可降解螯合剂诱导的植物修复重金属污染土壤的潜力

【摘要】： 土壤重金属污染严重制约着人类社会的可持续发展,对重金属污染土壤的治理和修复已成为全球范围内亟待解决的问题。植物修复作为一种生态友好型原位绿色修复技术成为土壤修复研究的热点。金属螯合剂诱导的化学-植物联合修复技术是其中重要的一个分支。其中EDTA(ethylenediaminetetraacetic acid,乙二胺四乙酸)是最常用也是研究最多的一种螯合剂,研究发现,它在促进植物吸收重金属的同时,由于不能被生物所降解,存在潜在的环境风险,因此,寻找和研究生物可降解螯合剂在植物修复中的应用成为该领域研究热点。目前可降解螯合剂用于植物修复的研究主要集中在EDDS(ethylenediaminesuccinate)。而AES(aspartic acid diethoxvsuccinate,冬氨酸二丁二酸醚)、ISA (iminodisuccinic acid,亚胺二丁二酸)、PESA (Sodium of Polyeposysuecinic Acid,聚环氧琥珀酸)是最新研究发现的三种生物可降解螯合剂,与EDDS同为氨基酸衍生物。通过对五种螯合剂EDTA、EDDS、AES、ISA和PESA在促进植物吸收重金属效率方面的对比研究,得到以下结论: 1.新型生物可降解螯合剂中,AES对污染土壤中Zn解吸的促进作用显著高于其他螯合剂处理及对照。ISA对污染土壤中Cu解吸的促进作用与对照差异显著,并且显著高于除EDDS外的其他螯合剂处理。PESA对污染土壤中Pb、Zn、Cu、Cd的解吸量无明显的促进作用。 2.在不同种类及水平螯合剂修复污染土壤的效率试验中,螯合剂处理后,植物地上部干重与对照相比都趋于下降。新型螯合剂中,ISA处理的植株根及地上部Cu含量、土壤中水提取态Cu含量显著大于对照而小于EDDS。AES处理的植株根部Zn含量及土壤水提取态Zn含量显著大于对照及其他螯合剂处理,并且在根部的表现比地上部明显。AES处理后植物地上部Cd含量及积累量显著大于对照及其他螯合剂处理,而根中Cd含量与对照并不显著,出现EDTA、EDDS处理的植株根中Cd含量显著大于对照及其他螯合剂处理。EDTA处理的植株根及地上部Pb含量显著大于对照及其他螯合剂处理。PESA对植物中重金属含量及积累量的影响与对照相比并不显著。 3.溶液培养条件下,植株根中重金属含量整体水平与对照相比呈明显下降趋势。AES对Zn,ISA对Cu、Cd的吸收有明显促进作用,螯合剂对重金属含量的影响在植株地上部的表现不如根部明显,除个别螯合剂对个别元素外,地上部重金属含量与对照差异并不显著。 4.AES、ISA均促进了Zn、Cu、Cd由根部质外体向细胞内的跨膜运输。EDTA促进了Pb在植物根壁细胞中的积累。EDTA处理的植物根部质外体Pb含量显著高于共质体中的含量,且共质体和质外体中Pb总量显著高于对照和其他螯合剂处理。