丁竹红等：螯合剂在重金属污染土壤修复中应用研究进展

和沉积物中重金属元素的溶出，增加重金属在土壤

和沉积物中的移动性，使重金属向下迁移或随水流

失可能会导致重金属对地表和地下水的污染，特别

是在降水或灌溉条件下。研究表明，ＥＤＴＡ在施用

后的很长一段时间，甚至是植物收获１年后，仍然

在起作用，很可能引起重金属离子下渗。污染地下

水【２６．２９Ｊ。Ｗｕ等【３０】（１９９９）指出，由于Ｐｂ—ＥＤＴＡ的

高度水溶性，易迁移至地下水，因此在螯合剂诱导

Ｐｂ污染土壤的植物修复中ＥＤＴＡ并不适合。

３．３对矿物元素的溶出作用

由于螯合剂对金属元素的非专一性，因此，在

活化重金属的同时也活化了土壤中的其它矿物元

素，如Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ、Ｍｎ等，使这些元素的淋失量

增加，有可能导致植物营养缺乏。ｗｕ等川（２００４）

的研究表明，进入土壤的ＥＤＴＡ有６８％与目标金属

离子结合，剩下的３２％则与其它离子结合。但是目

前大部分研究主要关注ｃａ和Ｆｅ与目标金属离子的

竞争作用以及由此带来的目标金属的溶出的下降，

对于其他元素的溶出则关注较少。

３．４生物毒性

螯合剂的生物毒性限制了螯合剂在土壤修复

中的应用。使用螯合剂可能会影响作物的生长，包

括叶面的部分坏死、叶子的萎蔫和断裂、茎部的干

裂、蒸腾作用和生物量的降低。研究表明，ＥＤＴＡ、

ＥＧＴＡ、ＤＴＰＡ和ＣＤＴＡ的应用会导致印度芥菜（Ｂ．口

．加聆ｃ即）生物量的降低【引。Ｌｕｏ等吲（２００５）报道５

ｍｍｏｌ・ｋｇ。１的ＥＤＴＡ的应用导致玉米（Ｚ所口筘）生物

量降低至对照组的６０％，而蚕豆（Ｐ．ⅧＪ：！孵协）生物

量降低至对照组的７６％，并且部分蚕豆叶片萎黄、

坏死。Ｇ砣ｍ锄等¨６Ｊ（２００３）也发现ＥＤＴＡ的应用会

导致大白菜∞．，．印ｄ）生物量的降低。ＥＤＴＡ还会导致

植物脱水，有研究发现表明指出在水培条件下印度

芥菜积累的ＥＤＴＡ的量越大，植物体内的水分含量

越小ｐ３１。但是各种螯合剂的植物毒性的报道结果中

有很多不一致之处，而且由于实验方式和条件的差

异，各种结果很难比较。

４生物可降解性螯合剂Ｓ，Ｓ—ＥＤＤＳ在化学

淋洗修复和植物修复中的应用

近年来，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。因而Ｓ，Ｓ．乙二胺二琥珀酸（Ｓ，Ｓ－ＥＤＤＳ）

逐渐成为研究热点【弭，７１。Ｓ，ｓ．ＥＤＤＳ是ＥＤＤＳ的一种

异构体，可由天门冬氨酸或乙二胺和顺丁烯二酸酐

制得。或是由自然界的微生物产生删。Ｓ，Ｓ．ＥＤＤＳ

在土壤中矿化速度很快，２８ ｄ后即可降解完全，其

半衰期为２．５ ｄｐＭ。Ｓ，Ｓ．ＥＤＤＳ对鱼和大型蚤的毒性很

低，半数致死浓度大于１

０００

ｍｇ／Ｌ，且对土壤真菌

毒性和对土壤中微生物群落影响均较小。同时

Ｓ，Ｓ．ＥＤＤＳ对重金属具有比较强的螯合能力，其与

ｃｕ、ｚｎ、Ｐｂ的络合常数（１０９Ｋ）分别为１８．４、１３．４和

１２．７，而对营养元素Ｃａ、Ｍｇ的络合常数只有４．７、

５．８ｐ引，因此对ｃａ、Ｍｇ等矿物营养元素的影响可能

远小于ＥＤＴＡ，但具体影响有待于进一步探究。

目前对于Ｓ，Ｓ．ＥＤＤＳ在重金属污染土壤修复中

的应用中主要关注用于植物修复时提高植物对金

属的富集的能力以及应用中可能的金属元素的淋

溶风险。研究表明，Ｓ，Ｓ．ＥＤＤＳ对Ｃｕ和Ｚｎ有较好的

诱导活化作用，但对于Ｐｂ和Ｃｄ的活化作用低于

ＥＤＴＡ【舡４１】。Ｑｕａｎａｃｃｉ等【４２】（２００７）的结果表明，

施加ｓ，Ｓ．ＥＤＤｓ不仅可以提高印度芥菜对ｃｕ、Ｐｂ、

Ｚｎ的积累，而且对其生物量影响很小。Ｓ，Ｓ．ＥＤＤＳ

的施加还可以大大增加海州香薷地上部的ｃｕ、Ｐｂ、

Ｚｎ和Ｃｄ的含量和积累量，尤其是Ｃｕ和Ｚｎ的量【４３】。

Ｋｏｓ和Ｌｅ§ｔａｒｌ（２００４）的研究【４４】也表明，在污染土壤

中施用ＥＤＤＳ活化重金属后，发现植物（胁，蛔ｎｆ厅搬

口玎疗甜淞．）地上部Ｐｂ、Ｚｎ和Ｃｄ的富集分别为对照的

ｌ

９２借，７．５倍和１１倍。

ＥＤＤＳ在增强重金属络合效果的同时，对于重

金属的淋滤作用也可能导致土壤中重金属活化进

入地下水，但由于其易降解，如通过得当处理，仍

可安全施用。Ｚｈｏｕ等【４５】报道（２００７）利用施加

ｓ，Ｓ．ＥＤＤＳ可提高土柱上培育的黑麦草茎叶中Ｃｕ的

含量，且土柱１５

ｃｍ、３０

ｃｍ和５０

ｃｍ处土壤溶液中

Ｃｕ浓度均大大提高，而由于同时施加直流电场，

因此在土层底部土壤渗滤液中ｃｕ含量显著降低。

孙小峰等ｍＪ（２００６）在两年田间小区试验研究加

入易降解络合剂ＥＤＤＳ后污染土壤及修复植物海

州香薷地上部ｃｕ、ｚｎ、Ｐｂ含量及地下水水质变化。

结果显示，添加ＥＤＤＳ能在一定程度上提高海州香

薷对ｃｕ、ｚｎ、Ｐｂ的吸收量，但是对地下水水质影

响不大，符合国家ＩＩＩ类地下水水质标准。裘希雅等

１４

７Ｊ（２００６）在添加ＥＤＤＳ后土壤５０ ｃｍ处收集的土

壤渗滤液中Ｃｕ和ｚｎ浓度显著增加，但仍低于国家

地下水三类水质标准。

ＥＤＤｓ还应用于电动修复中加大金属的溶出。

吴丹亚等【４８】（２００６）通过研究可降解有机络合剂

ＥＤＤＳ对铜矿区Ｃｕ／Ｚｎ污染土壤中Ｃｕ和ｚｎ最适的

浸提时间和浸提液的ｐＨ范围，发现２４ ｈ浸提时间和

ｐＨ５．８的ＥＤＤＳ浸提液可对污染土壤Ｃｕ和ｚｎ的浸提

率分别达到２５％和ｌＯ％以上；电动处理过程中用

ＥＤＤＳ预先饱和土壤有利于Ｃｕ和Ｚｎ的溶解。

但也有少量文献报道了Ｓ，Ｓ．ＥＤＤＳ在重金属污

染土壤修复研究中的一些问题，比如虽然一般认为

　

万方数据