摘 要：螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)是一種環(huán)境友好型的重金屬污染土壤治理技術(shù)。近年來(lái)隨著國(guó)家城市化進(jìn)程和工業(yè)化進(jìn)程的加快，重金屬對(duì)土壤的污染越來(lái)越嚴(yán)重，重金屬污染的治理迫在眉睫。本文主要介紹了螯合誘導(dǎo)修復(fù)技術(shù)、螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)中常用的螯合劑以及螯合誘導(dǎo)修復(fù)技術(shù)應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題和未來(lái)發(fā)展的展望。

關(guān)鍵詞：螯合劑；誘導(dǎo)植物；重金屬；土壤污染；修復(fù)；

中圖分類(lèi)號(hào)：TD614 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-3520（2015）-07-00-02

目前重金屬是造成土壤污染的重要源頭，隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的加快，重金屬造成的土壤污染越來(lái)越嚴(yán)重。如何治理重金屬污染已經(jīng)成為了各個(gè)國(guó)家亟需解決的問(wèn)題。目前我國(guó)在重金屬污染土壤的修復(fù)方面所用的技術(shù)主要是物理、化學(xué)和生物等方面的手段。植物修復(fù)技術(shù)是一種綠色的修復(fù)技術(shù)，現(xiàn)在已經(jīng)成為了國(guó)內(nèi)外土壤修復(fù)工程研究的熱點(diǎn)項(xiàng)目。

一、螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)

植物修復(fù)技術(shù)主要是利用大多數(shù)植物能夠?qū)ν寥乐械娜芙鈶B(tài)的重金屬進(jìn)行吸收利用的特點(diǎn)，將植物種植在重金屬污染嚴(yán)重的土壤中，即可達(dá)到重金屬污染土壤修復(fù)的目的。但是重金屬在土壤中通常都是與土壤結(jié)合在一起以固態(tài)的形式出現(xiàn)，所以植物無(wú)法直接對(duì)重金屬進(jìn)行吸收，因而需要用到螯合劑，螯合劑能夠?qū)⑼寥乐械闹亟饘籴尫懦鰜?lái)。螯合劑的作用就是將重金屬與土壤之間的固態(tài)形式打破，使重金屬能夠被植物吸收利用，釋放出來(lái)的金屬以金屬螯合物形式出現(xiàn)，既避免了金屬被土壤再次吸附，也促進(jìn)了植物對(duì)污染土壤的修復(fù)效率。

目前，該項(xiàng)修復(fù)技術(shù)中我們常用到的螯合劑主要分為兩大類(lèi)：一類(lèi)是天然的螯合劑，如草酸、檸檬酸等，大都為一些分子量較低的有機(jī)酸；另一類(lèi)主要為非天然的通過(guò)人工合成的螯合劑，例如EDTA、DTPA、HEDTA、CDTA、EDDS、HEDTA、EDDHA、NTA、EGTA等。植物的金屬吸收效率不僅與螯合劑的種類(lèi)有關(guān)系，同時(shí)與金屬的性質(zhì)也有一定的關(guān)系，不同的螯合劑在土壤中對(duì)重金屬的解吸效率也各不相同，以土壤中的鉛為例，EDTA>HEDTA>DTPA>EGTA>EDDHA，所以對(duì)于鉛來(lái)說(shuō)最好的螯合劑應(yīng)該選擇EDTA[1]，而對(duì)于鎘來(lái)說(shuō)，最好的螯合劑是EGTA。而且同一種螯合劑對(duì)于不同的植物也有不同的影響，例如，EDTA可以促進(jìn)芥菜對(duì)鋅的吸收，但對(duì)于與大麥卻沒(méi)有作用。因此對(duì)于不同的金屬和植物都要選擇合適的螯合劑。

螯合劑對(duì)于植物本身的生長(zhǎng)也有一定的影響，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致植物的死亡，所以螯合劑在施加的時(shí)候一定要選擇合適的時(shí)間。一般情況下，螯合劑是在植物收獲前進(jìn)行添加的，因?yàn)榇藭r(shí)的植物已經(jīng)積累了足夠多的生物量，可以迅速的對(duì)重金屬進(jìn)行吸收。但是螯合劑的施加量不宜過(guò)高，否則會(huì)引起植物中毒，所以應(yīng)在添加的過(guò)程中分多次進(jìn)行添加。螯合劑會(huì)增加土壤中重金屬的遷移性，有可能會(huì)造成水源的污染，所以人們?cè)谔岣咧参镂罩亟饘傩实臅r(shí)候要逐漸降低螯合劑的使用量，降低螯合劑對(duì)環(huán)境的危害。

二、目前用于植物修復(fù)的幾種螯合劑

（一）以EDTA為代表的螯合劑

EDTA在螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)中應(yīng)用較為普遍，對(duì)它的研究也非常的多。大量的研究數(shù)據(jù)表明，螯合劑EDTA能大大提高植物對(duì)重金屬的富集，能夠有效的提高植物修復(fù)效率。其中，EDTA對(duì)重金屬鉛的吸收是最有效的。Huang[2]等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)， EDTA在使用 24 h后，玉米中的鉛含量有所上升，達(dá)到原含量的140倍，其中通過(guò)根部吸收的量增加了120倍。同時(shí)，應(yīng)用EDTA，印度芥菜、玉米、向日葵等都可以進(jìn)行重金屬的吸收。

EDTA對(duì)于重金屬的活化作用與施加的量和植物的品種也有一定的關(guān)系。研究表明，螯合劑分多次進(jìn)行施加的效果要比一次性加完的效果好得多，而且分開(kāi)添加對(duì)于水源的污染危險(xiǎn)性也相應(yīng)的降低。另一方面，由于印度芥菜的蒸騰作用非常的強(qiáng)，所以螯合劑的使用效果在芥菜中非常的好，明顯優(yōu)于其他的品種。

（二）以EDDS為代表的螯合劑

EDDS一開(kāi)始是從放線菌中分離出來(lái)的一種天然物質(zhì)，與EDTA相比，它的毒性非常低，同時(shí)又能夠進(jìn)行生物分解。Meers等人通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，EDDS的半衰期在3.8d和7.5d之間， EDTA的為3d，所以EDDS應(yīng)用起來(lái)更加的安全，對(duì)環(huán)境造成破壞的風(fēng)險(xiǎn)非常的小。Greman[3]通過(guò)比較EDDS 和EDAT在蕪菁中對(duì)Pb的吸收和過(guò)濾，發(fā)現(xiàn)加入10 mmol·Kg EDTA或EDDS對(duì)植物鉛的吸收效果是最好的；EDDS對(duì)土壤中Pb的過(guò)濾作用小于EDTA。與EDTA相比，EDDS對(duì)銅、鋅等具有很強(qiáng)的親和力。NTA是EDDS之外研究比較多的另一種可分解的螯合劑，NTA的效果雖然達(dá)不到EDTA，但是相比于普通的有機(jī)酸效果還是要明顯很多。

三、螯合劑誘導(dǎo)植物修復(fù)機(jī)理

螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)中，螯合劑的作用就是增加金屬的溶解度、促進(jìn)金屬的擴(kuò)散和從植物根部向上的運(yùn)輸。螯合劑的分子能夠與重金屬的離子形成配位基，能夠有效的阻止金屬被土壤吸附，同時(shí)促進(jìn)植物的吸收。目前，對(duì)于重金屬以何種形式轉(zhuǎn)移有兩種不同的觀點(diǎn)：1、金屬螯合物直接向地上部分進(jìn)行轉(zhuǎn)移。2、螯合后分離向上部進(jìn)行轉(zhuǎn)移。Chaney等人研究發(fā)現(xiàn)，只有鐵與鐵螯合物在分離后可以通過(guò)植物進(jìn)行吸收。然而，VAS SIL等人發(fā)現(xiàn)，印度芥菜中的木質(zhì)部液中含有鉛螯合物，說(shuō)明一些植物可以通過(guò)金屬螯合物吸收重金屬。EXAFS研究發(fā)現(xiàn)，在豆科植物的葉子中60% - 70% 鉛以鉛螯合物的形式存在，30%-40% 的Pb鉛單獨(dú)存在。

四、螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)中存在的問(wèn)題以及展望

（一）存在的問(wèn)題

雖然螯合劑對(duì)于土壤中的重金屬污染在一定程度上有一定的效果，但螯合劑是屬于化學(xué)物質(zhì)的一種，遺留在土壤中會(huì)對(duì)土壤造成一定不良影響。螯合劑對(duì)于植物修復(fù)技術(shù)的作用就是增加土壤溶液中重金屬離子的數(shù)量，促進(jìn)植物的吸收，但這些重金屬離子并不是能夠全部被吸收的。我們需要考慮不能夠被吸收的螯合物對(duì)環(huán)境的影響。螯合劑的使用的風(fēng)險(xiǎn)主要有以下幾個(gè)方面[4]：

1、EDTA、DTPA、HEDTA和EDGA等螯合劑本身就會(huì)影響植物的生長(zhǎng)，會(huì)導(dǎo)致植物的死亡。

2、EDTA等螯合劑對(duì)土壤中的微生物的生長(zhǎng)也會(huì)產(chǎn)生一定的影響，可能會(huì)對(duì)本地土壤的生態(tài)系統(tǒng)造成破壞。

（3）重金屬的螯合物和螯合劑本身的分解速度非常的慢，而且不能夠被吸收的重金屬會(huì)對(duì)地下水造成一定的污染，同時(shí)重金屬的流失會(huì)導(dǎo)致土壤元素的不均衡。

（二）研究展望

螯合劑在土壤中不易降解，會(huì)造成土壤污染，過(guò)多的使用螯合劑會(huì)導(dǎo)致重金屬擴(kuò)散到附近的地表水中，污染的水資源，而且也會(huì)活化土壤中的其他金屬元素，如Fe、Mg、Ca等，這些元素的流失有可能土壤營(yíng)養(yǎng)失衡，雖然有些可降解的螯合劑（如EDDS）是處于試驗(yàn)的階段，但是價(jià)格還是比較貴的。這些因素都制約著植物修復(fù)土壤技術(shù)的開(kāi)展。然而，它是一種獨(dú)特的污染土壤處理技術(shù)，在重金屬污染土壤的治理上仍然有非常好的應(yīng)用前景。在未來(lái)的發(fā)展中，螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)研究的方向主要有以下四個(gè)方面：

1、螯合劑不易降解的特性，會(huì)造成土壤污染，而且螯合劑的使用會(huì)導(dǎo)致重金屬的活化，加重重金屬在地下水中的擴(kuò)散，造成水環(huán)境的污染。同時(shí)，由于其價(jià)格非常的貴，所以，對(duì)于更加安全、有效又經(jīng)濟(jì)經(jīng)的螯合劑的研究力度必須加大。

2、螯合誘導(dǎo)技術(shù)手段雖然對(duì)于土壤修復(fù)有不錯(cuò)的效果。但是我們對(duì)于螯合劑修復(fù)機(jī)理的研究、螯合劑加入土壤后的變化還缺乏深入的研究理解[5]。為了能夠更好地發(fā)揮植物修復(fù)技術(shù)的優(yōu)越性，對(duì)于螯合劑修復(fù)機(jī)理的研究也要加強(qiáng)，只有從根本上掌握螯合劑作用機(jī)理才能夠更加安全的使用螯合劑。

3、螯合誘劑誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)與其它技術(shù)結(jié)合起來(lái)會(huì)有更好的效果，如轉(zhuǎn)基因技術(shù)、分子生物學(xué)技術(shù)等，與其他技術(shù)的結(jié)合可以極大地提高重金屬污染治理效率。

4、調(diào)節(jié)螯合誘導(dǎo)修復(fù)技術(shù)的的實(shí)現(xiàn)及相關(guān)技術(shù)示范；對(duì)植物的安全性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)的建立；運(yùn)行成本標(biāo)準(zhǔn)和處理明確的標(biāo)準(zhǔn)，并建立處罰責(zé)任系統(tǒng)，消除盲目缺乏責(zé)任感的工程行為。

五總結(jié)

綜上所述，隨著重金屬對(duì)土壤污染的加劇，重金屬的治理已經(jīng)迫在眉睫。螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)可以很好地促進(jìn)植物對(duì)重金屬的吸收，比傳統(tǒng)的物理、化學(xué)方法更加的安全環(huán)保。雖然，螯合劑在使用的過(guò)程中對(duì)環(huán)境也會(huì)有一定的影響，但是不可否認(rèn)，螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)技術(shù)對(duì)于重金屬污染的治理還是有非常好的效果，依然有廣泛的應(yīng)用前景。

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