全 文 ：农业环境科学学报 2010,29(2):288-292
Journal of Agro-Environment Science
摘 要：通过盆栽试验，研究了 Pb及 Pb-Cd复合污染土壤添加 EDTA（乙二胺四乙酸）对小藜生长和转运、富集 Pb、Cd的影响。结
果表明，高浓度的 EDTA对小藜的生长有抑制作用，Pb及 Pb-Cd复合处理下 EDTA最佳添加浓度均为 2.5 mmol·kg-1，此时小藜对
Pb的转运系数达 2.66和 2.41，富集系数达 1.51和 1.82，分别比对照提高 554%和 493%、8 431%和 2 367%；对 Cd的转运系数达
1.87和 3.47，富集系数达 1.78和 10.8，分别比对照提高 165%和 355%、77%和 283%。2.5 mmol·kg-1EDTA辅助小藜修复 Pb-Cd复合
污染土壤的效果优于修复 Pb污染土壤的效果。
关键词：乙二胺四乙酸；小藜；Pb-Cd复合污染；转运系数；富集系数
中图分类号：X53 文献标志码：A 文章编号：1672- 2043(2010)02- 0288- 05
EDTA辅助小藜修复 Pb及 Pb-Cd复合污染土壤的研究
王学锋，姚远鹰，郑立庆
（河南师范大学化学与环境科学学院，河南省环境污染控制重点实验室，河南 新乡 453007）
EDTA Assisted Phytoremediation of Chenopodium serotinum L. for Pb and Pb-Cd Contaminated Soil
WANG Xue-feng, YAO Yuan-ying, ZHENG Li-qing
（Henan Key Laboratory for Environmental Pollution Control, College of Chemistry and Environmental Science, Henan Normal University,
Xinxiang 453007, China）
Abstract：An outdoor pot experiment was conducted to study the effect of EDTA on the phytoremediation of Pb and Cd by Chenopodium
serotinum L. The results revealed that 10 mmol·kg-1 EDTA was harmed for Chenopodium serotinum L.. 2.5 mmol·kg-1 was the best EDTA
concentration for phytoremediation. On Pb and Pb-Cd contaminated soil, TF of Pb were markedly enhanced to 2.66 and 2.41, BCF were
markedly enhanced to 1.51 and 1.82, were respectively augmented 554%, 493%, 8 431% and 2 367% by 2.5 mmol·kg-1 EDTA in comparison
with the blank tests. TF of Cd were markedly enhanced to 1.87 and 3.47, BCF were markedly enhanced to 1.78 and 10.8, were respectively
augmented 165%, 355%, 77% and 283% by 2.5 mmol·kg-1 EDTA in comparison with the blank tests. 2.5 mmol·kg-1 EDTA assisted phytore－
mediation of Chenopodium serotinum L. for Pb-Cd contaminated soil was more effective than Pb contaminated soil.
Keywords：EDTA; Chenopodium serotinum L.; Pb-Cd contaminated; TF; BCF
收稿日期：2009-09-01
基金项目：河南省自然科学基金项目（082102170002）；河南省科技厅
基础科研项目（082300430340）
作者简介：王学锋（1963—），男，河南洛阳人，硕士，副教授，从事重金属污
染行为和水污染控制研究。E-mail：yaoyuanying2008@163.com
随着工农业的发展，重金属复合污染问题日益
严重，危害人类健康。铅是环境中重要的有毒污染
物，对人体的所有器官都能够造成损害，影响人的智
力发育和骨骼发育，造成消化不良和内分泌失调，导
致贫血、高血压和心律失常，破坏肾功能和免疫功能
等[1-2]。镉是所有微量元素中对人类健康威胁最大的
一种，对人体的危害主要是造成肾、骨和肝的病变，
导致贫血和神经痛[3]。铅镉复合污染是环境中最常见
最重要的重金属复合污染形式，也是土壤修复技术
中的难点之一。
土壤重金属污染的植物修复是一项很有发展前
景的修复技术[4]。植物修复是利用可超富集重金属的植
物吸收、积累环境中的污染物，并降低其毒害的环保生
物技术，具有传统环境修复技术所不具备的优点，表现
为治理效果的永久性、治理过程的原位性（对土壤环境
扰动小）、治理成本的低廉性、环境美学的兼容性[5-7]。
在重金属胁迫下，植物根系会分泌出一些低分子
量的有机酸与重金属结合，降低重金属对植物的毒
性，促进植物对重金属的吸收[8]。研究表明[9-14]，向土壤
中施加螯合剂能够活化土壤中的重金属，提高重金属
第 29卷第 2期 农 业 环 境 科 学 学 报
的生物有效性，促进植物吸收。EDTA（乙二胺四乙酸）
是目前应用最广泛且螯合诱导植物提取重金属效果
最好的一种螯合剂。
小藜（Chenopodium serotinum L.）是藜科藜属一
年生草本，耐旱耐瘠，适应性强，世界各地均有分布。
国外已有文献表明藜属植物是 Pb的富集植物，适于
Pb及其与其他重金属复合污染土壤的修复[15-16]。但藜
属小藜在螯合剂诱导下对 Pb及 Pb-Cd复合污染土
壤的修复研究国内外尚未见报道。
本研究通过盆栽试验，在模拟实际 Pb及 Pb-Cd
复合污染土壤上种植小藜，探讨不同浓度的 EDTA对
小藜生长和转运、富集 Pb、Cd的影响，为利用螯合剂
诱导植物修复 Pb-Cd复合污染土壤提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
试验用种子购自河南省新乡市华盛种业有限公
司，供试土壤采自邻近工业区的黄棕壤，风干后过 2
mm尼龙筛备用。土壤基本性质如下：pH 6.4，有机质
26.8 g·kg-1，有效氮 80 mg·kg-1，有效磷 15 mg·kg-1，有
效钾 80 mg·kg-1，CEC（阳离子交换量）215.9 mmol·kg-1。
土壤全 Pb 含量为 16.4 mg·kg-1，全 Cd 含量为 0.20
mg·kg-1，方法见参考文献[17]。试验所用乙二氨四乙
酸（EDTA）和丙酮均为分析纯试剂。
1.2 试验设计
试验采用露天盆栽的方法。每盆加入风干过筛土
样 2.0 kg，并加入 500 mg·kg-1Pb[Pb（CH3COO）2·3H2O]
和 5 mg·kg-1Cd（CdCl2·2.5H2O），充分混匀后施加复合
肥 2 g·pot-1作为底肥，稳定 20 d。EDTA设计 3个添
加水平，分别为 2.5（E2.5）、5.0（E5）和 10.0（E10）
mmol·kg-1，未添加 EDTA的作为对照（E0）。共 8个处
理，每一处理 3次重复。
1.3 盆栽试验
将小藜种子直接播撒到试验盆中，每盆 10~20
粒。出芽 1周后间苗，每盆留 3株长势均匀的幼苗。植
物生长期间保持土壤湿度为田间持水量的 60%左右。
播种 50 d后按试验设计施加 EDTA。EDTA加入土壤
10 d后收获植物。
1.4 样品分析
收获前采集新鲜叶片，用丙酮提取叶绿素，提取
液过滤定容后用 752分光光度计测定叶绿素 a、b的
含量。植物样品分成地上和地下部分，用自来水和蒸
馏水冲洗干净，并吸干表面水分，测量株高和根长。在
105 ℃下杀青 30 min，在 70 ℃下烘干 4~6 h至恒重，
称量植株干重。植物样品磨碎后用盐酸-硝酸-高氯
酸体系消解。根际土壤样品风干磨碎后，过 2 mm尼
龙筛，用盐酸-硝酸-氢氟酸-高氯酸体系消解。消解
液过滤定容后用日立 Z-5000型原子吸收测定仪测定
Pb、Cd含量。
2 结果与讨论
2.1 EDTA对 Pb及 Pb-Cd复合处理下小藜生长发育
的影响
EDTA加入土壤第 4 d，部分植株叶片有失绿、黄
化甚至脱落等中毒症状发生，且中毒植株随 EDTA添
加浓度的增大而增多。EDTA加入土壤第 10 d，各植
株中毒症状加重。
加入不同水平 EDTA 10 d后小藜的株高、根长、
干重及叶绿素含量见表 1。由表 1看出，Pb处理下，小
藜的株高、根长和叶绿素 a含量在不同 EDTA添加水
平上均无显著差异。干重随 EDTA添加浓度的增高而
减少，其中添加 10.0 mmol·kg-1EDTA的处理显著低
于对照，降低了 80%。叶绿素 b和叶绿素 a+b的含量
只有在添加 2.5 mmol·kg-1EDTA 的处理下显著高于
处理 株高/cm 根长/cm 干重/g 叶绿素 a/mg·g-1 叶绿素 b/mg·g-1 叶绿素 a+b/mg·g-1
Pb+E0 14.22±1.70a 6.45±1.73a 1.00±0.20a 0.67±0.36a 0.20±0.02b 0.87±0.39b
Pb+E2.5 15.95±2.13a 5.62±1.49a 0.87±0.19a 0.79±0.29a 0.63±0.11a 1.43±0.40a
Pb+E5 15.97±1.98a 6.35±1.05a 0.73±0.16ab 0.57±0.31ab 0.22±0.03b 0.78±0.35b
Pb+E10 15.00±2.18a 6.30±0.26a 0.20±0.05c 0.73±0.27a 0.24±0.03b 0.97±0.27ab
PbCd+E0 13.80±0.68a 6.43±0.90a 1.12±0.21a 1.02±0.12a 0.63±0.05a 1.64±0.09a
PbCd+E2.5 13.60±1.66a 5.58±0.90a 1.20±0.22a 0.54±0.06ab 0.25±0.02b 0.79±0.04b
PbCd+E5 15.15±0.78a 6.25±1.77a 0.72±0.18ab 0.69±0.08a 0.48±0.04ab 1.17±0.06a
PbCd+E10 4.35±0.76b 3.95±0.62ab 0.23±0.06c 0.51±0.06b 0.25±0.02b 0.75±0.04b
表 1 EDTA对小藜生长的影响
Table 1 Effects of various concentrations of EDTA on the growth of Chenopodium serotinum L.
注：同一列不同小写字母表示 P＜0.05水平上有显著差异。
289
2010年 2月
地上部分 地下部分 转运系数 富集系数
b
PbCd+E0 PbCd+E2.5 PbCd+E5.0 PbCd+E10
Pb-Cd处理下的 EDTA添加水平/mmol·kg-1
12
10
8
6
4
2
0
转
运
系
数
和
富
集
系
数
Cd
含
量
/m
g ·
kg
-1
50
45
40
35
30
25
20
15
10
5
0
图 1 EDTA对 Pb处理下小藜中重金属含量及转运系数和
富集系数的影响
Figure 1 Influence of EDTA on the heavy metal concentration, TF
and BCF in Chenopodium serotinum L. on Pb contaminated soil
图 2 EDTA对 Pb-Cd处理下小藜中重金属含量及转运系数和
富集系数的影响
Figure 2 Influence of EDTA on the heavy metal concentration, TF
and BCF in Chenopodium serotinum L. on Pb-Cd contaminated soil
a
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
400
350
300
250
200
150
100
50
0
转
运
系
数
和
富
集
系
数
Pb
含
量
/m
g ·
kg
-1
Pb+E0 Pb+E2.5 Pb+E5.0 Pb+E10
Pb处理下的 EDTA添加水平/mmol·kg-1
b
Pb+E0 Pb+E2.5 Pb+E5.0 Pb+E10
Pb处理下的 EDTA添加水平/mmol·kg-1
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
转
运
系
数
和
富
集
系
数
Cd
含
量
/m
g ·
kg
-1
对照，分别增加了 215%和 64%，其他处理均无显著
差异。说明在 Pb污染土壤中，施加高浓度 EDTA会对
小藜生长产生抑制，可能是因为 EDTA本身对植物有
毒害作用[18]。叶绿素 b和叶绿素 a+b的含量在添加
2.5 mmol·kg-1EDTA的处理下增高，可能是由于低浓
度 EDTA的添加对小藜未产生毒害且使土壤中 Zn受
EDTA络合，更易被小藜吸收，而 Zn对叶绿素合成有
重要的影响[19-20]。
Pb-Cd 复合处理下，株高、根长、干重均在添加
10.0 mmol·kg-1EDTA的处理下显著低于对照，分别降
低了 69%、39%和 79%；叶绿素 a、b 和 a+b 在添加
EDTA的各处理下显著低于对照（只有添加 5.0 mmol·
kg-1EDTA的处理叶绿素 a+b含量下降不明显），最大
分别降低 50%、60%和 54%。说明 Pb-Cd复合污染的
土壤中，施加 EDTA对小藜的生长有明显的抑制作
用，原因除了 EDTA本身对植物有毒害作用外，与单
独 Pb污染土壤相比，可能还因为 Pb-Cd复合污染具
有协同作用，Pb-Cd复合污染土壤中小藜体内 Pb含
量显著高于 Pb污染土壤中小藜体内 Pb 含量（见图
1、图 2），而高浓度的 Pb使植物中毒、减产。
2.2 EDTA对 Pb及 Pb-Cd复合处理下小藜转运和富
集重金属的影响
2.2.1 EDTA对 Pb处理下小藜转运和富集重金属的影响
由图 1a可见，在 Pb处理的土壤中，EDTA的添
加在各个水平上都显著提高了小藜地上部分和地下
部分的 Pb含量以及转运系数和富集系数（P<0.05）。
其中 EDTA添加水平为 2.5 mmol·kg-1时，小藜地上
部分 Pb含量及转运系数（2.66）、富集系数（1.51）都达
到最大值，比对照分别增加 6 441%，554%和 8 431%。
转运系数和富集系数随着 EDTA浓度的提高而降低，
这可能与 Pb在土壤-地下部分-地上部分体系中迁
移的动态平衡有关。
由图 1b可见，在 Pb处理的土壤中，EDTA的添
加对小藜地上部分 Cd含量以及运转系数和富集系
数都有明显提高，而地下部分的 Cd含量却有所下
降。转运系数（1.87）、富集系数（1.78）同样在 EDTA添
加水平为 2.5 mmol·kg-1时达到最大值，比对照分别
增加 165%和 77%。
2.2.2 EDTA对 Pb-Cd复合处理下小藜转运和富集重
金属的影响
地上部分 地下部分 转运系数 富集系数
a
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
500
450
400
350
300
250
200
150
100
50
0
转
运
系
数
和
富
集
系
数
Pb
含
量
/m
g ·
kg
-1
PbCd+E0 PbCd+E2.5 PbCd+E5.0 PbCd+E10
Pb-Cd处理下的 EDTA添加水平/mmol·kg-1
王学锋等：EDTA辅助小藜修复 Pb及 Pb-Cd复合污染土壤的研究290
第 29卷第 2期 农 业 环 境 科 学 学 报
E2.5 E5.0 E10
a3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
Pb
的
转
运
系
数
和
富
集
系
数
EDTA添加水平/mmol·kg-1
b
12
10
8
6
4
2
0
Cd
的
转
运
系
数
和
富
集
系
数
E2.5 E5.0 E10
EDTA添加水平/mmol·kg-1
Pb-Cd处理的富集系数Pb处理的富集系数Pb处理的转运系数 Pb-Cd处理的转运系数
图 3 Pb及 Pb-Cd复合处理下小藜对重金属转运系数和富集系数的对比
Figure 3 Comparison of heavy metal TF and BCF in Chenopodium serotinum L. on Pb and Pb-Cd contaminated soil
由图 2a 可见，在 Pb-Cd 复合处理的土壤中，
EDTA的添加在各个水平上都显著提高了小藜地上
部分和地下部分的 Pb含量以及转运系数和富集系数
（P<0.05）。其中 EDTA添加水平为 2.5 mmol·kg-1时，
小藜地上部分 Pb含量及转运系数（2.41）、富集系数
（1.82）都达到最大值，比对照分别增加 1 722%，493%
和 2 367%。
由图 2b 可见，在 Pb-Cd 复合处理的土壤中，
EDTA添加水平为 2.5和 10 mmol·kg-1时，小藜地上
部分的 Cd含量高于对照，地上部分 Cd含量及转运
系数（3.47）、富集系数（10.8）都在 EDTA添加水平为
2.5 mmol·kg-1时达到最大值，比对照分别增加 77%，
355%和 283%。小藜地下部分 Cd含量在各个 EDTA
添加水平上均低于对照，EDTA 添加水平为 5.0
mmol·kg-1时，小藜地上和地下部分的 Cd含量均显著
低于对照（P<0.05），可能是因为 Pb会与 Cd一起竞争
植物表面的吸收位点，从而影响植物组织对 Cd的吸
收，而 Pb、Cd在 EDTA、土壤及植物组织表面的结合
位点间的竞争会达到动态平衡[21]。
Baker等 [22]认为，超富集植物的转运系数可达 1
以上，也有研究者[23]认为添加土壤改良剂（如螯合剂
等），可显著提高某些普通植物品种对重金属的吸收
和富集能力，达到超富集植物的标准，这些植物也可
称为超富集植物。本研究中，在 Pb处理条件下未添加
EDTA时小藜对 Pb、Cd的转运系数只有 0.41和0.71，
而添加 EDTA后分别达到 2.66和 1.87；在 Pb-Cd处
理条件下未添加 EDTA时小藜对 Pb、Cd的转运系数
只有 0.41和 0.76，而添加 EDTA后分别达到 2.41和
3.47。本试验条件下，2.5 mmol·kg-1EDTA的添加显著
促进了小藜地下部分 Pb、Cd向地上部分的迁移以及
小藜对 Pb、Cd的富集能力，说明 2.5 mmol·kg-1EDTA
对小藜修复 Pb及 Pb-Cd污染土壤具有很大潜力。
2.2.3 EDTA 辅助小藜修复 Pb和 Pb-Cd复合污染土
壤效果的对比
由图 3a可见，虽然在 EDTA添加水平为 2.5和
5.0 mmol·kg-1时，Pb处理下小藜对 Pb的转运系数大
于 Pb-Cd复合处理下的转运系数，但在各个 EDTA
添加水平上，Pb-Cd复合处理下小藜对 Pb的富集系
数均大于 Pb处理下的富集系数，且在本试验已确定
的 EDTA最佳投加浓度 2.5 mmol·kg-1下，Pb-Cd复合
处理下小藜对 Pb的富集系数比 Pb处理下的富集系
数增加 21%。
由图 3b可见，在各个 EDTA添加水平上，Pb-Cd
复合处理下小藜对 Cd的转运系数和富集系数均大于
或显著大于（P<0.05）Pb处理下的转运系数和富集系
数，尤其在 EDTA投加浓度为 2.5 mmol·kg-1下，Pb-Cd
复合处理下小藜对 Cd的转运系数比 Pb处理下的转运
系数增加 86%，富集系数比 Pb处理下增加 510%。
说明 2.5 mmol·kg-1EDTA 辅助小藜修复 Pb-Cd
复合污染土壤的效果优于修复 Pb污染土壤的效果。
3 结论
（1）高浓度的 EDTA对小藜的生长发育有抑制作
用。在 Pb处理条件下，低浓度的 EDTA对小藜生长无
显著影响，10 mmol·kg-1的 EDTA使小藜的干重降低
80%。在 Pb-Cd处理条件下，低浓度的 EDTA对小藜
生长亦无显著影响，10 mmol·kg-1的 EDTA使小藜的
株高、根长和干重分别降低 69%、39%和 79%，叶绿素
a、b和 a+b在各个 EDTA 添加水平中最大下降率分
别为 50%、60%和 54%。
（2）低浓度的 EDTA能够大大提高小藜富集 Pb、
Cd的能力。在 Pb及 Pb-Cd复合处理条件下，小藜在
291
2010年 2月
EDTA 添加水平为 2.5 mmol·kg-1时对 Pb 的转运系
数（2.66和 2.41）和富集系数（1.51和 1.82）达到最大
值，比对照分别提高了 554%和 493%、8 431%和 2
367%；对 Cd 的转运系数（1.87 和 3.47）和富集系数
（1.78和 10.8）也达到最大值，比对照分别提高了165%
和355%、77%和 283%。本研究确定用小藜修复 Pb及
Pb-Cd复合污染土壤时，最佳 EDTA添加浓度为 2.5
mmol·kg-1。2.5 mmol·kg-1EDTA辅助小藜修复 Pb-Cd
复合污染土壤的效果优于修复 Pb污染土壤的效果。
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