全 文 ：EDTA调控下灯心草和龙须草对铅锌尾矿污染
土壤的修复潜力
孙 健1 , 铁柏清1* , 秦普丰1 , 杨佘维1 , 钱 湛1 , 青山勋2
1.湖南农业大学 资源环境学院, 湖南 长沙 410128
2.冈山大学 资源生物科学研究所, 日本 仓敷市 710 - 0046
摘要: 采用盆栽试验,研究了不同质量摩尔浓度 EDTA( b ( EDTA) )调控下灯心草和龙须草对铅锌尾矿污染土壤的修复潜力.结
果表明:当 b ( EDTA)为 01125~ 21000 mmolPkg时能显著促进生长在铅锌尾矿污染土壤中灯心草和龙须草地上部生物量的增产,
分别在 01 500和 11 000 mmolPkg时达到最大值. EDTA对 2 种草地上部生物量的影响大于地下部, 分别通过影响株高和分蘖数实
现,且对灯心草的影响程度大于龙须草. 添加 EDTA可以显著提高 2 种草对各重金属的富集能力, 尤其以 Pb, Cu 最为明显.同
时发现, EDTA 对植物积累重金属能力的促进作用存在植物种类和重金属元素种类之间的差异. 灯心草和龙须草分别在重金
属积累、转运和生物量上存在优势, 在 EDTA 调控下将 2种植物合理搭配种植在铅锌尾矿污染土壤中能取得良好的重金属去
除效果.
关键词: EDTA; 灯心草; 龙须草; 铅锌尾矿; 重金属污染; 土壤修复
中图分类号: X53 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 6929( 2006) 04 - 0105 - 06
The Potential of Juncus effuses and Eula liopsis bina ta for Phytoremediation of
LeadPZinc Mine Tailings Contaminated Soil under the Adjustment of EDTA
SUN Jian
1
, TIE Bo-qing
1
, QIN Pu-feng
1
, YANG She_wei
1
, QIAN Zhan
1
, ISAO Aoyama
2
1. College of Resources and Environment, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China
2. Research Institute for Bioresources, Okayama University, Kurashiki 710-0046, Japan
Abstract: A pot experiment was conducted to investigate the potential of Juncus effuses and Eulaliopsis binata for phytoremediation of leadPzinc
mine tailings contaminated soil under the adjustment of different mass molar concentrations of EDTA. The results showed that the 0. 125~
2. 000 mmolPkg EDTA treatment can greatly increase the biomass above ground of two kinds of grass, and the effect is most obvious in the
EDTA treatment of 0. 500 and 1. 000 mmolPkg, respectively. The addition of EDTA affects the biomass of above ground more obvious than that
of underground in two kinds of plants and the growth of Juncus effuses under the adjustment of EDTA is affected more than Eulaliopsis binata.
The above ground biomass of two kinds of grass were affected through plants height and tillers number, respectively. The addition of EDTA can
greatly enhance the ability of heavy metal accumulation of two kinds of grass, especially in Pb and Cu. The effect of EDTA addition to heavy
metal accumulation character of the two kinds of grass is different with the kinds of heavy metal elements and plants. The Juncus effuses is
superior to Eulaliopsis binata in aspect of heavy metal accumulation and translocation, while the Eulaliopsis binata is superior to Juncus effuses
in aspect of biomass. It can be expected a good application prospect in removal of heavy metals from leadPzinc mine tailings contaminated soil
by reasonably planting the two kinds of grass under the adjustment of EDTA.
Key words: EDTA; Juncus effuses ; Eulaliopsis binata ; leadPzinc mine tailings; heavy metal pollution; soil remediation
收稿日期: 2005- 11- 10
基金项目: 中日合作丰田基金项目( D01 - B3 - 010 ) ; 湖南农业大学
科技创新基金( 040PT02)
作者简介: 孙健( 1980- ) ,男,侗族,湖南怀化人,硕士研究生.
* 责任作者

矿区开采和冶炼产生的废水、废气及固体废物
所导致的重金属污染对生态系统的破坏极为严重.
这种污染在土壤中残留期长, 土壤微生物不能将其
分解,甚至可能通过食物链传递, 严重影响人类健

第 19 卷 第 4期
环 境 科 学 研 究
Research of Environmental Sciences

Vol. 19, No. 4, 2006
DOI：10.13198/j.res.2006.04.107.sunj.021
康.尽快进行植被重建以减少矿区重金属对环境的
污染,是矿区生态恢复的最佳策略 [1 ) 2] .然而目前所
发现的重金属累积植物往往植株矮小, 生物量较低,
生长速度慢,生长周期长,而且受到土壤水分、盐度、
酸碱度的影响, 在实际应用中能够去除土壤污染元
素的总量较小, 因而作为土壤修复植物,具有较小的
经济和应用价值 [3 ) 4 ] . 诱导性植物提取就是为了解
决这个问题而提出的, 通过加入螯合剂等辅助措施
的一种植物提取技术, 即通过添加化学螯合剂来改
变植物根际土壤化学环境以提高植物对污染物的提
取能力 [5 ) 6 ] .然而, 由于螯合剂对植物的毒性作用,
导致植物生物量下降, 最终可能导致重金属积累量
降低.因此发展适宜的螯合剂萃取技术尤为重要, 其
中乙二胺四乙酸( EDTA)对土壤中靶金属有很高的
螯合效率, 其在环境中稳定, 对生物的毒性较小,是
较为常用的土壤重金属螯合剂 [7 ] . 试验表明, EDTA
溶液对重金属的萃取效果明显高于等量的水和阳离
子表面活性剂,往往大部分的重金属能被去除.特别
是当EDTA 过量时,重金属的萃取量不受溶液 pH 的
影响.而且用这种螯合剂萃取重金属对土壤物理结构
及化学性质的影响远小于酸洗技术 [8] .一般情况下,
为了减少螯合剂诱导的金属迁移,合适的螯合剂辅助
植物提取技术是在植物生物量达到最大时添加适当
浓度的螯合剂,经过短期的金属积累后再收获植物.
灯芯草( Juncus effuses ) , 别名野席草、灯草、水
灯心,是席草类、莎草科蒲草属、多年生草本作物,在
我国分布较广.灯心草以其经济、药用价值高而广泛
应用于医药和民用工业, 在利用其治理城市污水方
面也有相关报道 [9) 11] . 龙须草( Eulaliopsis binata )是
制造高档纸、人造棉、人造丝和各种手工编制品的上
乘原料,具有良好的经济价值;龙须草根系发达, 固
土蓄水能力强,抗逆性强,是南方山丘区水土保持的
首选草种 [12 ] ;龙须草属于典型的 C4植物,其适口性
差, 动物一般不采食,较少进入食物链造成生物富集
现象,对环境产生二次污染机会少.笔者通过研究施
用不同 EDTA的质量摩尔浓度( b ( EDTA) )对铅锌尾
矿污染土壤中灯心草和龙须草生长及重金属积累特
性的影响,旨在筛选一些非食用且具有一定经济价
值的普通植物,并结合向污染土壤中施加螯合剂提
高植物对重金属吸收能力的方法来治理和修复重金
属污染土壤.
1 材料与方法
1. 1 供试土壤和植物
供试土壤采自湖南省郴州市苏仙区东河流域的
铅锌尾矿污染土壤(基本理化性质见表 1) .灯心草为
野外采集;龙须草苗由湖南农业大学草叶科学系提供.
表 1 供试土壤基本理化性质
Table 1 Physical and chemical properties of tested soils
pH
CECP
( cmol#kg- 1 )
w(有机质)P
( g#kg - 1)
w总P(mg#kg - 1 ) w有效态P( mg#kg - 1)
Cd Pb Cu Zn Cd Pb Cu Zn
4. 47 14. 45 12. 90 4. 10 764. 74 95. 57 372. 75 0. 83 26. 108 4. 852 63. 910
1. 2 盆栽试验
供试土壤经自然风干、捣碎、剔除杂物后过 2
mm 筛, 同时测定其基本理化性质及重金属含量背
景值.于每个陶瓷盆中(直径30 cm, 高20 cm)装入供
试土壤5 kg, 喷施去离子水充分混匀后平衡 1周,模
拟铅锌矿区重金属污染土壤. 盆栽试验分灯心草组
和龙须草组 2组, b ( EDTA)设置为 7个处理水平(分
别为 01125, 01250, 01500, 11000, 21000, 41000,
81000 mmolPkg) , 每组 3个重复, 加上对照一共 48
盆.灯心草组:从野外采集长势一致的灯心草用蒸馏
水洗净根系上粘附的土壤和杂质后分别于每盆中移
栽90株, 并将每株在距土面 5 cm处剪断,待其重新
生长. 龙须草组: 每盆中分别移栽 10株长势一致的
龙须草苗, 1周后定苗 3株. 试验期间定期浇水,保
持70%的田间持水量, 生长 120 d后收获. EDTA于
收获前 1周以其钠盐溶液形式添加于每盆中.
113 分析与测定方法
待植株生长120 d后, 沿土表剪取地上部, 测量
株高并观察记录其分蘖数,同时洗出根系. 在105 e
下杀青 015 h, 70 e 烘干, 称量地上部和地下部干
重.土壤基本理化性质参照文献 [13 ]测定. Cd, Pb,
Cu, Zn含量: 采用浓硝酸 -高氯酸消化,原子吸收分
光光度计(瓦里安, AA - 240FS, 美国产)测定. 试验
结果为 3次结果平均值. 数据处理采用 DPS3101中
文数据统计软件进行方差分析和多重比较.
2 结果分析与讨论
211 添加 EDTA对2种草生长的影响
21111 添加 EDTA对 2种草地上部生物量的影响
由表 2 可知, 随着 b ( EDTA)的增加, 灯心草和
龙须草分蘖数均呈先增加后减少的变化趋势. 除
106 环 境 科 学 研 究 第 19卷
b ( EDTA)为 81000 mmolPkg外, 其余处理水平均能显
著提高灯心草的分蘖数, 其增幅为 3181% ~
23186%. 对于龙须草, 除在 41000 和 81000 mmolPkg
处分蘖数略低于对照外, 其余处理水平也均能够显
著促进其分蘖, 增幅为1127% ~ 5106% .与分蘖数相
似, 在 EDTA 处理土壤中二者株高亦表现出随
b ( EDTA)的增高呈先增加后减少的变化趋势. 但与
分蘖数变化不同的是, 二者株高的最大值出现时所
对应的b ( EDTA)值不同. b ( EDTA)对灯心草和龙须
草分蘖数及株高的影响最终反映在对其地上部干重
的影响上.表 2显示, 2种草地上部生物量表现出与
分蘖数和株高相同的变化趋势. 在 b ( EDTA) 为
01125~ 21000 mmolPkg时二者地上部生物量均高于
对照, 灯心草最大值出现在 b ( EDTA)为01500 molPkg
处,龙须草最大值出现在 b ( EDTA)为 11000 mmolPkg
处,分别比对照增产 23137%和 10160% . 从重金属
污染土壤植物修复的实际出发,考虑更多的是地上
部的生物量.通过对 2种草分蘖数、株高和地上部干
重的逐步线性回归分析结果表明, EDTA 对灯心草
地上部干重的影响主要是通过影响其株高(相关系
数为01875 1)实现的;而 EDTA对龙须草地上部干重
的影响主要是通过影响其分蘖数 (相关系数为
01862 6)实现的. 从变化幅度来看, EDTA对龙须草
地上部生物量的影响程度要明显小于灯心草. 试验
中, 2种草地上部虽然都积累了较高浓度的重金属,
但植株未见明显伤害,甚至不同程度地促进了灯心
草地上部生物量的增长, 这可能与 EDTA 将土壤中
重金属转变为螯合态,从而降低了其对植物的生物
毒性效应有关 [14 ] . 但随着 b ( EDTA)的增加, 土壤中
游离态 EDTA的含量也逐渐增多, 对植物的生物毒
性随之增大, 从而导致植物生物量下降.
21112 添加 EDTA对 2种草地下部生物量的影响
由表 2可知,虽然在b ( EDTA)为 01125和 01250
mmolPkg时灯心草和龙须草地下部生物量均有所增
加, 但增产效果不明显. 当 b ( EDTA) 超过 01250
mmolPkg时, 2种草地下部生物量开始减产,减产幅度
分别为 4121% ~ 34176%和 2139% ~ 17181%. 由此可
以看出, 2种草地下部生物量受 EDTA 影响较地上部
大.这可能与其地下部直接受到污染土壤中游离态
EDTA 的毒害有关.与地上部生物量变化情况一样,龙
须草地下部生物量受 EDTA 影响较灯心草要小.
表 2 添加 EDTA对铅锌尾矿污染土壤中灯芯草和龙须草各项生长指标的影响
Table 2 The effects of EDTA on growth indexs of Juncus effuses and Eulaliopsis binata
grown on the soil polluted by leadPzinc mine tailings
b( EDTA)P
(mmol#kg- 1 )
生长指标
分蘖数P
(株#盆 - 1)
株高P
cm
地上部干重P
( g#盆 - 1)
升降幅度P
%
地下部干重P
( g#盆 - 1)
升降幅度P
%
灯心草
龙须草
对照 88 ? 2. 65ef 37. 50 ? 1. 87c 9. 07? 0. 27cd ) 14. 01? 0. 68ab )
0. 125 91? 2. 08cde 43. 00 ? 1. 37b 10. 48 ? 0. 36b 15. 55 14. 42 ? 0. 49a 2. 93
0. 250 97? 3. 06bc 45. 65 ? 1. 88ab 11. 03 ? 0. 53ab 21. 61 14. 45 ? 0. 21a 3. 14
0. 500 102 ? 7. 02b 48. 00 ? 1. 76a 11. 19? 0. 27a 23. 37 13. 42 ? 0. 28b - 4. 21
1. 000 109? 3. 06a 44. 85 ? 1. 38ab 9. 49 ? 0. 30c 4. 63 11. 72 ? 0. 29c - 16. 35
2. 000 95? 3. 51cd 42. 82 ? 1. 54b 9. 24? 0. 15cd 1. 87 11. 09 ? 0. 59c - 20. 84
4. 000 91 ? 2. 65def 34. 38 ? 2. 08d 8. 69? 0. 21de - 4. 19 10. 07 ? 0. 27d - 28. 12
8. 000 85 ? 3. 06f 31. 90 ? 2. 72d 8. 29 ? 0. 19e - 8. 60 9. 14 ? 0. 29e - 34. 76
对照 79? 1. 53bc 89. 43 ? 3. 64b 18. 02 ? 0. 60cd ) 9. 21 ? 0. 48ab )
0. 125 79? 1. 00bc 91. 23 ? 2. 99b 18. 23 ? 0. 66cd 1. 17 9. 34 ? 0. 59ab 1. 41
0. 250 81? 1. 53ab 91. 05 ? 2. 95b 18. 87 ? 0. 63bc 4. 72 9. 58 ? 0. 53a 4. 93
0. 500 83 ? 2. 08a 92. 71 ? 2. 37ab 19. 60 ? 0. 43ab 8. 77 8. 99 ? 0. 19ab - 2. 39
1. 000 83 ? 1. 53a 97. 50 ? 3. 84a 19. 93? 0. 34a 10. 60 8. 71 ? 0. 31bc - 5. 43
2. 000 80? 2. 08abc 89. 23 ? 2. 81b 19. 82 ? 0. 56ab 9. 99 8. 23 ? 0. 29cd - 10. 64
4. 000 78 ? 2. 52c 87. 98 ? 3. 86b 17. 89 ? 0. 48cd - 0. 72 7. 89 ? 0. 31de - 14. 33
8. 000 78 ? 1. 53c 82. 40 ? 2. 94c 17. 64 ? 0. 81d - 2. 15 7. 57 ? 0. 26e - 17. 81
注: 1 升降幅度中正值表示生长幅度上升,负值表示生长幅度下降.
2 除升降幅度外,其余均为平均值 ? 标准差.
3 同一列中不同小写英文字母代表各处理水平间在LSD测试中 5%置信水平上的差异显著性.
2. 2 添加EDTA 对2种草重金属的积累和分布的影响
由表 3可知, 添加 EDTA能够使Cu, Cd,Pb和Zn
在灯心草和龙须草体内的积累量显著增加. 在所有
EDTA处理下, 2种草植株中 Cu含量显著高于对照,
地上部增幅分别为 13185% ~ 96149% 和 28129% ~
154197% ,地下部增幅分别为 16172% ~ 138151%和
107第 4期 孙 健等 : EDTA 调控下灯心草和龙须草对铅锌尾矿污染土壤的修复潜力
11174%~ 103158%. 这可能是由于添加 EDTA使土
壤中水溶态和交换态 Cu含量成倍增加的缘故 [15] .
从转运系数来看,除b ( EDTA)为11000mmolPkg外,其
余处理水平下灯心草对 Cu 的转运系数均小于对
照.而在同一试验条件下,所有 EDTA处理均能显著
提高龙须草将地下部 Cu 向地上部转运的能力. 在
不同b ( EDTA)处理下, 灯心草和龙须草对 Pb的富集
量也显著高于对照, 地上部增幅分别为 4183% ~
112137%和 34138% ~ 220156%, 地下部增幅分别为
9103%~ 105129%和 4198% ~ 48138%. 在 2种植物
对Pb的转运方面, 变化趋势基本与 Cu 一致, 添加
EDTA能使龙须草对 Pb的转运能力显著增强, 但对
表 3 灯心草和龙须草在铅锌尾矿污染土壤中生长 5个月后体内的重金属含量及分布
Table 3 Content of Cd, Pb, Cu and Zn in the various organs of Juncus Effuses and Eulaliopsis binata
five months after their establishment in leadPzinc mine tailings contaimanted soil mgPkg
元素 项目 b( EDTA)P( mmol#kg
- 1)
对照 0. 125 0. 250 0. 500 1. 000 2. 000 4. 000 8. 000
灯心草
龙须草
地上部 16. 428
? 1. 342e
18. 703
? 0. 368d
19. 645
? 0. 973d
19. 654
? 0. 460d
32. 280
? 1. 763a
26. 149
? 0. 878b
23. 864
? 0. 803c
19. 539
? 0. 713d
Cu 地下部 15. 460
? 0. 273f
18. 045
? 1. 221e
24. 472
? 0. 850c
22. 280
? 1. 763d
19. 135
? 0. 434e
36. 873
? 1. 080a
26. 921
? 0. 356b
28. 651
? 1. 148b
转运系数 1. 063 1. 036 0. 803 0. 882 1. 687 0. 709 0. 886 0. 682
地上部 1. 013
? 0. 080cde
1. 117
? 0. 063bc
1. 188
? 0. 038b
1. 372
? 0. 149a
1. 047
? 0. 058cd
0. 969
? 0. 059de
0. 918
? 0. 034e
0. 573
? 0. 022f
Cd 地下部 0. 664
? 0. 055c
1. 240
? 0. 099a
1. 290
? 0. 055a
1. 209
? 0. 054a
0. 898
? 0. 016b
0. 826
? 0. 022b
0. 551
? 0. 032d
0. 352
? 0. 023e
转运系数 1. 526 0. 901 0. 921 1. 135 1. 166 1. 173 1. 666 1. 628
地上部 58. 634
? 1. 367f
61. 468
? 0. 784f
69. 289
? 0. 922e
81. 521
? 1. 029d
124. 522
? 3. 036a
116. 746
? 3. 134b
115. 371
? 2. 573b
91. 190
? 2. 251c
Pb 地下部 81. 062
? 1. 814h
88. 381
? 2. 177g
102. 265
? 2. 145f
126. 409
? 3. 974d
118. 523
? 1. 544e
152. 891
? 3. 406b
137. 361
? 1. 836c
166. 413
? 1. 948a
转运系数 0. 723 0. 695 0. 678 0. 645 1. 051 0. 764 0. 840 0. 548
地上部 165. 708
? 2. 363f
219. 146
? 1. 301b
192. 778
? 6. 576d
180. 016
? 2. 413e
205. 508
? 1. 322c
226. 175
? 1. 406a
188. 737
? 2. 670d
162. 854
? 2. 831f
Zn 地下部 140. 912
? 4. 929d
176. 089
? 2. 719c
188. 229
? 2. 152b
189. 392
? 2. 797b
188. 407
? 2. 734b
222. 864
? 4. 275a
133. 773
? 3. 811e
107. 184
? 2. 069f
转运系数 1. 176 1. 245 1. 024 0. 950 1. 091 1. 015 1. 411 1. 519
地上部 8. 847
? 0. 337g
11. 350
? 0. 646f
13. 177
? 0. 617e
15. 873
? 0. 554d
18. 170
? 0. 802c
19. 467
? 0. 682b
22. 557
? 0. 585a
19. 957
? 0. 857b
Cu 地下部 72. 680
? 2. 891h
90. 217
? 2. 470f
81. 213
? 2. 785g
108. 137
? 2. 444e
121. 270
? 3. 248d
147. 963
? 2. 634a
142. 803
? 2. 332b
132. 937
? 2. 376c
转运系数 0. 122 0. 126 0. 162 0. 147 0. 150 0. 132 0. 158 0. 150
地上部 2. 703
? 0. 116e
3. 610
? 0. 135d
3. 943
? 0. 178c
4. 687
? 0. 122a
4. 403
? 0. 140b
3. 730
? 0. 213cd
2. 470
? 0. 167e
2. 113
? 0. 174f
Cd 地下部 7. 500
? 0. 105f
9. 460
? 0. 171c
10. 773
? 0. 120b
11. 580
? 0. 149a
8. 643
? 0. 127d
8. 503
? 0. 160d
7. 827
? 0. 156e
6. 903
? 0. 225g
转运系数 0. 360 0. 382 0. 366 0. 405 0. 520 0. 439 0. 316 0. 306
地上部 38. 087
? 1. 250
51. 180
? 2. 196
64. 717
? 2. 647
80. 000
? 2. 125
97. 297
? 2. 637
114. 843
? 3. 048
122. 093
? 3. 243
108. 973
? 3. 468
Pb 地下部 150. 063
? 1. 928h
157. 530
? 2. 684g
171. 383
? 2. 810f
184. 790
? 2. 494d
178. 380
? 2. 404e
211. 790
? 3. 343b
192. 627
? 2. 473c
222. 670
? 2. 412a
转运系数 0. 254 0. 325 0. 378 0. 433 0. 545 0. 542 0. 634 0. 489
地上部 70. 577
? 2. 432c
80. 917
? 2. 360ab
65. 683
? 3. 425de
61. 207
? 3. 041ef
82. 650
? 2. 060a
76. 947
? 2. 595b
66. 050
? 2. 099cd
58. 903
? 2. 768f
Zn 地下部 336. 510
? 4. 573cd
347. 260
? 8. 120ab
344. 367
? 4. 170bc
329. 770
? 2. 694d
315. 443
? 3. 437e
354. 233
? 3. 588a
303. 667
? 5. 596f
286. 273
? 4. 867g
转运系数 0. 210 0. 233 0. 191 0. 186 0. 262 0. 217 0. 218 0. 206
注: 1 表中数据为平均值 ? 标准差.
2 同一列中不同小写英文字母代表各处理水平间在LSD测试中 5%置信水平上的差异显著性.
108 环 境 科 学 研 究 第 19卷
灯心草 Pb 的转运能力促进效果不是很明显.
Huang
[16 ]
, Vassil
[17 ]等认为添加 EDTA 明显增加土壤
水溶性铅,这种水溶性铅主要以 Pb - EDTA 复合物
的形式进入植株根系并向地上部运输, 笔者支持这
一观点.由表 3还可以看出,无论地上部还是地下部
Cd在灯心草和龙须草植株中的含量均呈先升后降
的变化趋势. 二者地上部 Cd含量最大值同时出现
在b ( EDTA)为01500 mmolPkg处.地下部Cd含量最大
值分别出现在 b ( EDTA)为 01250 和 01500 mmolPkg
处.随着b ( EDTA)的升高, 2种草根系中 Cd含量呈
减少的趋势.有文献表明 [18 ] ,这是由于 EDTA将植物
根系中积累的 Cd 从细胞壁解吸到土壤溶液中. 添
加EDTA能够显著提高灯心草地上部的 Cd含量,其
转运系数呈现先降后升的变化趋势. 而对龙须草 Cd
转运能力的提高作用不显著, 转运系数没有表现出
特定的变化规律. Salt等 [19] 研究认为, Cd在印度芥
菜根中积累高于地上部, 其中大量的 Cd 是吸附在
细胞壁上.试验证明,添加 EDTA 对植物分配 Cd的
影响存在种质之间的差异. 表 3数据显示, 在中低
b ( EDTA)调控下,灯心草植株中 Zn含量显著增加,
地上部和地下部增幅分别为 1195% ~ 38188%和
24196%~ 58116% .在低b ( EDTA)和高 b( EDTA)处灯
心草转运系数有增高的趋势. EDTA 对龙须草积累
和分配 Zn的情况则比较复杂, 通过对 Zn在龙须草
体内不同部位的含量和 b ( EDTA)进行回归分析表
明,三者之间相关性不明显. 以上结果表明: ¹ 同一
植物对不同重金属元素的吸收量和转运系数不同;
º不同植物对同一种重金属元素的吸收量和转运系
数也不相同; »植物对重金属的吸收量和转运系数
不一定成正比.普遍而言, 相对于植株地下部来说,
地上部更加方便收割和移除重金属.因此, 鉴于植物
修复的实际考虑, 筛选重金属累积植物首先考虑的
是其地上部重金属富集量和生物量.从表 3中 2种
草植株地上部对 Cu, Cd, Pb, Zn 4种重金属累积和分
配情况综合来看,灯心草对 Cu, Pb, Zn的累积量较
大,且有向地上部转运的趋势. 对于重金属 Cd 来
说, 虽然灯心草对其累积量较小, 但对其向植株地上
部的转运能力较强. 相比之下龙须草对 4种重金属
的转运能力明显低于灯心草, 但 4 种重金属在其地
上部植株中的含量与灯心草相差不大, 尤其对 Cd
的累积程度甚至超过了灯心草. 再加上龙须草地上
部生物量大,因此可以在一定程度上推断其在给定
生长周期内移除的单位面积土壤中的重金属含量会
超过灯心草.
2. 3 添加 EDTA对 2种草富集重金属能力的影响
EDTA调控下, 灯心草和龙须草植株中 Cu, Cd,
Pb, Zn的含量相对于对照土壤中 2种植物重金属含
量升降幅度数据统计见表 4. 由表 4可知,灯心草和
龙须草在不同 b( EDTA)处理尾矿污染土壤上生长
120 d后各植株中所吸收的重金属含量与在纯尾矿
污染土壤中生长的 2种植物相比,差异显著性明显.
按照添加 EDTA对 2种植物积累 Cu, Cd, Pb, Zn能力
表 4 添加 EDTA对灯心草和龙须草吸收 Cu, Cd, Pb, Zn能力的影响比较
Table 4 Comparison of effect of EDTA on ability of heavy metal absorption of Juncus Effuses and Eulaliopsis binata %
元素 吸收部位 b( EDTA)P( mmol#kg
- 1)
0. 125 0. 250 0. 500 1. 000 2. 000 4. 000 8. 000
灯心草
龙须草
Cu
地上部 13. 85 19. 58 19. 64 96. 49 59. 17 45. 26 18. 94
地下部 16. 72 58. 29 44. 11 23. 77 138. 51 74. 13 85. 32
Cd
地上部 10. 27 17. 28 35. 44 3. 36 - 9. 38 - 4. 34 - 43. 44
地下部 86. 75 94. 28 82. 08 34. 94 24. 40 - 17. 02 - 46. 99
Pb
地上部 4. 83 18. 17 39. 03 112. 37 99. 11 96. 76 55. 52
地下部 9. 03 26. 16 55. 94 46. 21 88. 61 69. 45 105. 29
Zn
地上部 34. 57 18. 37 10. 54 26. 19 38. 88 15. 89 1. 95
地下部 24. 96 33. 58 34. 40 33. 71 58. 16 - 5. 07 - 23. 94
Cu
地上部 28. 29 48. 94 79. 42 105. 38 120. 04 154. 97 125. 58
地下部 24. 13 11. 74 48. 79 66. 85 103. 58 96. 48 82. 91
Cd
地上部 33. 56 45. 87 73. 40 62. 89 37. 99 - 8. 62 - 21. 83
地下部 26. 13 54. 40 43. 64 15. 24 13. 37 4. 36 - 7. 96
Pb
地上部 34. 38 69. 92 110. 05 155. 46 201. 53 220. 56 186. 12
地下部 4. 98 14. 21 23. 14 18. 87 41. 13 28. 36 48. 38
Zn
地上部 14. 65 - 6. 93 - 13. 28 17. 11 9. 03 - 6. 41 - 16. 54
地下部 10. 75 2. 33 - 2. 01 - 6. 26 5. 27 - 9. 76 - 14. 93
注:负值表示对重金属吸收能力下降,正值表示对重金属吸收能力上升.
109第 4期 孙 健等 : EDTA 调控下灯心草和龙须草对铅锌尾矿污染土壤的修复潜力
促进程度大小排序, 灯心草(地上部)依次为: Pb >
Cu > Zn > Cd; 灯心草(地下部)依次为: Cu > Pb > Cd
> Zn;龙须草(地上部)依次为: Pb > Cu> Cd > Zn;龙
须草(地下部)依次为: Cu > Pb > Cd > Zn. 由此可以
看出,添加 EDTA 能够显著促进 2种草对 Pb 和 Cu
的积累. 就不同b ( EDTA)对 2 种草地上部积累 Cu,
Cd, Pb, Zn 能力影响大小排序可以看出, 不同
b ( EDTA)对植物积累重金属能力的促进作用同时存
在植物种类和重金属元素种类之间的差异.
3 结论
a. b ( EDTA)为 01125~ 21000 mmolPkg时能显著
促进铅锌尾矿污染土壤中灯心草和龙须草地上部生
物量的提高, 分别在 01500和 11000 mmolPkg时达到
最大值,且地上部增产趋势较地下部明显.同时发现
EDTA对灯心草生物量的影响程度大于龙须草.
b1 通过向铅锌尾矿污染土壤中添加 EDTA 可以
显著提高灯心草和龙须草对各重金属的积累能力.其
中灯心草对 Cu, Pb, Zn的累积量较大, 且有向地上部
转运的趋势. 相比之下,龙须草对Cd 的累积量较大,
但其对 4种重金属的转运能力均低于灯心草.
c. 相对于其他 2种重金属而言, 向铅锌尾矿污
染土壤中添加 EDTA能够显著增加 Cu 和 Pb在灯心
草及龙须草植株中的含量. 但不同b ( EDTA)对植物
积累重金属能力的促进作用同时存在植物种类和重
金属元素种类之间的差异.
d. 灯心草和龙须草分别在重金属积累、分布和
生物量上占优势,因此可以考虑将 2种草合理搭配
种植或换季种植.同时通过对生物量和重金属积累
量 2 项指标综合分析, 也可以选择 EDTA ( 11000
mmolPkg) + 灯心草模式和 EDTA( 41000 mmolPkg) +
龙须草模式来治理和修复矿区重金属污染土壤.
参考文献:
[ 1 ] Jajer D A. Bioremediation of agriculture and forestry soil with
symbiotic microoraganisms [J ] . Australian Journal of Soil Research,
1994, 32: 1301) 1319.
[ 2 ] 刘海龙.采矿废弃地的生态恢复与可持续景观设计 [ J ] . 生态
学报, 2004, 24 ( 2) : 323 ) 329.
Liu Hailong. Ecological restoration and sustainable landscape design
of mining wastelands [ J ] . Acta Ecologica Sinica, 2004, 24 ( 2 ) :
323 ) 329.
[ 3 ] 万云兵,仇荣亮,陈志良,等.重金属污染土壤中提高植物提取
修复功效的探讨 [ J ] .环境污染治理技术与设备, 2002, 3 ( 4) :
56) 59.
Wan Yunbing, Qiu Rongliang, Chen Zhiliang, et al. On efficient
improvement of phytoext raction of heavy metals from contaminated soi l
[ J ] . Techniques and Equipment for Envi ronmental Pollution Control,
2002, 3 ( 4) : 56 ) 59.
[ 4 ] Paul Romkens, Lucas Bouwnmn, Jan Japenga. Cathrina dHlaisnla
potentials and drawbacks of chelate-enhanced phytoremediation of
soi ls[ J ] . Environ Pollut, 2002, 116: 109 ) 121.
[ 5 ] Salt D E, Blaylock M, Kumar N P B A, et al. Phytoremediation: a
novel strategy for the removal of toxic metals f rom the environment
using plants [ J ] . Biotechnology, 1995, 13: 468 ) 474.
[ 6 ] Stomp A M, Han K H, Wilber S, et al. Genetic strategies for
enhancing phytoremediation [ J ] . Ann N Y Acad Sci, 1994, 721:
481) 492.
[ 7 ] Kari F G, Giger W. Speciation and fate of ethylenediametetaacetate
( EDTA) inmunicipal wastewater t reatment [ J ] . Water Res, 1996, 30
(1) : 122 ) 134.
[ 8 ] Davis A Singh I.Washing of zinc( Ò ) from contaminated soil column
[J ] . J Environ Eng, 1995, 12l: 174 ) l85.
[ 9 ] 成水平,夏宜 .香蒲、灯心草人工湿地的研究( Ó ) :净化污水
的处理[ J ] .湖泊科学, 1998, 9 (4) : 351 ) 358.
Cheng Shuiping, Xia Yizheng. Studies on artificial wet land with
cattail ( Typha angustifolia ) , rush ( Juncus efyusus ) ( Ó ) :
mechanisms of purifying wastewater [ J ] . Journal of Lake Sciences,
1998, 9 ( 4) : 351 ) 358.
[10 ] 成水平,夏宜 .香蒲、灯心草人工湿地的研究( Ò ) :净化污水
的空间[ J ] .湖泊科学, 1998, 10 ( 1) : 62 ) 66.
Cheng Shuiping, Xia Yizheng. Artificial wetland with Cattai l ( Typha
angustifiIia) , rush ( Juncus effusus ) ( Ò ) : pufilying space [ J ] .
Journal of Lake Sciences, 1998, 10 ( 1) : 62) 66.
[11 ] 成水平,况琪军.香蒲、灯心草人工湿地的研究( Ñ ) :净化污水
的效果[ J ] .湖泊科学, 1997, 9 (4) : 351 ) 358.
Cheng Shuiping,Kuang Qijun. Studies on artif ical wet land with cattail
( typha angustifolia) and rush( Juncus effusus ) ( Ñ ) : the perform ance
of purifying wastewater[ J ] . Journal of Lake Sciences, 1997, 9 ( 4) :
351) 358.
[12 ] 邹冬生,王凤翱,阳树英,等.龙须草叶片形态结构与生理功能
的研究[ J ] .西北植物学报, 2000, 20(3) : 484) 488.
Zou Dongsheng,Wang Feng. ao, Yang Shuying, et al. Studies on the
morophological and anatomical feastures and physiological functions of
leaves in Eulaliopsis binata [ J ] . Acta Botanica Boreali_Occidentali
Sinica, 2000, 20( 3) : 484 ) 488.
[13 ] 科研协作组.环境污染分析方法 [M ] .北京:科学出版社, 1987.
Scientifi c Resarch Cooperation. The analytical method of
envi ronmental pollution[M ] . Beijing: Science Press, 1987.
[14 ] 陈亚华,沈振国,宗良纲. EDTA 对 2种芥菜型油菜幼苗富集
Pb的效应 [ J ] .环境科学研究, 2005, 18( 1) : 67 ) 70.
Chen Yahua, Shen Zhenguo, Zong Lianggang. Efects of EDTA on Pb
accumulation by seedlings of two brassica juncea varieties [ J ] .
Research of Environmental Sciences, 2005, 18( 1) : 67 ) 70.
[15] 吴龙华, 骆永明, 卢蓉晖, 等. 铜污染土壤的有机调控研究
( Ò ) :根际土壤铜的有机活化效应 [ J ] . 土壤, 2000, 32 ( 2) :
67 ) 70.
Wu Longhua, Luo Yongming, Lu Ronghui, et al. Chelate-enhanced
phytoremediation of copper pollution soil( Ò ) : activation effect of Cu
in soil around root [ J ] . Soils, 2000, 32( 2) : 67 ) 70.
[16 ] Huang J W, Chen J J, Wiliam R B, et a1. Phytoremediation of lead-
contaminated soils: role of synthetic chelates is lead phytoextraction
[J ] . Environ Sci Technol, 1997, 31: 800 ) 805.
[17 ] Vassi l A D,Kap山 k Y, Raskin I, et al. The role of EDTA in lead
t ransport and accumulation by Indian Mustard [ J ] . Plant Physiol,
1998, l17: 447 ) 453.
[18 ] 蒋先军,骆永明,赵其国,等.镉污染土壤植物修复的 EDTA调
控机理[ J ] .土壤学报, 2003, 40(2) : 205 ) 209.
Jiang Xianjun, Luo Yongming, Zhao Qiguo, et al. The role of EDTA in
Cd absorption translocation by indlan mustard [J ] . Acta Pedologica
Sinica, 2003, 40( 2) : 205 ) 209.
[19 ] Salt D E, Piekering I J, Prince R C, et a1. Metal accumulation by
aquacultured seedlings of Indian Mustard [J ] . Envi ron Sci Technol,
1997, 31: 1636) 1644.
(编辑: 孔 欣)
110 环 境 科 学 研 究 第 19卷