全 文 ：水土环境中的重金属污染是个严重的环境问题。
植物修复则是一种修复受重金属污染环境的新兴技
术，与传统的修复技术相比具有成本低、公众易于接
受、无二次污染等优点，适用于大面积污染环境的修
复[1]。植物修复的效率在很大程度上取决于水土环境
介质中重金属元素对植物的有效性。最近的一些研究
表明[2-5]，添加某些化学物质，如EDTA、DTPA、柠檬
酸、苹果酸等，可以有效地提高重金属元素的生物有
效性，从而促进植物对重金属的吸收和重金属在组织
中的迁移。香蒲是一种常用的人工湿地植物，一些研
究者对其吸收重金属的性能进行了报道，但关于
EDTA是否促进香蒲吸收水溶液中Cu2+及其进一步
在其不同器官组织中的迁移还没有相关报道。本研究
的主要目的是通过水培实验揭示EDTA对香蒲吸收
Cu2+及其在植物组织中的分布的影响。
1 材料与方法
实验所用蒲草为从野外直接采集。采集时避免对
蒲草根部的损伤，凡是根部受到损伤的植株一律不采
用。选择若干根部生物量相等或相近的植株，用自来
水彻底冲洗根部的表面的土壤。用刀片切除地上部
分。将根移栽到装有5L水培液的PC容器中。水培液
用去离子水配置，化学成分为28.7mg/LNH4H2PO4，
0.71mg/LH3BO3,164.1mg/LCa(NO3)2,2.66mg/L酒石
酸铁，60.19mg/LMgSO4，0.45mg/LMnCl2，0.004mg/L
MoO3，151.7mg/LKNO3，和0.055mg/LZnSO4。实验
分三组。第一组中不添加任何其它物质，该组为对照
组；第二组添加分析纯CuSO4·5H2O，使溶液中的
Cu2+的浓度达到100mg/L；第三组则同时添加分析
纯 CuSO4·5H2O和 EDTA，使溶液中的 Cu2+和
EDTA的浓度分别达到100mg/L和0.5mmol/L。每
组实验设平行样6个。
植物在光照培养箱中培养，光照时间和非光照
时间分别为14h和10h，光照强度为20000lux。白
天温度为28℃，夜间温度为22℃。
培养生长28d后，收割植物，并区分为须根、主根、
茎和叶四部分。80℃烘干24h，称重，即为干生物量。
植物组织中Cu2+含量测定：根、枝、茎和叶分别
用去离子水冲洗，其中根用0.5mmol/L的EDTA解
吸30min以去除吸附在根表面的Cu2+。用5mL浓硝
酸和 3mL浓盐酸混合液消解。用 AAS（ 德国
Elementar）测定消解液中Cu2+的浓度。
EDTA对狭叶香蒲吸收水中Cu2+及Cu2+
在组织中迁移的影响
张道勇 1,2，王建龙 2，潘响亮 1,2
（ 1.中国科学院地球化学研究所，贵州 贵阳 550002；
2.清华大学核能与新能源技术设计研究院环境技术研究室，北京 100084）
摘 要：水培实验研究表明，100mg/L的 Cu2+和 0.5mmol/L的 EDTA对狭叶香蒲(TyphaangustifoliaL.)的生
长起到抑制作用。同时 0.5mmol/L的 EDTA能够促进狭叶香蒲吸收水中的 Cu2+，并促进 Cu2+从须根向地上部分
转移，茎和叶中积累的 Cu2+浓度为 1233.8mg/kg和 632.3mg/kgDW(干重)，Cu2+从须根转移到茎部分的转移系
数 TFs从 0.95上升到 2.15；从须根转移到叶部分的转移系数从 0.48上升到 1.10。
关键词：EDTA；香蒲，Cu2+；吸收；迁移
中图分类号：X703.1 文献标识码：A 文章编号：1000-3770(2006)10-0029-03
收稿日期：2005-05-08
基金项目：国家自然科学基金（ 50278045）
作者简介：张道勇（ 1970-），女，硕士，副研究员，硕士研究生导师，研究方向为受污染环境的生物修复技术
联系电话：0851-5890459；E-mail：daoyongzhang@163.com。
第32卷 第10期
2006年 10月
水处理技术
TECHNOLOGYOFWATERTREATMENT
Vol.32No.10
Oct.,2006 29
2 结果与讨论
2.1 EDTA对植物生长的影响
实验表明，0.5mmol/L的EDTA和100mg/L的
Cu2+对香蒲的生长产生明显的影响（ 图1）。对照
组的须根的生物量平均为0.87g，在100mg/LCu2+的
溶液中生长时为0.70g，在同时有EDTA和Cu2+存
在时，须根的生物量平均为0.66g。EDTA的存在对
主根生长的影响也很明显。对照组主根生物量
（ 2.16g），而添加Cu2+及Cu2+与EDTA的主根生物
量分别为1.67g和1.65g。Cu2+和EDTA的存在对香
蒲地上部分的生长影响也明显。对照组、存在Cu2+
和存在 Cu2+及 EDTA三组的茎的生物量分别为
0.78g、0.81g、1.28g。对照组、存在Cu2+和存在Cu2+
及 EDTA三组的叶的生物量分别 1.68g、1.25g和
0.92g。香蒲最长叶子的生长的长度也表明了Cu2+和
EDTA对香蒲的生长的影响非常明显（ 图2）。这些
数据说明了 100mg/L的 Cu2+及 0.5mmol/L的
EDTA明显抑制香蒲的生长。
2.2 EDTA对香蒲吸收和迁移Cu2+的影响
从图3可以看出，EDTA明显促进香蒲对Cu2+
的吸收，并进一步促进Cu2+向地上部分迁移。当不
存在EDTA时，蒲草生长28d后，须根、主根、茎和叶
中Cu2+浓度依次为947.2、710.6、891.7mg/kgDW和
457.9mg/kgDW。当加入0.5mmol/L的EDTA后，须
根中的Cu2+浓度明显降低，为573.6mg/kgDW，而茎
和 叶 中 积 累 的 Cu2+ 浓 度 明 显 上 升 ，为
1233.8mg/kgDW 和 632.3mg/kgDW。这说明 在
EDTA的作用下，更多Cu2+从须根转移到主根，然后
转移到地上部分。添加EDTA后，Cu2+从须根转移到
茎部分的转移系数TFs（ =Cs/Ch，即茎中Cu2+的浓度/
须根中Cu2+的浓度）从0.95上升到2.15；Cu2+从须
根转移到叶的转移系数TFl（ =Cl/Ch，即叶中 Cu2+的
浓度/须根中Cu2+的浓度）从0.48上升到1.10。许
多研究表明EDTA与金属离子之间能形成的稳定的
络合物，这些络合物更易于被植物吸收，并在植物组
织中的迁移[3-4]。在本研究中，在没有添加EDTA时，
Cu2+被香蒲吸收后，积累在须根中的Cu2+相对来说
难以被进一步迁移到茎和叶中，当添加EDTA后，
Cu2+与 EDTA形成了香蒲更容易吸收和迁移的
EDTA-Cu2+络合物。
2.3 生长时间与蒲草不同组织中Cu2+的含量
随着蒲草的生长，无论是否添加EDTA，各组织
器官中Cu2+的含量都持续增加（ 图4），Cu2+从地下
部分到地上部分的转移系数也持续上升（ 图5）。在
28d的实验期中，从开始到实验结束，添加EDTA的
蒲草比未添加EDTA的蒲草具有更高的转移系数
（ 图5）。
图1 EDTA、Cu2+对香蒲生物量的影响
Fig.1 EfectofEDTAandCu2+ongrowthofTypha
hairy root taproot stalk leaf
0.0
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
Cu+EDTA
Cu
¢£
¡
¢
£
(g
D
W)
¡¢ ¦§ « ¯
¡¢£¤
图3 蒲草不同组织器官中Cu2+的含量
Fig.3 Copperlevelindiferenttissues
¡¢ ¡ ¢ ¡ ¡
0
200
400
600
800
1000
1200
Cu2++EDTA
Cu2+
¡
¢
£
¤
¥
Cu2
+ ¡
¢
£
(m
g/
kg
D
W)
¡¢£¤
0 5 10 15 20 25 30
0
200
400
600
800
1000 Cu2++EDTA
Cu2+
¡
¢
£
Cu
2+
¡
¢
(m
g/
kg
D
W)
¡¢£¤(d)
图4(a)
图2 EDTA、Cu2+对香蒲最长的叶子生长的影响
Fig.2 EfectofEDTAandCu2+ongrowthofthelongestleaf
Cu+EDTA Cu ¡¢
0
5
10
15
20
25
30
35
40
¡
¢
£
¤
¥
¦
§
¨
(c
m)
2++EDTA Cu2+ ¦ §
水处理技术 第32卷 第10期30
2.3 溶液中初始Cu2+对香蒲吸收和积累Cu2+的影响
从图6可以看出，在溶液中Cu2+浓度为50～
200mg/L的范围内，随着 Cu2+的浓度的升高，香蒲
各组织器官中积累的Cu2+的量明显增加。当添加
EDTA后，在所检测的三个Cu2+浓度，植物吸收Cu2+
的总量显著增加，更多的Cu2+从香蒲根部被转移到
地上部分。
3 结 论
EDTA的存在对蒲草的生长有一定的抑制作
用，但是 EDTA能明显促进蒲草吸收 Cu2+，并进一
步提高Cu2+从根部向茎和叶的转移。对利用狭叶香
蒲来修复Cu2+污染的水环境来说，EDTA能有效地
提高修复效率。
参考文献:
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phytoremediationofheavymetalcontaminatedsoil[J].Chemo-
sphere,2003,50:807-811.
图4(c)
0 5 10 15 20 25 30
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
Cu2++EDTA
Cu2+
¡
¢
Cu
2+
¡
¢
(m
g/
kg
D
W)
¡¢£¤(d)
图4(d)
图4 蒲草中不同组织器官随生长时间积累的Cu2+
Fig.4 Copperaccumulationindiferenttissueswithgrowthtime
0 5 10 15 20 25 30
0
200
400
600
800
1000
Cu2++EDTA
Cu2+
¡
¢
Cu
2+
¡
¢
(m
g/
kg
D
W)
¡¢£¤(d)
图5(a)
5 10 15 20 25 30
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
1.6
1.8
2.0
2.2
Cu2++EDTA
Cu2+
TF
S
¡¢£¤(d)
图5 随生长时间Cu2+从须根到茎和叶的转移系数
Fig.5 Cu2+transferingcoeficiencyfromhairyroottostemorleaf
withgrowthtime
图5(b)
5 10 15 20 25 30
0.2
0.4
0.6
0.8
1.0
1.2
1.4
Cu2++EDTA
Cu2+T
F l
¡¢£¤(d)
图4(b)
0 5 10 15 20 25 30
0
200
400
600
800
1000
Cu2++EDTA
Cu2+
¡
¢
£
Cu
2+
¡
¢
(m
g/
kg
D
W)
¡¢£¤(d)
图6 水溶液Cu2+浓度对香蒲不同组织积累Cu2+的影响
Fig.6 EfectsofCu2+concentrationofsolutiononCu2+Ac-
cumulationindiferentTissues
50mg/l 100mg/l 200mg/l
0
200
400
600
800
1000
1200
1400
1600 ¡¢£EDTA¦ ¢£
¢£¤EDTA§
¢£
¢£EDTA¦
¢
¢£EDTA¦
¢
¡
¢
£
Cu
2+
¡
¢
(m
g/
kg
D
w)
50 100 200
¡¢£Cu2+¡¢(mg/L)
张道勇等，EDTA对狭叶香蒲吸收水中Cu2+及Cu2+在组织中迁移的影响
（ 下转第38页）
31
PDAMP的结构中存在与聚合物类似的结构 -聚氧
丙烯基，也就是说，PDAMP是一种具有聚合物结构
的有机膦酸，因此它才表现出与同为聚合物的PAA
相似的阻垢行为。
3 结 论
FT-IR和 31P-NMR表明合成的产物具有
PDAMP结构中的基团，可以确认所合成产物即为
PDAMP。PDAMP在10mg/L以下时阻垢性能较差，
但在20mg/L时PDAMP表现出很好的阻垢性能，
并且具有良好的析晶延迟作用。PDAMP在阻垢行
为上表现为与聚合物PAA相似，而与单分子的有机
膦酸不同。
参考文献：
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WC-95-23,PitsburghPA,1995.
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处理,2000,20(7):1.
SYNTHESISANDSCALEINHIBITIONBEHAVIOROFPOLYOXYPROP-YLENEDIAMINETET-
RAMETHYLENEPHOSPHONICACID
YINPeng-wei,TANGYong-ming,YANGWen-zhong,YINXiao-shuang,LIUYing,WUYue,WANGJin-tang
(ColegeofScience,NanjingUniversityofTechnology,Nanjing210009,China)
Abstract:Anewphosphonicacid,polyoxypropylenediaminetetramethylenephosphonicacid(PDAMP),wassynthesized,andthestructurewasidenti-
fiedwithFT-IRand31P-NMR.BubblingmethodwasusedtotestscaleinhibitionbehaviorofPDAMP,anditwasfoundthat:1)theabilityofscaling
inhibitionwaspoorwhenthedosagewaslessthan10mg/L.Butitwasverygoodat20mg/Lwithscaleinhibitionrateofover 60%,moreover,thecrys-
tal-delayingbehaviorwasobserved;2)scaleinhibitionbehaviorofPDAMPissimilartoPAA-apolyelecrolyteinhibitor.
Keywords:organicphosponicacid;scaleinhibition;PDAMP
（ 上接第31页）
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
EFFECTSOFEDTAONUPTAKEANDTRANSLOCATIONOFCOPPER
INCATTAIL(TYPHAANGUSTIFOLIAL)
ZHANGDao-yong1,2,WANGJian-long1,2,PANXiang-liang2
(1.InstituteofGeochemistry,ChineseAcademyofSciences,Guiyang550002,China;
2.InstituteofNuclearEnergyTechnology,TsinghuaUniversity,Beijing,China)
Abstract:HydroponicstudyshowedthatCu2+ataconcentrationof100mg/Land0.5mmol/LEDTAhadaninhibitoryefectongrowthofTypha
angustifoliaL.However,thepresenceofEDTAataconcentrationof0.5mmol/Lenhancedcopperuptakeandtranslocationofcopperfromhairyrootto
stemandleaf.Thecopperlevelsinstemandleafwereupto1233.8and632.3mg/kgDW,respectively.TFs(transferfactorofcopperfromhairyrootto
stem)increasedfrom0.95to2.15andTFl(transferfactorofcopperfromhairyroottoleaf)increasedfrom0.48to1.10duetoEDTA,indicatingthat
EDTAisausefulamendmentagentforphytoextractionofcopperfromwaterbytypha.
Keywords:EDTA;TyphaangustifoliaL;Cu2+;uptake;translocation
水处理技术 第32卷 第10期38