兩種螯合劑對汞在土壤-植物系統(tǒng)中遷移的影響

白沙洲大道選地板找地板陳 兩種螯合劑對汞在土壤植物系統(tǒng)中遷移的影響 陳玉成，符翠芳，唐麗瓊 （西南農(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院，重慶 400716） 摘要： 盆栽試驗(yàn)表明，螯合劑種類、濃度、施用時(shí)間等對萵筍產(chǎn)量的影響程度分別為 57.72%、 16.06%、 26.22%，對汞在萵筍中的積累影響程度分別為 49.15%、 2.47%、 48.38%。在萵筍移栽時(shí)，施用 0.10 mol/L 的 DTPA，既可削減蔬菜中汞含量，又可促進(jìn)蔬菜產(chǎn)量的增加。模擬試驗(yàn)表明，不同螯合劑只是對淋洗速度產(chǎn)生影響，而對濾液汞、土壤殘留汞的影響不明顯。 關(guān)鍵詞： 汞；土壤；蔬菜 ；遷移 中圖分類號： X142 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A 文章編號： 1008-181X（ 2002） 01-0010-03 已有研究表明，重慶市蔬菜基地出現(xiàn)了汞污染，削減蔬菜汞污染已成為當(dāng)務(wù)之急。由于土壤既是汞進(jìn)入蔬菜的源頭，又是大氣汞污染源的納污場，因此削減蔬菜汞含量主要以控制土壤汞進(jìn)入蔬菜體內(nèi)為主，其中抑制土壤汞的活性，控制土壤汞的遷移是一種費(fèi)省效宏的實(shí)用途徑。本文根據(jù)重金屬的螯合原理，選取 EDTA 和 DTPA 兩種螯合劑，通過盆栽試驗(yàn)和淋洗試驗(yàn)對汞在土壤植物系統(tǒng)中的遷移進(jìn)行了探討。 1 材料和方法 1.1 供試材料 土壤為中性紫色土，取自西南農(nóng)業(yè)大學(xué)實(shí)驗(yàn)農(nóng)場。盆栽試驗(yàn)的土壤汞含量為 0.207 mg/kg；淋洗試驗(yàn)的 土壤汞含量為 0.394 mg/kg。蔬菜為重慶大宗葉菜萵筍（ Lactuca sativa var. angustana Irish.），選取長勢接近的幼苗進(jìn)行盆栽。 EDTA 和 DTPA 為分析純化學(xué)試劑。 2.1 試驗(yàn)方案 盆栽試驗(yàn)在西南農(nóng)業(yè)大學(xué)玻璃網(wǎng)室進(jìn)行。添加外源 HgCl2，使得土壤中全汞含量為 2.055 mg/kg，然后裝盆，共設(shè) 6 個(gè)處理和 1 個(gè)對照（表 1），每個(gè)處理重復(fù) 4 次。與一定量的 N、 P、 K 化肥混勻裝盆后，陳化 7 d，每盆定植萵筍幼苗 2 株，以后濕潤管理至 50 d 后收獲，單盆測產(chǎn)，混合測定土壤和植株樣 品。 淋洗試驗(yàn)在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行。在 6 個(gè)直徑 5.4 cm、長 30 cm 的硬質(zhì)塑料管底部用經(jīng)過處理的紗窗布固定，其上覆蓋一層 2 mm 的石英砂與玻璃纖維，然后逐層裝入約 750 g 的土壤，上部依次裝入玻璃纖維和石英砂。裝柱完成后，底部置于去離子水中浸潤至飽和，取出滴盡余水，待用。配制純水、 0.01 mol/L 的 EDTA、 0.01 mol/L 的 DTPA 等 3 組淋洗液各 2 000 ml，分 4 次淋洗，測定濾液中的汞。同時(shí)將土柱取出，分成 3 等分，測定各層土壤中汞含量。試驗(yàn)重復(fù) 2 次。 1.3 分析方法 植株汞用 HNO3-H2SO4-V2O5 消化，土壤汞用11 HNO3-H2SO4 消化，水汞樣用 HNO3-H2SO4- KMnO4 消化。上述消化液均于冷原子熒光測汞儀上測定全汞含量。 2 結(jié)果與討論 2.1 汞與螯合劑對萵筍生長發(fā)育的影響 在盆栽試驗(yàn)中，與對照相比， T1、 T2、 T3、 T4等處理在移栽初期已表現(xiàn)出一定的受害癥狀，即植株矮小，葉片出現(xiàn)黃斑，并呈灼燒狀，其中 ETDA處理的植株受害最嚴(yán)重， T1 萵筍幾乎不能生長，產(chǎn)量下降 97.1%； T2也下降 22%（表 2）。 T3、 T4 盡管移栽初期生長和 T1、 T2處理接近，但后期生長 良好，其最終產(chǎn)量和對照相當(dāng)。 T5、 T6處理前期生長良好，但第 20 天施入螯合劑后仍出現(xiàn)葉片黃斑和灼燒狀，其最終產(chǎn)量與對照增（ T6）減 (T5)不顯著。以上說表 1 盆栽試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案 代號 試劑類型 試劑濃度/(molL-1) 施用時(shí)間 T1 EDTA 0.1 移栽時(shí)（第 1 天） T2 EDTA 0.01 移栽時(shí)（第 1 天） T3 DTPA 0.1 移栽時(shí)（第 1 天） T4 DTPA 0.01 移栽時(shí)（第 1 天） T5 EDTA 0.1 移栽后（第 20 天） T6 DTPA 0.1 移栽后（第 20 天） CK H2O 白沙洲大道選地板找地板陳 明，移栽初期施入 EDTA 對汞的生長有明顯的抑制作用，而 DTPA 則不明顯。 進(jìn)一步分析，螯合劑種類、濃度、施用時(shí)間等三因素對萵筍產(chǎn)量的影響是不同的（表 3），其影響程度分別為 57.72%、 16.06%、 26.22%，說明螯合劑種類對萵筍的生長發(fā)育影響作用超過了一半。 2.2 螯合劑對汞在萵筍中積累與分布影響 從萵筍中汞的總積累量來看（表 4）， T2、 T4、T5、 T6 處理均高于對照，其中以 T5處理最高，只有 T3處理低于對照。表明 20 天后施入 0.1 mol/L的 EDTA 不但沒有減低萵筍中汞的積累，反而促進(jìn)了土壤中汞向萵筍的遷移。而移栽初期施用DTPA 可以削減萵筍中汞的積累。從汞在萵筍各器官的分配來看，所有處理均表現(xiàn)為根汞葉汞莖汞，但移栽初期施用螯合劑，可促進(jìn)汞在莖葉可食部分的富集，而后期施用則可將汞殘留于根部。 進(jìn)一步地分析，螯合劑種類、濃度、施用時(shí)間等三因素對汞在萵筍中的積累影響是不同的（表 5），其影響程度分別為 49.15%、 2.47%、48.38%，說 明螯合劑種類及其施用時(shí)間對削減萵筍汞起決定性作用。經(jīng)過理論計(jì)算，削減萵筍中汞含量的最佳條件為在萵筍移栽時(shí)，施用 0.10 mol/L 的 DTPA，可降低蔬菜中汞 0.127 mg/kg，削減幅度達(dá) 45.52%。此結(jié)果與前面的產(chǎn)量分析呈現(xiàn)出極大的耦合。即萵筍移栽時(shí)，施用 0.10 mol/L的 DTPA，既可降低蔬菜中汞積累，又可促進(jìn)萵筍產(chǎn)量的增加。 2.3 螯合劑對土壤汞淋出的影響 從淋洗速度看（表 6），淋洗初期，不同螯合劑之間存在顯著性差異，螯合劑與水之間存在極顯著差異，其淋洗速度為 H2O DTPA EDTA。但 隨后 H2O 與 DTPA 的淋洗速度差異越來越小，而與 EDTA 之間的差異仍然存在。 濾液汞的方差分析表明，淋洗量不同，濾液汞的含量極顯著不同，而淋洗劑對濾液汞影響不顯著。隨著淋洗量的增加，濾液汞含量急劇下降。 2.4 螯合劑淋洗對土壤殘留汞的影響 淋洗完畢，測定土壤各層的殘留汞量（表 7），發(fā)現(xiàn)不同淋洗劑、不同土 壤層次的汞無顯著差異。 表 2 汞與螯合劑對萵筍生長發(fā)育的影響 代號 植株產(chǎn)量 /(gpot-1) 平均 /(gpot-1) 增減 /% 差異顯著性 5% 1% T3 36.31 40.54 49.96 53.40 45.05 14.66 a A T4 38.95 44.45 42.16 44.20 42.44 8.02 ab AB T6 40.48 34.25 46.60 38.50 39.96 1.71 b AB CK 31.99 43.47 43.98 37.70 39.29 0 b AB T5 33.54 47.59 47.56 22.61 37.83 -3.72 b B T2 27.72 26.77 37.31 30.60 -22.12 c C T1 1.15 1.15 -97.07 d D 表 3 不同因素對萵筍產(chǎn)量的影響 水平 產(chǎn)量 /(gpot-1) 變異系數(shù) /% 影響度 /% 螯合劑種類 EDTA 23.19 41.54 57.72 DTPA 42.48 螯合劑濃 度 0.10 molL-1 31.00 11.56 16.06 0.01 molL-1 36.52 施用時(shí)間 1 d 29.81 18.87 26.22 20 d 38.90 表 4 汞在萵筍中的積累及其分布 汞含量 /(mgkg-1) 平均 /(mgkg-1) 分配系數(shù) /% 根 莖 葉 根 莖 葉 T2 0.823 0.171 0.431 0.475 57.75 12.00 30.25 T3 0.301 0.134 0.174 0.152 49.43 22.00 28.57 T4 1.154 0.084 0.111 0.337 85.54 6.23 8.23 T5 2.230 0.058 0.548 0.709 78.63 2.05 19.32 T6 1.462 0.046 0.072 0.395 92.53 2.91 4.56 CK 1.036 0.109 0.205 0.279 76.74 8.07 15.19 T1處理由于植株死亡而未測定。 表 5 不同因素對萵筍吸汞量的影響 水平 吸汞量 /(mgkg-1) 變異系數(shù) /% 影響度 /% 螯合劑種類 EDTA 0.592 44.35 49.15 DTPA 0.295 螯合劑濃度 0.10 molL-1 0.419 2.23 2.47 0.01 molL-1 0.406 施用時(shí)間 1 d 0.321 43.65 48.38 20 d 0.552 白沙洲大道選地板找地板陳 3 結(jié)論 （ 1）螯合劑種類、濃度、施用時(shí)間等對萵筍產(chǎn)量的影響程度分別為 57.72%、 16.06%、 26.22%，對汞在萵筍中的積累影響程度分別為 49.15%、2.47%、 48.38%。 （ 2）萵筍移栽時(shí)，施用 0.10 molL-1 的 DTPA，既可削減蔬菜汞含量，又可促進(jìn)蔬菜產(chǎn)量的增加。 （ 3）不同螯合劑只是對淋洗速度產(chǎn)生影響，而對濾液汞、土壤殘留汞的影響不明顯。 參考文獻(xiàn)： 1 陳玉成，青長樂 . 高背景區(qū)中無公害蔬菜的降污生產(chǎn)技術(shù)體系 J. 農(nóng)業(yè)環(huán)境與發(fā)展 . 2000， 17(Suppl.)： 57-61. 2 殷捷，陳玉成 . 土壤重金屬污染的全過程控制 . 四川環(huán)境 J, 2000，19（ 1）： 27-30. 3 劉德紹，青長樂，王定勇 . 幾種蔬菜汞富集能力的初步研究 J. 重慶環(huán)境科學(xué)， 1998， 20（ 3）： 16-18. 4 GUO YIJUN, CHEN YUCHENG. 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The simulated leaching tests showed no significant effects of different chelates on the content of mercury in leachate and the residual soil. Key words: mercury； soil； vegetable； transference 表 6 螯合劑對土壤汞淋出的影響 H2O EDTA DTPA 淋洗量 /ml 濾速 /(mlmin-1) 濾液汞 /(mgkg-1) 濾速 /(mlmin-1) 濾液汞 /(mgkg-1) 濾速 /(mlmin-1) 濾液汞 /(mgkg-1) 500 0.814 0.070 7 0.099 0.054 5 0.173 0.063 9 1 000 0.18