EDDS及柠檬酸对铜污染土壤中金属元素的解析规律研究
EDDS及柠檬酸对铜污染土壤中金属元素的解析规律研究[20200614171005]
摘要：本文研究了Cu污染土壤，施加可生物降解有机酸EDDS和柠檬酸（CA）后土壤有效态金属含量在60天内的变化情况。结果表明，柠檬酸及EDDS施加后，土壤中被活化的Cu含量随时间的变化，受到土壤全铜含量以及环境温度的影响；柠檬酸可能是通过溶解铁锰铝矿物，而促进土壤Cu的释放，而EDDS对土壤Cu的活化还会受到其他金属离子（如铁）的影响。本文的研究结果可为柠檬酸及EDDS在Cu污染土壤修复的应用提供参考。
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关键字:EDDS；柠檬酸；土壤金属；土壤修复
目录
摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言（或绪论）3
1材料与方法4
1.1实验材料 4
1.1.1实验土壤的采集和处理4
1.1.2实验试剂4
1.2实验设计4
2 结果与分析4
2.1不同全铜含量土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化4
2.2不同环境温度下土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化7
3 讨论10
3.1 实验结果讨论10
3.2 感想和展望11
致谢11
参考文献12
EDDS及柠檬酸对铜污染土壤中金属元素的解析规律研究
生命基地班 卢逸群
引言
土壤环境近年来受到了国内外越来越多人的关注，由于近年来土壤环境的污染，现土壤环境的质量好坏，直接关系到了各种农业作物产品的质量安全，进而威胁到了动物和人类的健康［5］。因此，关于土壤重金属污染的修复研究，已成为当前国内外的研究热点和前沿领域。当前，进行土壤重金属的修复，主要有两种方法，物理化学法和植物修复法［2］［5］。无论是物理化学修复还是植物或微生物修复，可以从机理上概括为2类：①改变重金属在土壤中的存在形态，使其由活化态转变为稳定态从而降低其在环境中的迁移性和生物可利用性［8］；②二是从土壤中去除重金属，以使其存留浓度接近或达到背景值。螯合剂可以通过与土壤溶液中的重金属离子结合，改变重金属在土壤中的存在形态，使重金属从土壤颗粒表面解吸，由不溶态转化为可溶态，从而大大活化土壤中的重金属，为淋洗或植物的吸收创造有利条件。螯合物分两类，第一类是氨基多羧酸类（aminopo *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
lycarboxylic acids, APCAs），如人工合成的螯合剂EDTA（乙二胺四乙酸）、DTPA（二乙三胺五三乙酸）、HEDTA (羟乙基替乙二胺三乙酸)、EGTA (乙二醇双四乙酸)、EDDHA (乙二胺二乙酸)、CDTA (环已烷二胺四乙酸)，以及天然螯合剂S, S-EDDS（S, S-乙二胺二琥珀酸）和NTA (二乙基三乙酸) ［2］等，APCAs因具有较强的活化能力而被广泛应用；还有一类是一些天然的低分子有机酸（Natural low molecular weight organic acids, NLMWOAs），如柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸、丙二酸等，能促进金属离子的解吸附作用，通过与金属离子形成可溶性的络合物来增加金属离子的活性和移动性［1］［2］［4］。
由于螯合剂残留及其可能导致二次污染的关注使得螯合剂应用研究转向探索既具有较好的重金属提取效率，又具有良好的生物可降解性的螯合剂［3］。因而S,S-乙二胺二琥珀酸（S,S-EDDS）逐渐成为研究热点。我们选择两类螯合物中的代表EDDS和柠檬酸来研究可生物降解有机酸施加到Cu污染土壤中后，金属离子随时间的变化情况，探讨了影响这两种有机酸活化土壤Cu的因素。和两种螯合物在土壤中的降解作用及其影响因素。
1 材料与方法
1．1 实验材料
实验土壤为三种Cu污染水平的汤山矿区农田土。
1．1．1 实验土壤的采集和处理
供试土壤采自南京市东郊汤山铜矿区三块Cu污染水平不同的农田。将采得的土壤去除植物残体和砂粒，自然风干后粉碎，过20目筛，备用。根据土壤全铜含量，将采集的土壤分别命名为S1(含铜量为549 mg/kg)、S2(含铜量为1144 mg/kg)、S3(含铜量为1387 mg/kg)。
1．1．2 实验试剂 CaCl2，EDDS，柠檬酸， 浓HNO3，除了浓硝酸为优级纯，其他试剂均为分析纯。
1．2 试验设计
? 1.2.1不同全铜含量土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化
? 实验用土有三种，分别是S1、S2、S3。CA、EDDS，施加量分别为50 mmol CA kg-1 soil、 3 mmol EDDS kg-1 soil。有机酸施加方式：以溶液形式施加到土壤中，Msoil : Vsolution = 2 : 1，在实验过程中通过称重法保持土壤水分含量保持在田间最大持水量的70%。整个实验时间为60天，在不同时间，用 0.01 M CaC2提取土壤中的生物有效态金属，Msoil : V0.01 M CaC2=1:5，在25℃，180rpm，振荡提取2 h, 3000 rpm 离心10 min, 将上清液用滤纸过滤，取部分滤液加浓硝酸酸化，4℃保存，供元素分析（ICP测定Cu、Fe、Mn、Al、Mg）。
? 1.2.2不同环境温度下土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化
? 实验用土为S2；通过恒温振荡器设置三种环境温度，4、25、40℃。其他试验操作同上。
? 运用Excel 2007、Origin 9.1软件对试验数据进行分析和制图。
2 结果与分析
2．1 不同全铜含量土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化
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由图1-1至图1-5可以看出，施加柠檬酸后，土壤有效态Cu、Fe、Mn、Al含量都在10天内有个迅速下降的趋势，土壤有效态Cu、Fe、Mn、Al含量都是S3＞S2>S1；而土壤有效态镁含量随时间降低的趋势较小，且在三种土壤中的含量也差异不大。
图1-1. CA施加后土壤有效Cu含量随时间的变化
图1-2. CA施加后土壤有效Fe含量随时间的变化
图1-3. CA施加后土壤有效Mn含量随时间的变化
图1-4 CA施加后土壤有效Al含量随时间的变化
图1-5 CA施加后土壤有效Mg含量随时间的变化
由图2-1至图2-5可以看出，施加EDDS后，三种土壤中有效态Cu含量都有一个先上升后下降的趋势，其中S2、S3土壤在第7天达到峰值，而S1土壤在第15天达到峰值，显示出在低Cu土壤中EDDS对Cu的活化有个较长的停滞期；土壤有效态Fe的含量变化在三种土壤中存在明显差异，在S1土壤中，有效态Fe含量也呈现出一个先上升后下降的趋势，其峰值出现在第10天；土壤有效态Mn含量在三种土壤中都有下降的趋势，但在开始的20天内， S1和S3有效锰含量明显高于S3；有效态Al含量在三种土壤中都表现出一个迅速下降的趋势；有效态镁含量在60天内变化较小。
图2-1 EDDS施加后土壤有效Cu含量随时间的变化
图2-2 EDDS施加后土壤有效Fe含量随时间的变化
图2-3 EDDS施加后土壤有效Mn含量随时间的变化
图2-4 EDDS施加后土壤有效Al含量随时间的变化
图2-5 EDDS施加后土壤有效Mg含量随时间的变化
2．2不同环境温度下土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化
摘要：本文研究了Cu污染土壤，施加可生物降解有机酸EDDS和柠檬酸（CA）后土壤有效态金属含量在60天内的变化情况。结果表明，柠檬酸及EDDS施加后，土壤中被活化的Cu含量随时间的变化，受到土壤全铜含量以及环境温度的影响；柠檬酸可能是通过溶解铁锰铝矿物，而促进土壤Cu的释放，而EDDS对土壤Cu的活化还会受到其他金属离子（如铁）的影响。本文的研究结果可为柠檬酸及EDDS在Cu污染土壤修复的应用提供参考。
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关键字:EDDS；柠檬酸；土壤金属；土壤修复
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摘要3
关键词3
Abstract3
Key words3
引言（或绪论）3
1材料与方法4
1.1实验材料 4
1.1.1实验土壤的采集和处理4
1.1.2实验试剂4
1.2实验设计4
2 结果与分析4
2.1不同全铜含量土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化4
2.2不同环境温度下土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化7
3 讨论10
3.1 实验结果讨论10
3.2 感想和展望11
致谢11
参考文献12
EDDS及柠檬酸对铜污染土壤中金属元素的解析规律研究
生命基地班 卢逸群
引言
土壤环境近年来受到了国内外越来越多人的关注，由于近年来土壤环境的污染，现土壤环境的质量好坏，直接关系到了各种农业作物产品的质量安全，进而威胁到了动物和人类的健康［5］。因此，关于土壤重金属污染的修复研究，已成为当前国内外的研究热点和前沿领域。当前，进行土壤重金属的修复，主要有两种方法，物理化学法和植物修复法［2］［5］。无论是物理化学修复还是植物或微生物修复，可以从机理上概括为2类：①改变重金属在土壤中的存在形态，使其由活化态转变为稳定态从而降低其在环境中的迁移性和生物可利用性［8］；②二是从土壤中去除重金属，以使其存留浓度接近或达到背景值。螯合剂可以通过与土壤溶液中的重金属离子结合，改变重金属在土壤中的存在形态，使重金属从土壤颗粒表面解吸，由不溶态转化为可溶态，从而大大活化土壤中的重金属，为淋洗或植物的吸收创造有利条件。螯合物分两类，第一类是氨基多羧酸类（aminopo *好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
lycarboxylic acids, APCAs），如人工合成的螯合剂EDTA（乙二胺四乙酸）、DTPA（二乙三胺五三乙酸）、HEDTA (羟乙基替乙二胺三乙酸)、EGTA (乙二醇双四乙酸)、EDDHA (乙二胺二乙酸)、CDTA (环已烷二胺四乙酸)，以及天然螯合剂S, S-EDDS（S, S-乙二胺二琥珀酸）和NTA (二乙基三乙酸) ［2］等，APCAs因具有较强的活化能力而被广泛应用；还有一类是一些天然的低分子有机酸（Natural low molecular weight organic acids, NLMWOAs），如柠檬酸、草酸、酒石酸、苹果酸、丙二酸等，能促进金属离子的解吸附作用，通过与金属离子形成可溶性的络合物来增加金属离子的活性和移动性［1］［2］［4］。
由于螯合剂残留及其可能导致二次污染的关注使得螯合剂应用研究转向探索既具有较好的重金属提取效率，又具有良好的生物可降解性的螯合剂［3］。因而S,S-乙二胺二琥珀酸（S,S-EDDS）逐渐成为研究热点。我们选择两类螯合物中的代表EDDS和柠檬酸来研究可生物降解有机酸施加到Cu污染土壤中后，金属离子随时间的变化情况，探讨了影响这两种有机酸活化土壤Cu的因素。和两种螯合物在土壤中的降解作用及其影响因素。
1 材料与方法
1．1 实验材料
实验土壤为三种Cu污染水平的汤山矿区农田土。
1．1．1 实验土壤的采集和处理
供试土壤采自南京市东郊汤山铜矿区三块Cu污染水平不同的农田。将采得的土壤去除植物残体和砂粒，自然风干后粉碎，过20目筛，备用。根据土壤全铜含量，将采集的土壤分别命名为S1(含铜量为549 mg/kg)、S2(含铜量为1144 mg/kg)、S3(含铜量为1387 mg/kg)。
1．1．2 实验试剂 CaCl2，EDDS，柠檬酸， 浓HNO3，除了浓硝酸为优级纯，其他试剂均为分析纯。
1．2 试验设计
? 1.2.1不同全铜含量土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化
? 实验用土有三种，分别是S1、S2、S3。CA、EDDS，施加量分别为50 mmol CA kg-1 soil、 3 mmol EDDS kg-1 soil。有机酸施加方式：以溶液形式施加到土壤中，Msoil : Vsolution = 2 : 1，在实验过程中通过称重法保持土壤水分含量保持在田间最大持水量的70%。整个实验时间为60天，在不同时间，用 0.01 M CaC2提取土壤中的生物有效态金属，Msoil : V0.01 M CaC2=1:5，在25℃，180rpm，振荡提取2 h, 3000 rpm 离心10 min, 将上清液用滤纸过滤，取部分滤液加浓硝酸酸化，4℃保存，供元素分析（ICP测定Cu、Fe、Mn、Al、Mg）。
? 1.2.2不同环境温度下土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化
? 实验用土为S2；通过恒温振荡器设置三种环境温度，4、25、40℃。其他试验操作同上。
? 运用Excel 2007、Origin 9.1软件对试验数据进行分析和制图。
2 结果与分析
2．1 不同全铜含量土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: %3^5`1^9`1^6^0`7^2#
由图1-1至图1-5可以看出，施加柠檬酸后，土壤有效态Cu、Fe、Mn、Al含量都在10天内有个迅速下降的趋势，土壤有效态Cu、Fe、Mn、Al含量都是S3＞S2>S1；而土壤有效态镁含量随时间降低的趋势较小，且在三种土壤中的含量也差异不大。
图1-1. CA施加后土壤有效Cu含量随时间的变化
图1-2. CA施加后土壤有效Fe含量随时间的变化
图1-3. CA施加后土壤有效Mn含量随时间的变化
图1-4 CA施加后土壤有效Al含量随时间的变化
图1-5 CA施加后土壤有效Mg含量随时间的变化
由图2-1至图2-5可以看出，施加EDDS后，三种土壤中有效态Cu含量都有一个先上升后下降的趋势，其中S2、S3土壤在第7天达到峰值，而S1土壤在第15天达到峰值，显示出在低Cu土壤中EDDS对Cu的活化有个较长的停滞期；土壤有效态Fe的含量变化在三种土壤中存在明显差异，在S1土壤中，有效态Fe含量也呈现出一个先上升后下降的趋势，其峰值出现在第10天；土壤有效态Mn含量在三种土壤中都有下降的趋势，但在开始的20天内， S1和S3有效锰含量明显高于S3；有效态Al含量在三种土壤中都表现出一个迅速下降的趋势；有效态镁含量在60天内变化较小。
图2-1 EDDS施加后土壤有效Cu含量随时间的变化
图2-2 EDDS施加后土壤有效Fe含量随时间的变化
图2-3 EDDS施加后土壤有效Mn含量随时间的变化
图2-4 EDDS施加后土壤有效Al含量随时间的变化
图2-5 EDDS施加后土壤有效Mg含量随时间的变化
2．2不同环境温度下土壤施加有机酸后有效态金属含量的变化
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