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土壤是人类赖以生存的物质基础,然而随着工业的发展和资源的不合理利用,土壤的重金属污染问题日益严重,其持续时间长、毒性大、易在动植物体内累积且难以治理,严重威胁着食品安全和人类健康。因此,寻找一种有效治理土壤重金属污染的方法迫在眉睫。植物修复技术是一种生态的治理技术,它以其低成本、低能耗、易于管理等优势受到国内外的亲睐。然而植物修复通常修复周期长且效率低,向土壤中投加螯合剂能够强化植物对重金属的吸收,提高植物修复的效率。 本文通过土壤浸提试验,研究了EDTA、DTPA、柠檬酸、草酸和苹果酸五种螯合剂对土壤中重金属的提取效果,并选择EDTA和柠檬酸作为强化植物修复的螯合剂;通过盆栽试验,研究EDTA和柠檬酸两种螯合剂混施和单施的情况下,超富集植物龙葵和东南景天富集效应,以及土壤中重金属有效态的变化。本文主要得出以下结论。 (1)土壤浸提试验表明,五种螯合剂EDTA、DTPA、柠檬酸、草酸、苹果酸对土壤中Cd和Cu均有一定的提取能力,对Cd的提取率在67.70%~91.73%之间,对Cu的提取率在49.87%~82.67%之间。五种螯合剂对Cd的提取效果为EDTA>DTPA>柠檬酸>草酸>苹果酸,对Cu的提取效果为EDTA>DTPA>柠檬酸>苹果酸>草酸。人工螯合剂均比天然有机酸的提取效果要好,天然有机酸中柠檬酸的提取效果最佳。EDTA在五种螯合剂中对Cd和Cu提取速度最快。 (2)在土壤浸提试验中,通过改进的BCR连续提取法可知,原土中的Cd主要存在于酸可提取态和残渣态,分别占全Cd的41.44%和26.03%,Cu主要存在于可还原态和残渣态,分别占全Cu的40.89%和23.28%。五种螯合剂均能提取大量的酸可提取态和可还原态的Cd和Cu,对可氧化态和残渣态的Cd和Cu相对较少。 (3)螯合剂的添加能影响超富集植物的生长状况和生物量。龙葵的盆栽试验中,高浓度的EDTA能对其产生毒害作用,并且显著减小其生物量,而其它所有处理均不同程度的提高了龙葵的生物量,其中EDTA:CA=1:3处理在添加浓度为6mmol·kg-1时,龙葵的生物量最大,相对空白提高了43.42%;东南景天的盆栽试验中,螯合剂的添加均能提高其生物量,且随着螯合剂添加浓度的增加而提高,当添加6mmol·kg-1的EDTA:CA=1:3时,东南景天的生物量最高, 相对空白提高了53.25%。 (4)螯合剂的添加能够促进超富集植物对重金属的吸收。龙葵盆栽试验中,当龙葵生长正常时,螯合剂的添加均能提高其地上部Cd、Cu含量,且随着添加浓度的增加而提高。当添加6mmol·kg-1的EDTA:CA=1:3时,龙葵地上部Cd含量最高,相对空白提高了48.57%;当添加6mmol·kg-1的EDTA:CA=3:1时,龙葵地上部Cu含量最高,相对空白提高了165.61%。东南景天盆栽试验中,所有的螯合剂处理均提高了东南景天地上部Cd和Cu的含量,且随着螯合剂添加浓度的增加,东南景天地上部Cd、Cu的含量先升高后降低,当添加4mmol·kg-1的EDTA:CA=1:1时,东南景天地上部Cd含量最高,相对空白提高了59.68%,对于Cu,4mmol·kg-1时的EDTA单独添加的促进效果最好,相对空白提高了110.22%。 (5)在两种超富集植物的盆栽试验中,添加螯合剂均能够不同程度的提高土壤中重金属Cd和Cu的有效态含量。EDTA在两种盆栽试验中对Cd和Cu的活化效果均为最好,且随着添加浓度的增加而提高。龙葵的盆栽试验中,EDTA处理下Cd和Cu的有效态含量相对空白分别提高了70.66%和158.27%;东南景天盆栽试验中,EDTA处理下Cd和Cu的有效态含量相对空白分别提高了70.75%和117.25%。柠檬酸对Cd和Cu的活化效果均为最差,当EDTA与柠檬酸混合添加时,其能够显著提高Cd、Cu的有效态含量,但是与EDTA单独添加相比,会随着EDTA比例的减小而降低。 (6)盆栽试验中,螯合剂的混合添加能避免高浓度EDTA对植物产生的毒害,对两种植物吸收土壤中Cd和Cu的促进均显示出了良好的效果。因此,将螯合剂混合添加能够促进超富集植物对重金属污染土壤的修复效果,同时还能减小螯合剂添加所带来的潜在风险。