植小麦会通过植物根系作用，降低污染土壤中Cu的淋溶。土壤淋溶液中的DOC含量变化与EDDS的含量有一定关系，但并不能准确反映EDDS的残留量大小。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 供试材料 2
1.2 试验设计 2
1.3 分析测试方法 3
1.3.1土壤淋溶液中金属元素含量分析 3
1.3.2土壤淋溶液中DOC浓度分析 3
1.3.3土壤淋溶液中EDDS含量分析 3
1.3.4土壤淋溶液中pH和氧化还原电位分析 3
1.4 数据处理 3
2 结果与分析 3
2.1 EDDS处理对上层土壤淋溶液的影响 3
2.1.1上层土壤淋溶液中Cu离子浓度的变化 3
2.1.2上层土壤淋溶液中EDDS 浓度的变化 4
2.1.3 上层土壤淋溶液中DOC浓度的变化 4
2.1.4 上层土壤淋溶液中pH和氧化还原电位的动态变化 4
2.2 EDDS处理对下层土壤溶液的影响 5
2.2.1 EDDS处理的淋溶液对下层土壤溶液中Cu含量的影响 5
2.2.2 EDDS处理的淋溶液对下层土壤溶液中DOC含量的影响 6
2.2.3下层土壤淋溶液中EDDS含量的变化 6
2.2.4 EDDS处理的淋溶液对下层土壤溶液中pH和氧化还原电位的影响 7
3 讨论 7
致谢： 8
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
： 8
EDDS螯合诱导植物提取污染土壤过程中铜的淋溶
生命科学技术与人才培养基地 张登攀
引言
随着金属矿藏的开发和冶炼，化学产品、农药、化肥的广泛使用以及电镀等工业利用，重金属对环境的污染日益严重（Alkorta等，2004）。据报道，全国受污染的耕地面积近2000万hm2，约占耕地总面积的20%（张玉秀等，2009）。国家亦将“保护耕地资源，防治耕地重金属污染”作为《全国农业可持续发展规划（20152030）》的重点任务之一。
植物修复（Phytoremediation）技术因其经济、易操作、治理效果的永久性和生态协调性等优势，成为污染土壤修复的一个研究热点（singh等，2003；Mclntyre，2003；Alkorta等，2004）。其中最接近商业化的污染土壤修复技术为植物提取技术，即利用植物将重金属等污染物从土壤中吸收并转运到植物地上部，通过收获地上部来清除土壤污染物的技术（杨丽，2013）。而重金属在土壤中与土壤无机、有机组分相结合或以难溶的沉淀形式存在，所以土壤中大部分重金属不能被植物根系吸收（Raskin等，1994）。增加重金属在土壤中的生物有效性和向植物地上部的转运，对于植物修复重金属污染土壤至关重要（Emst，1996）。重金属污染土壤修复的重要目标是增加土壤中可被植物吸收的有效态含量，进而增加重金属在植物组织中的积累。而增加重金属在土壤中的生物有效性可以通过施加螯合剂来实现。而螯合诱导植物提取技术是当下非常热门的修复重金属污染土壤的技术之一（Brooks，1998）。
螯合剂的施加可以改变重金属在土壤固相和液相浓度之间的平衡，使重金属从土壤颗粒表面解吸出，由难溶态转变为可溶态，增加土壤溶液中重金属浓度。Thayalakumaran等（2003）研究发现虽然向Cu污染土壤上施加EDTA可以提高植物对Cu的吸收和运输,但是植物所吸收的Cu只占土壤溶液中Cu含量的1%不到，过量的EDTA可使近一半的酸溶性Cu滤出土柱。Wu等（2004）的研究也同样表明，施加EDTA可以使Cu淋失量增加100400倍,同时还会导致Fe、Ca、Mg等营养元素的流失。Hauser 等（2005）分析EDDS提取后土柱中总金属浓度时发现Cu和Pb会从土柱上层向下层迁移。所以这种修复技术存在潜在环境风险，如土壤中金属的淋溶和螯合剂的残留效应等也必须予以考虑。
乙二胺二琥珀酸（EDDS）是一种新型的螯合剂，它是EDTA的结构异构体，EDDS及其金属螯合物易被生物降解。Hsiao等（2007）和陈亚华等（2007）的研究表明EDDS相对于EDTA，半衰期更短，对土壤重金属的迁移行为影响不大，具有更好的安全性。在实施大规模田间污染土壤修复之前，应认真评估螯合剂施加所带来的潜在环境风险（Gr?man H等，2001；R?mkens P等，2002；Le?tan D等，2008），从而减少螯合剂施加带来的二次污染风险。本课题通过利用盆钵盆钵上下叠放以模拟不同深度的土壤的试验，研究以下4个指标，来评估二次污染风险：（1）螯合诱导植物修复后土壤有效态Cu含量与对照土壤的差异；（2）EDDS处理的淋溶液对下层土壤溶液中Cu含量的影响；（3）不同层次土壤淋溶液中的DOC含量、pH随时间的变化；（4）不同层次土壤中Cu和 EDDS含量随时间的变化。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试植物为小麦（Triticum aestivum L.）。种子购于江苏省农业科学院。供试土壤采自南京汤山铜矿周围表层20cm的不同程度铜污染的农田土，经自然风干后，过2 mm筛。供试土壤理化性质见表1。
表1 供试土壤理化性质
Table 1 The physicochemical properties of the soil used in the study
土壤理化性质
pH
8.27
电导率ds/m
1.72
CEC cmol/kg
126
Organic matter(%)
1.36
P mg/kg
1299
K mg/kg
6983
N (%)
1.31
Cu mg/kg
1144
1.2 试验设计
将1Kg（风干重）土壤置于盆钵中，装土12cm，下层放置装有450g（风干重）土壤的小盆钵，装土9cm，以不种植物为对照，种植小麦为处理，每个处理6个重复。小麦生长40天时施加5mmolkg–1EDDS处理，施加EDDS 7天后将土壤加水调制饱和，并用250ml去离子水淋，用烧杯接淋溶液，取10ml淋溶液测定铜离子含量和DOC浓度，取2.5ml过滤液与CuSO4溶液混合间接测定EDDS含量。测定完铜离子含量后，稀释成61.56mg/L，向小盆钵中加入110ml稀释淋溶液，在施加淋溶液后的第0、3、7、14、28、50天分别测定小盆钵中土壤淋溶液中Cu含量、EDDS含量。上层盆钵在施加EDDS处理后的第7、14、21、35、56天淋滤，测定淋滤液中的Cu含量和EDDS含量。
目录
摘要 1
关键词 1
Abstract. 1
Key words 1
引言 1
1 材料与方法 2
1.1 供试材料 2
1.2 试验设计 2
1.3 分析测试方法 3
1.3.1土壤淋溶液中金属元素含量分析 3
1.3.2土壤淋溶液中DOC浓度分析 3
1.3.3土壤淋溶液中EDDS含量分析 3
1.3.4土壤淋溶液中pH和氧化还原电位分析 3
1.4 数据处理 3
2 结果与分析 3
2.1 EDDS处理对上层土壤淋溶液的影响 3
2.1.1上层土壤淋溶液中Cu离子浓度的变化 3
2.1.2上层土壤淋溶液中EDDS 浓度的变化 4
2.1.3 上层土壤淋溶液中DOC浓度的变化 4
2.1.4 上层土壤淋溶液中pH和氧化还原电位的动态变化 4
2.2 EDDS处理对下层土壤溶液的影响 5
2.2.1 EDDS处理的淋溶液对下层土壤溶液中Cu含量的影响 5
2.2.2 EDDS处理的淋溶液对下层土壤溶液中DOC含量的影响 6
2.2.3下层土壤淋溶液中EDDS含量的变化 6
2.2.4 EDDS处理的淋溶液对下层土壤溶液中pH和氧化还原电位的影响 7
3 讨论 7
致谢： 8
参考文献 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
： 8
EDDS螯合诱导植物提取污染土壤过程中铜的淋溶
生命科学技术与人才培养基地 张登攀
引言
随着金属矿藏的开发和冶炼，化学产品、农药、化肥的广泛使用以及电镀等工业利用，重金属对环境的污染日益严重（Alkorta等，2004）。据报道，全国受污染的耕地面积近2000万hm2，约占耕地总面积的20%（张玉秀等，2009）。国家亦将“保护耕地资源，防治耕地重金属污染”作为《全国农业可持续发展规划（20152030）》的重点任务之一。
植物修复（Phytoremediation）技术因其经济、易操作、治理效果的永久性和生态协调性等优势，成为污染土壤修复的一个研究热点（singh等，2003；Mclntyre，2003；Alkorta等，2004）。其中最接近商业化的污染土壤修复技术为植物提取技术，即利用植物将重金属等污染物从土壤中吸收并转运到植物地上部，通过收获地上部来清除土壤污染物的技术（杨丽，2013）。而重金属在土壤中与土壤无机、有机组分相结合或以难溶的沉淀形式存在，所以土壤中大部分重金属不能被植物根系吸收（Raskin等，1994）。增加重金属在土壤中的生物有效性和向植物地上部的转运，对于植物修复重金属污染土壤至关重要（Emst，1996）。重金属污染土壤修复的重要目标是增加土壤中可被植物吸收的有效态含量，进而增加重金属在植物组织中的积累。而增加重金属在土壤中的生物有效性可以通过施加螯合剂来实现。而螯合诱导植物提取技术是当下非常热门的修复重金属污染土壤的技术之一（Brooks，1998）。
螯合剂的施加可以改变重金属在土壤固相和液相浓度之间的平衡，使重金属从土壤颗粒表面解吸出，由难溶态转变为可溶态，增加土壤溶液中重金属浓度。Thayalakumaran等（2003）研究发现虽然向Cu污染土壤上施加EDTA可以提高植物对Cu的吸收和运输,但是植物所吸收的Cu只占土壤溶液中Cu含量的1%不到，过量的EDTA可使近一半的酸溶性Cu滤出土柱。Wu等（2004）的研究也同样表明，施加EDTA可以使Cu淋失量增加100400倍,同时还会导致Fe、Ca、Mg等营养元素的流失。Hauser 等（2005）分析EDDS提取后土柱中总金属浓度时发现Cu和Pb会从土柱上层向下层迁移。所以这种修复技术存在潜在环境风险，如土壤中金属的淋溶和螯合剂的残留效应等也必须予以考虑。
乙二胺二琥珀酸（EDDS）是一种新型的螯合剂，它是EDTA的结构异构体，EDDS及其金属螯合物易被生物降解。Hsiao等（2007）和陈亚华等（2007）的研究表明EDDS相对于EDTA，半衰期更短，对土壤重金属的迁移行为影响不大，具有更好的安全性。在实施大规模田间污染土壤修复之前，应认真评估螯合剂施加所带来的潜在环境风险（Gr?man H等，2001；R?mkens P等，2002；Le?tan D等，2008），从而减少螯合剂施加带来的二次污染风险。本课题通过利用盆钵盆钵上下叠放以模拟不同深度的土壤的试验，研究以下4个指标，来评估二次污染风险：（1）螯合诱导植物修复后土壤有效态Cu含量与对照土壤的差异；（2）EDDS处理的淋溶液对下层土壤溶液中Cu含量的影响；（3）不同层次土壤淋溶液中的DOC含量、pH随时间的变化；（4）不同层次土壤中Cu和 EDDS含量随时间的变化。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试植物为小麦（Triticum aestivum L.）。种子购于江苏省农业科学院。供试土壤采自南京汤山铜矿周围表层20cm的不同程度铜污染的农田土，经自然风干后，过2 mm筛。供试土壤理化性质见表1。
表1 供试土壤理化性质
Table 1 The physicochemical properties of the soil used in the study
土壤理化性质
pH
8.27
电导率ds/m
1.72
CEC cmol/kg
126
Organic matter(%)
1.36
P mg/kg
1299
K mg/kg
6983
N (%)
1.31
Cu mg/kg
1144
1.2 试验设计
将1Kg（风干重）土壤置于盆钵中，装土12cm，下层放置装有450g（风干重）土壤的小盆钵，装土9cm，以不种植物为对照，种植小麦为处理，每个处理6个重复。小麦生长40天时施加5mmolkg–1EDDS处理，施加EDDS 7天后将土壤加水调制饱和，并用250ml去离子水淋，用烧杯接淋溶液，取10ml淋溶液测定铜离子含量和DOC浓度，取2.5ml过滤液与CuSO4溶液混合间接测定EDDS含量。测定完铜离子含量后，稀释成61.56mg/L，向小盆钵中加入110ml稀释淋溶液，在施加淋溶液后的第0、3、7、14、28、50天分别测定小盆钵中土壤淋溶液中Cu含量、EDDS含量。上层盆钵在施加EDDS处理后的第7、14、21、35、56天淋滤，测定淋滤液中的Cu含量和EDDS含量。
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