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以产于我国的Cu耐性和积累植物海州香薷(Elasholtzia splendens)为对象,采用室内盆栽试验、室外微宇宙试验及小区试验相结合的方法,研究了重金属污染土壤EDDS(一种易生物降解的有机化合物)络合强化植物修复效果、应用前景及潜在风险。主要研究结果如下:
建立了超声波萃取、硫酸铜衍生化和液相色谱、紫外检测器测定土壤、植物中EDDS含量的方法。该法回收率为93-118%,灵敏度较高,检测限达1.51μmol L-1,重现性好,不受其它多种共存离子的干扰,且操作简便,便于应用,有利于探讨EDDS在植物强化修复中的作用及其在环境中的降解行为。
盆栽试验结果表明,添加EDDS显著增加土壤中硝酸铵提取态Cu和Zn浓度,且1个月内效果明显,同时可显著增加海州香薷地上部分Cu的积累。但是重金属含量的提高对植物有一定的毒害作用,主要表现为影响光合作用、降低生物量。
运用同步辐射X射线荧光(SRXRF)光谱方法,研究了土壤中添加EDDS对海州香薷植物体内Cu微区分布及吸收、转运、储存机制的影响。土壤经EDDS处理后,可溶性Cu增加了近90倍,植物地下向地上部分转运Cu加快,表现在输导组织中Cu含量增加,在木质部液流中通过Cu-EDDS螫合物的形式向上运输。进入植物叶片后,栅栏组织中由于叶绿体的破坏,Cu浓度较低,但是海绵组织及表皮储存了一部分Cu。
田间微宇宙试验及小区试验研究结果显示,添加EDDS能在一定程度上提高海州香薷对Cu、Zn、Pb的吸收量,但对地下水水质影响不大,符合国家III类地下水水质标准。表明EDDS强化海州香薷修复复合污染土壤有应用前景。
利用EDDS强化-菌根真菌—植物联合修复重金属污染土壤,虽然EDDS能显著增加海州香薷重金属浓度,但是菌剂对重金属的吸收影响较小。在营养生长后期添加EDDS修复效果优于生殖生长前期。
总之,土壤添加EDDS能显著增加植物可利用的重金属浓度,特别是Cu、Zn;强化重金属从地下部分向地上部分的运输,表现为伤流液及地上部分重金属浓度增加、改变Cu在海州香薷体内的分布、影响吸收储存机制;田间应用EDDS有一定的强化植物修复效果且对地下水水质影响不大,有实际应用前景,但仍须考虑其它影响因素。