添加化学改良剂及EDTA对于植物累积重金属之影响

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1、添加化学改良荆及E D T A 对于植物累积重金属之影响添加化学改良剂及E D T A 对于植物累积重金属之影响赖鸿裕，李泽铭，陈尊贤。( 国立台湾大学，农业化学研究所)摘要：选择种植于重金属污染土壤的植物包含谷类作物小麦( T r i t i c u mv u l g a c e ) 及观赏花卉五彩石竹( D i a n t h u sc h i n e n s i s ) 两种不同用途之植物，由于小麦属于食用的谷类作物，因此在本研究中利用堆肥、氧化锌及石灰等不同的化学添加处理，以降低重金属的有效性，进而降低小麦对予土壤中重金属的吸收。五彩石竹为可累积高浓度重金属的植生复育植物，当生长在镉污

2、染土壤中，五彩石竹可以累积高浓度的镉，但添加螯合剂对于土壤溶液及五彩石竹的影响却仍未加以深入研究。小麦盆栽所使用之土壤为受镉污染土壤，所添加之化学处理包含( 1 ) 对照组，( 2 ) 堆肥，( 3 ) 石灰，( 4 ) 锌氧化物，( 5 ) 石灰与锌氧化物之混合，及( 6 ) 石灰与堆肥之混合，土壤先经6 0 水分含量孵育6 个月后再种植小麦，土壤溶液是利用根圈土壤水分采样器加以采集，生物有效性之重金属是利用0 0 0 5 m o l LD T P A ( p H5 3 ) 及0 5 m o l LE D T A( D H7 O ) 萃取。五彩石竹盆栽所使用之土壤为受镉、锌及铅污染土壤，E

3、D T A ( 0 、5 及1 0 m m o V k g ) 溶液子种植后7 天施用，以评估添加E D T A 对于五彩石竹植生萃取多种重金属污染土壤的效果，植物于施用E D T A 溶液7 天后收割，土壤溶液则是利用根圈土壤水分采样器加以收集。由添加化学处理之结果发现，单独加入石灰、石灰与堆肥的混合或石灰与氧化锌的混合三种处理，可以降低D T P A 及E D T A 萃取生物有效性之镉及铅浓度( P 0 0 5 ) ，对于重金属总移除量雨言，添加E D T A 仅对于铅的总移除量有极显著之增加( P 0 5 0 ) 、0 5 0 一( Z n ，P 0 0 5 ) ；对于重金属总移除量而

4、言，添加E D T A 仅对于铅的总移除量有极显著之增加( P 0 0 5 ) ( 图3 ) ，显示E D T A 对于 - 4 0 面向农业与环境的土壤科学- _ - H _ _ _ _ _ 。- - _ _ _ - 。_ _ _ - 。_ _ - 1 。- 。_ _ - - _ _ _ _ _ _ - _ H _ _ - - - _ _ 。_ - _ _ - 。_ 。_ _ _ _ _ _ _ 一。- 。- - - _ 。_ 。1 - _ _ _ - 。- 。_ _ 。- _ 。- _ 。_ _ - _ _ _ _ - - - _ - _ 。_ 。_ ”- _ 。- 。- 。_ 。_ _

5、- H - _ - _ _ _ _ _ 。_ - - 。_ h 。_ 。_ 一1 086420( I ) C d踟( c ) P bE D T A n 嘲妇矗( m m o l 詹gs a i l )图1 施用E D T A 溶液后污染土壤溶液中C d 、z n 、P b 浓度的变化F i g 1T h ec h a n g eo fc o n c e n t r a t i o ni n d u c t ( a ) c a d m i u m ，( b ) f i n ca n d ( c ) l e a di nt h es h o o to fr a i n b o wp i n kw

6、h i c hw a sp l a n t e di nt h ed a y0a n dE D T As o l u t i o nW S Sa v p l y i - g7d a y sa f t e rp l a n t i n g T h es i g n i f i c a n ti sa tt h eO 0 5p r o b a b i l i t yl e v d ；5 0 l 茎，。蓬i2 0鹱1 ：( 曲C d釉孙( c ) P b图2 旌用E D T A 溶液后五彩石竹地上部分中C d 、z n 、P b 浓度的变化F i g ，2T h ec h a n g eo fc o

7、 n c e n t r a t i o ni n d u d i t ( a ) c a d m i u m ，( b ) z i n ca n d ( c ) l e a di nt h es h o o to fr a i n b o wp i n kw h i c hw a gp l a n t e di nt h ed a y0a n dE D T As o l u t i o nw a sa p p l y i n g7d a y sa f t e rp l a n t i n g T h es i g n i f i c a n ti sa tt h eO 0 5p r o b

8、a b i l i t yl e v e l 0 2 00 1 5n 1 00 0 50 0 0 O51 00( 1 ) C d5 Z nt 51 20 90 6o 3o O矗-霞-bO5l O( c ) P b图3 污染土壤施用E D T A 溶液后五彩石竹地上部分的C d 、z n 、P b 吸收量F i g 2T h et o t a lu p t a k eo f ( a ) c a d m i u m ，( b ) z i n ca n d ( c ) l e a di nt h es h o o to fr a i n b o wp i n kw h i c hW a Sp t =

9、 t e di nt h ed a y0a n dE D T As o l u t i o nw 鹳a p p l y i n g7d a y sa f t e rp l a n t i n g T h es i g n i f i c a n ti sa tt h eO 0 5p r o b a b i l i t yl e v e l 4 l (1匐县g号爱ID-Ig譬E甚i翟蕾日h薹cl誊一-iId分墓冀簦lJo苴尽量甚。工添加化学改良荆及E D T A 对于植物累积重金属之影响促进五彩石竹移除污染土壤中的铅效果较佳。土壤溶液中重金属浓度与五彩石竹地上部重金属含量的相关系数( c o r

10、 r e l a t i o nc o e f f i c i e n t ；R 2 ) 分别为O 2 3 ( C d ，P 0 0 5 ) 、0 5 0 一( Z n ，P 0 0 1 ) 及0 9 1 一+ ( P b ，P 0 0 0 1 ) ，显示五彩石竹地上部与土壤的锌与铅浓度 有显著之相关性。由此研究结果显示，添加E D T A 可以增加土壤溶液及植物地上部中的镉、锌及铅浓度，并减少利用五彩石竹复育多种重金属污染土壤所需的时间，但在施用1 0 m m o L k g 的E D T A 溶液2 l 天后，土壤溶液中的铅浓度仍为对照组的3 0 倍，显示E D T A 与铅的络合物可以停

11、留在土壤溶液中很长的时间，有污染地下水的风险，因此对于E D T A的施用浓度仍需加以控制。 4 结论单独加入石灰、石灰与堆肥的混合或石灰与氧化锌的混合三种处理，可以降低E D T A及D T P A 萃取生物有效性之镉及铅浓度( P 0 0 1 ) ，显著降低小麦谷粒、叶茎及穗谷中的镉浓度( P 0 0 1 ) 及小麦植体中镉总吸收量( P 0 0 1 ) ，甚至可以将小麦谷粒中的镉浓度降至台湾食米卫生标准0 5 m g k g 以下，显示石灰的施用对于降低食用作物吸收土壤中 重金属有良好的效果。施用E D T A 可以显著增加土壤溶液中的镉、锌及铅浓度( P 0 0 5 ) ，及五彩石竹地

12、上部镉及铅浓度( P 0 0 5 ) ，而对予铅的总移除量有极显著之增加( P 0 0 0 1 ) ，因此当种植五彩石竹于多种重金属污染土壤中，E D T A 的施用可以增加重 金属( 尤其是铅) 的移除速率，降低植生复育所需之时间，但对于E D T A 施用之后所可能造成的地下水污染问题仍需加以控制及评估。参考文献： 1 B a k e rAJM 。SPM c G r a t h 。RDR e e v e sa n dJACS m i t h M e t a lh y p e r a c c u m u l a t o rp l a n t s ：Ar e v i e wo ft h ee

13、c o l o g ya n dp h y s i d o g yo fab i o l o g i c a ll 6 0 n r o ef o rp h ) 7 t o r e m e d i a t i o no fm e t a l - p o l l u t e ds o a s A I nN T e r r ya n dG B a ；- i t i e , -l o s ( e d 8 ) P h y t o r e m e d l s t i o no fc o n t a m i n a t e ds o i la n dw a t e r C C R CP r e s sL L

14、 C U S A 2 0 0 0 ，8 5 1 0 7 2 B a s r aNT ，RG r a d w o b l ，KLS n e t h e na n djLS e h r o d e r C h e m i c a li m m o b i l i z a t i o no f1 e a d 。z i n c ，a n dc a d m i u mi ns m d t e r - c o n t a m i n a t e ds o i l su s i n gb i o s o l i d sa n dr o c kp h o s p h a t e J J E n v i r o

15、 n ，Q u a l 2 0 0 1 ，3 0 ：12 2 2 12 3 0 3 B l a y l o c kMJ 。DES a l t ，SD u s h e n k o v 。OZ a k h a r o v a ，CG u s s m a n ，YK a p u l n i k ，BDE n s l e ya n dIR a s k i n E n h a n c e da c c u m u l a t i o no fP bi nI n d i a nm u s t a r db y i l a p p l i e dc h e l a t i n ga g e n t s J

16、E n v i r o n 。S c l T e c h n o l ，1 9 9 7 ，3 1 ：8 6 0 8 6 5 4 C h a n e yRL ，MM a l i k ，YML i ，SLB r o w n ，EPB r e w e r ，JSA “g l e a n dAJMB a k e r P h y t o r e m e d i a t i o no f s o i lm e t 一山【】 E n v i r o n B i o t h n o l ，1 9 9 “ 1 ，( 8 ) ：2 7 9 2 8 4 5 C h e r tH ，T C u t r i g h t E D T Aa