全 文 ：文章编号:1001 － 4829(2012)04 － 1363 － 04
收稿日期:2011 － 12 － 20
基金项目:河南省重点科技攻关项目受重金属污染土壤的植物
修复技术及风险评价(082102170002) ;河南省重点科技攻关项
目黄 河 沿 岸 河 南 段 土 地 利 用 规 划 与 黄 河 污 染 防 治
(102102310302)
作者简介:王学锋(1963 －) ，男，河南孟津人，副教授，从事环
境重金属污染、水污染控制研究，* 为通讯作者。
乙二胺四乙酸对镉及镉铅复合污染小蓬草的影响
王学锋，丁雪莲*
(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)
摘 要:本研究采用盆栽实验，通过模拟添加不同水平的 EDTA，强化小蓬草修复 Cd 及 Pb-Cd 复合污染的土壤。分析了小蓬草对
Cd的吸收特性及 EDTA对其转运、富集 Cd的影响。结果表明，当 EDTA的添加水平为 5． 0 mmol·kg-1时，单一 Cd 处理下的小蓬
草地上部分的 Cd含量达到最大值，比对照提高了 70． 4 %;在 Pb-Cd复合污染处理下，EDTA的添加水平为 2． 5 mmol·kg －1时，小
蓬草地上部分 Cd含量及其转运系数、富集系数均达到最大值，比较对照增加了 535 %、89 %、1464 %。
关键词:EDTA;植物修复;小蓬草;复合污染
中图分类号:S143． 7 文献标识码:A
Effects of EDTA on Cd and Pb-Cd Compound Pollution Processing
Conyza canadensis L． Cronq
WANG Xue-feng，TING Xue-lian*
(Henan Key Laboratory for Environmental Pollution Control，College of Chemistry and Environmental Science，Henan Normal University，
Henan Xinxiang 453007，China)
Abstract:An outdoor pot experiment was conducted to select the appropriate concentration of EDTA used in repairing Cd and Pb-Cd com-
pound contaminated soil with Conyza canadensis L． Cronq． The uptaking characteristics of Conyza canadensis L． Cron and EDTA’tolerance
were analyzed in the trial． The results showed that when using Conyza canadensis L． Cronq in the phytoremediation of Cd contaminated soils，
the best repairing efficiency was observed with the treatment of 5． 0 mmol·kg －1 EDTA to the soil，which could make the Conyza canadensis
L． Cronq aerial parts Cd content enhance 70． 4 % compared with CK under the Cd processing，when using Conyza canadensis L． Cronq in
the phytoremediation of Pb-Cd contaminated soils，the best repairing efficiency was observed with the treatment of 2． 5 mmol·kg －1 EDTA to
the soil，which could make the Conyza canadensis L． Cronq aerial parts Cd content，TF and BCF enhance 535 %，89 %，1464 %，respec-
tively，compared with CK under the Pb-Cd processing．
Key words:EDTA;Phytoremediation;Conyza canadensis L． Cronq;Compound pollution
在世界很多地方，由于城市化，工业化以及农业
的机械化导致了土壤中重金属的污染［1］，常见的复
合如有害尘沉降、污泥农用及废水的灌溉又加重了
土壤中的重金属的积累［2］。在所有重金属的污染
中，Cd和 Pb的污染是较为普遍的，同时 Cd 的毒性
较高，滞留时间较长，Pb为一种剧毒的环境污染物，
这些重金属可以通过食物链在人体内富集，进一步
的危害人类的身体健康。
用植物修复的方法去修复重金属污染土壤是一
种新兴的生物方法，通常设计简单费用便宜［3 ～ 4］。
植物修复是在重金属的胁迫下，植物的根系会分泌
低分子量的有机酸与重金属结合，从而降低了重金
属对植物的毒性，促进植物对其的吸收［5］。同时很
多研究表明，在土壤中添加螯合剂，能够使重金属离
子解吸和溶解，提高重金属的生物有效性［6 ～ 7］。国
内外已有一些关于 Cd 超富集植物如油菜、龙葵、商
陆、宝山堇菜、印度芥菜等［8 ～ 12］，然而这些植物生长
缓慢，植株矮小不利于大面积的种植从而达到修复
重金属污染的土壤。
本实验拟在通过盆栽实验，在模拟实际添加不
同浓度EDTA的Cd单一污染及 Pb -Cd复合污染
3631
2012 年 25 卷 4 期
Vol. 25 No. 4
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
DOI:10.16213/j.cnki.scjas.2012.04.002
表 1 EDTA对 Cd污染土壤中小蓬草生长的影响
Table 1 Effects of the various concentrations of EDTA on the growth of Cd processing Conyza canadensis L． Cronq
处理 株高(cm) 根长(cm) 干重(g) 叶绿素(mg·g － 1)
Cd + E0 12． 5 ± 3． 12 7． 0 ± 0． 94 1． 43 ± 0． 13 1． 21 ± 0． 08
Cd + E2． 5 14． 3 ± 2． 12 5． 51 ± 1． 25 0． 98 ± 1． 2 0． 71 ± 0． 12
Cd + E5． 0 7． 31 ± 0． 98 3． 92 ± 0． 84 0． 42 ± 0． 94 0． 84 ± 0． 26
Cd + E10． 0 4． 16 ± 0． 65 3． 15 ± 0． 36 0． 27 ± 0． 01 0． 72 ± 0． 05
土壤中上种植小蓬草，分析不同浓度的 EDTA 对小
蓬草根部和地上部分 Cd、Pb 的含量变化，探讨 ED-
TA浓度的不同对小蓬草转运、富集 Cd、Pb 的影响。
同时找出 EDTA的最佳添加浓度。为研究植物修复
重金属污染土壤的方法提供一定的理论支持。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
试验所用的种子购自河南省新乡市新大新种业
有限公司，供试土壤采自邻近菜园的黄棕壤。风干
后过 2 mm尼龙筛备用。土壤基本性质如下:pH(水
与土的重量比为 5∶ 1)7． 6，有机质 36． 3 g·kg －1，全
氮 2． 25 g·kg －1，全磷 0． 75 g·kg －1，全钾 17． 4 g·
kg －1，CEC (阳离子交换量)215． 9 mmol·kg －1。土
壤全镉含量为 0． 078 mg·kg －1，土壤全镍含量为
29． 5 mg·kg －1。分析方法见参考文献［13］。试验中
所用到的硝酸、高氯酸、氢氟酸、EDTA 和丙酮均为
分析纯试剂。
1． 2 实验设计
采用露天盆栽的方法。每盆加入风干过筛的土
样 2． 5 kg，并加入 500 mg·kg －1 Pb(Pb(CH3COO)2
·3H2O)和 5 mg·kg
－1Cd(CdCl2·2． 5 H2O) ，充分
混匀后施加复合肥 2 g·pot － 1作为底肥，稳定 15 d。
重金属污染处理设计 4 个类型，分别为:Cd 单一污
染、Pb-Cd复合污染。EDTA 设计 3 个添加水平，分
别为 2． 5(E2． 5)、5． 0(E5)和 10 (E10)mmol·
kg －1，未添加 EDTA 的作为对照(E0)。共 15 个处
理，每个处理重复 3 次。
1． 3 盆栽实验
小蓬草播种期将种子晾晒 1 次，直接播撒在苗
床，播种前苗床要浇透底水并保持 2 mm 左右，每盆
15 ～ 25 粒。出芽一周后间苗，每盆留 5 株长势均匀
的幼苗。生长期内用去离子水浇灌，土壤含水量保
持田间持水量的 70 %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。
收获时沿土面用不锈钢剪刀小心剪去地上部分，同
时洗出根系。植物样品分成地上部分和根部，自来
水冲洗 3 遍后，用去离子冲洗干净，并吸干表面水
分，测量其株高和根长。在 105 ℃下杀青 30 min，在
75 ℃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 结果与分析
2． 1 EDTA对 Cd污染土壤中小蓬草生长的影响
加入 EDTA后第 5 天，部分植株叶片开始出现
失绿、黄化等中毒的症状。同时随着 EDTA 的添加
浓度的增大中毒的植株越来越多。从表 1 可以看
出，在 Cd 处理下，当 EDTA 的添加浓度达到 5． 0
mmol·kg －1小蓬草的生长开始受到明显的影响，小
蓬草的株高、根长及干重都呈现明显的下降趋势。
在 EDTA的添加水平为 5． 0 mmol·kg －1时，株高比
对照降低了 41． 52 %，根长比对照降低了 44 %，干
重比对照降低了 70． 62 %;当 EDTA 的添加浓度达
到 10 mmol·kg －1，株高比对照降低了 66． 72 %，根
长和干重分别比对照降低了 55 %、81． 31 %。叶绿
素的含量均低于对照值，最大降低了 41． 32 %。这
可以说明高浓度的 EDTA的添加水平对小蓬草的生
长有一定的抑制作用。这主要是螯合剂的加入活化
了土壤中的重金属，提高了重金属的生物有效性促
进植物对重金属的吸收作用，而 Cd 元素本身对植
物的伤害就较大，说明在 Cd 污染土壤中，施加高浓
度 EDTA会对小蓬草生长产生了抑制作用，同时
EDTA对植物有一定的毒害作用 ［14］。
2． 2 EDTA对 Cd 污染土壤中小蓬草转运和富集重
金属的影响
由图 1 可以看出随着，随着 EDTA 的添加水平
的增加，小蓬草地上和根部的 Cd 含量随着增加，同
时转运系数和富集系数也有不同程度的提高，但是
与对照相差不大。当 EDTA的添加水平为 5． 0 mmol
·kg －1时，小蓬草的地上部分、根部达到了最大值，
分别是对照的 1． 7、2． 67 倍;当 EDTA的添加水平为
2． 5 mmol·kg －1时，小蓬草的富集系数达到最大，比
对照增加了 52． 3 %。当 EDTA的添加水平达到 10
4631 西 南 农 业 学 报 25 卷
mmol·kg －1时，小蓬草的地上部分的 Cd 含量开始
降低:在 7． 5 mmol·kg －1时，小蓬草地上部分的 Cd
含量达到最低值，但都略高于对照。这可能是因为，
螯合剂的加入使更多的重金属从固相中解析出来，
进入液相被植物吸收，从而更容易向地上部分转
移［15］。
2． 3 EDTA 对 Pb-Cd 复合污染土壤中小蓬草生长
的影响
加入不同水平的 EDTA 后 10 d 后收获测量其
生物量显示与表 2。由表 2 可以看出在 Pb-Cd 复合
处理下，小蓬草的株高、根长、干重及叶绿素都呈现
下降的趋势，并随着 EDTA 添加水平的增大而降低
的越多。在 EDTA的添加水平为 10 mmol·kg －1时，
株高，根长及干重分别比对照低了 25． 62 %、44． 61
%和 79． 38 %，叶绿素的最大降低为对照值的 1． 61
倍。同时与 Cd 的单一污染相比较，植株的株高没
有明显的降低，而根长和干重均低于 Cd 的单一污
染的处理。这说明除了 EDTA 的毒害作用，Pb-Cd
复合污染与 EDTA具有协同作用。
2． 4 EDTA 对 Pb-Cd 复合污染土壤中小蓬草转运
和富集重金属的影响
由图 2 可以得出，EDTA 的添加在各个水平都
显著的增加了小蓬草地上部分和根部的 Cd 含量及
其转运系数和富集系数。其中当 EDTA的添加水平
为 2． 5 mmol·kg －1时，小蓬草地上部分 Cd 含量及
其转运系数、富集系数均达到最大值，分别为 62． 5
mg·kg －1，1． 67，21． 43，比较对照增加了 535 %、89
%、1464 %。随着 EDTA的添加水平继续增加，小
表 2 EDTA对 Pb-Cd复合污染土壤中小蓬草生长的影响
Table 2 Effects of the various concentrations of EDTA on the growth of Pb-Cd Conyza canadensis L． Cronq contaminated soil
处理 株高(cm) 根长(cm) 干重(g) 叶绿素(mg·g － 1)
PbCd + E0 15． 26 ± 0． 48 4． 26 ± 0． 77 0． 97 ± 0． 01 1． 43 ± 0． 19
PbCd + E2． 5 13． 23 ± 1． 52 3． 85 ± 0． 90 0． 87 ± 0． 32 0． 63 ± 0． 25
PbCd + E5 12． 5 ± 0． 78 3． 24 ± 0． 28 0． 73 ± 0． 28 1． 17 ± 0． 15
PbCd + E10 11． 35 ± 0． 74 2． 36 ± 0． 45 0． 20 ± 0． 08 0． 89 ± 0． 24
56314 期 王学锋等:乙二胺四乙酸对镉及镉铅复合污染小蓬草的影响
蓬草地上部分的 Cd 含量开始降低，在本实验所设
计的添加水平下，当 EDTA的添加水平达到 10 mmol
·kg －1时，植株地上部 Cd 含量达到最小值，但仍远
远大于对照。这可能因为 Pb 和 Cd 一起会竞争植
物根系表面吸收位点，影响了植物对 Cd 的吸收，一
点添加水平的 EDTA，可以使土壤及植物根系表面
的结合位点间的竞争达到动态平衡［16］。
3 结 论
在 Cd污染处理下的土壤和 Pb-Cd 复合污染处
理下的土壤中添加 EDTA 不仅可以增加了 Cd 向地
上部分的转移效率，而且增加了小蓬草对 Cd 的富
集量。但对植株的生物量由一定的负面影响。综上
所看，在单一 Cd 污染处理下 EDTA 的添加水平为
5． 0 mmol·kg －1，在 Pb-Cd 复合污染处理下 EDTA
的添加水平为 2． 5 mmol·kg －1时，为最佳修复浓度
水平，能尽可能多的富集重金属及使土壤中的 Cd
向地上部分最大程度的转移。
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(责任编辑 陈 虹)
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