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可降解螯合剂强化籽粒苋修复镉污染土壤的影响研究

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可降解螯合剂强化籽粒苋修复镉污染土壤的影响研究

作者：罗艳四川农业大学

学位级别：硕士

植物修复受到重金属生物有效性的限制,添加可降解螯合剂能提高土壤中重金属的可溶态浓度,从而提高植物提取效率。为了筛选出可降解螯合剂提高植物修复效率的最佳施用剂量和时间,本文以绿穗籽粒苋(Amaranthus hybridus L.)为材料,通过盆... 详细信息

植物修复受到重金属生物有效性的限制,添加可降解螯合剂能提高土壤中重金属的可溶态浓度,从而提高植物提取效率。为了筛选出可降解螯合剂提高植物修复效率的最佳施用剂量和时间,本文以绿穗籽粒苋(Amaranthus hybridus L.)为材料,通过盆栽试验及小区试验,研究可降解螯合剂EDDS、NTA和APAM施入后,籽粒苋的生理生化特征和提取效率,探讨籽粒苋对镉污染土壤的修复能力。取得的主要研究结果如下：(1) EDDS、NTA和APAM施入后,籽粒苋在镉胁迫下表现出一定的耐性。结果表明：螯合剂施入10mg kg1的镉污染土壤后,籽粒苋根系、地上部生物量、根系形态指标和光合作用指标与对照无显著差异(P>0.05),然而螯合剂施入后使籽粒苋根系和叶片中的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、谷胱甘肽(GSH)和可溶性蛋白含量(SP)显著上升(P螯合剂施入100mg kg-1的镉污染土壤后,籽粒苋根系生物量、地上部生物量、根系长度、根系表面积、根系体积和侧根分布量分别比对照显著降低;籽粒苋叶片当中的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)、细胞间隙二氧化碳浓度(Ci)及蒸腾速率(Tr)比对照显著降低(P螯合剂处理均使其较对照显著升高了16.00～60.05%,然而籽粒苋叶片当中的可溶性蛋白含量在螯合剂施用后比对照显著增加了22.68～136.53%(P螯合剂施入后显著增强了籽粒苋根系和地上部对镉的吸收,并且高浓度的螯合剂和在65天添加螯合剂更能提高籽粒苋的富集能力。当镉处理浓度分别为10 mg kg-1和100 mg kg-1时,籽粒苋根系和地上部镉含量分别比对照增加了40.78～103.13%、45.00～156.41%、15.02～49.48%和25.58～67.31%;根系和地上部镉累积量分别达到最大值126.22μg pot-1、758.16μg pot-1和286.35 μg pof-1、1666.20 μg pot-1;植物修复系数(RF)分别达到了0.36～0.95%和0.14～0.21%。(3)小区试验研究表明螯合剂施入后显著增强了籽粒苋对镉的修复潜力。螯合剂施入后使根系生物量的范围为16.30～17.65 g plant-1,地上部生物量范围为267.49～271.62 gplant-1。籽粒苋提取潜力(PP)达到了1772.20～2119.80 g ha-1,比对照显著增加了120.37～163.59%。(4)通过盆栽和小区试验综合对比三种螯合剂可知NTA更适合作为螯合剂使用,处理时间为植物移栽后65天施入更合适;此外,通过考虑螯合剂环境适应性以及应用成本,证实APAM在螯合剂辅助植物修复镉污染土壤方面具有工程化意义。

关键词：可降解螯合剂镉籽粒苋生理生化特征提取效率

可降解螯合剂淋洗修复受重金属污染土壤的研究

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可降解螯合剂淋洗修复受重金属污染土壤的研究

作者：吴刚扬州大学

学位级别：硕士

为降低土壤重金属污染风险,本研究采用异位振荡淋洗修复方法,探究可降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸四钠（GLDA）、亚氨基二琥珀酸四钠（IDS）、乙二胺二琥珀酸三钠（EDDS）对重金属镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）污染土壤的淋洗特征,并对3... 详细信息

为降低土壤重金属污染风险,本研究采用异位振荡淋洗修复方法,探究可降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸四钠（GLDA）、亚氨基二琥珀酸四钠（IDS）、乙二胺二琥珀酸三钠（EDDS）对重金属镉（Cd）、铜（Cu）、铅（Pb）污染土壤的淋洗特征,并对3种可降解螯合剂设计正交实验,系统研究混合淋洗对重金属污染土壤的淋洗特征。主要实验结果如下:（1）在可降解螯合剂应用于土壤异位振荡淋洗修复中,GLDA、IDS、EDDS对重金属Cd、Cu、Pb污染土壤均有一定淋洗效果。当淋洗剂浓度为15mmol/L,淋洗时间为2h,体系pH=6,固液比（S:L）为1:10时,GLDA、IDS、EDDS对土壤中Cd去除率分别为35.02%、58.22%、49.21%,对 Cu 去除率分别为 48.16%、42.37%、46.47%;对 Pb 去除率分别为 43.63%、49.34%、42.62%。（2）对GLDA、EDDS和IDS设计正交实验,进行两两混合淋洗,实验结果显示GLDA+EDDS混合淋洗时会在污染土壤中产生不可降解的复合物,易在土壤中长时间存在,并且EDDS人工合成费用较高,因此,选用对重金属去除效率同样较好的GLDA+IDS为最佳淋洗组合,对受Cd污染的土壤可采用此种复合方法提高去除率。GLDA+IDS混合淋洗剂对粉黏粒团聚体（＜0.05mm）中重金属Cd、Cu、Pb的去除效果最好,分别达到76.21%、63.29%、72.02%的去除效果,可通过优先淋洗粉黏团聚体来提高修复工作效率。（3）土壤重金属的各种形态对其淋洗效果起重要影响。GLDA+IDS的混合淋洗剂对土壤中镉、铜、铅的去除形态主要是不稳定状态（弱酸可提取态和可还原态）。经过混合淋洗剂淋洗后,可还原态Cd和可氧化态Cd的去除效果较好,去除率分别达到了 94.56%和85.17%;土壤中Cu的弱酸可提取态、可还原态和可氧化态的含量均有所下降,分别降低了 42.8%、82.4%、24.15%;残渣态Pb增长达到了 10.52%,弱酸可提取态和可还原态Pb分别下降74.36%、63.12%。因此,以GLDA+IDS为组合的混合淋洗剂可以在实际应用中进一步研究和推广。（4）经实验论证,Na2S是一种高效的重金属离子沉淀剂,能够使重金属离子与硫离子形成稳定性较高的化合物,能达到回收利用的目的。当Na2S洗脱液pH=10时,对淋洗废液中的重金属Cd、Cu、Pb去除效果达到稳定状态,去除率分别为99.43%、99.21%、97.41%。淋洗废液中重金属Pb受pH的影响较大,Cd、Cu受pH的影响较小。Na2S用量过少,淋洗废液中重金属难以完全沉淀,Na2S用量过大,会造成化学试剂浪费、修复成本增加,甚至会导致处理后淋洗废液中存在大量S2+、HS-及多种硫化重金属结合物。当Na2S用量达到1.0 mmol时,重金属Cd、Cu、Pb的去除效果最佳,去除率均超过99.80%,淋洗废液重金属含量均符合污水综合排放标准（GB8978-1996）。

关键词：重金属复合污染土壤可降解螯合剂淋洗修复形态分析

铅胁迫下可降解螯合剂对假俭草生理生化及吸收转运铅的影响

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铅胁迫下可降解螯合剂对假俭草生理生化及吸收转运铅的影响

作者：蒲思宜四川农业大学

学位级别：硕士

铅(Pb)是对生态环境和人类最有害的毒性污染物之一。假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro)Hack.)是优良的地被植物,具有较强的土壤Pb污染修复潜力。次氮基三乙酸(NTA)和柠檬酸(CA)已被认为是强化植物修复的环境友好型螯合剂。本试验以... 详细信息

铅(Pb)是对生态环境和人类最有害的毒性污染物之一。假俭草(Eremochloa ophiuroides(Munro)Hack.)是优良的地被植物,具有较强的土壤Pb污染修复潜力。次氮基三乙酸(NTA)和柠檬酸(CA)已被认为是强化植物修复的环境友好型螯合剂。本试验以二年生假俭草为研究材料,在含500μmol/L Pb的水培营养液中,添加0.5、1.0、2.0mmol/L的NTA及1.0mmol/L的CA,探究螯合剂单独施用或组合施用下对假俭草生理生化及吸收转运Pb的影响。综合考虑螯合剂作用下植物生长及Pb转运情况,筛选出2.0mmol/L NTA研究其通过何种方式促进Pb在假俭草根部短距离转运过程。研究结果如下:(1)铅胁迫下,假俭草在两种生物可降解螯合剂处理中的生理过程不同程度地得以促进,耐铅性得以提高。假俭草地上部POD活性、可溶性蛋白含量及叶绿素含量在NTA与CA单施或组合处理后明显提升;膜质过氧化物MDA与HO含量在加入螯合剂后显著降低。将各生理指标进行主成分提取,综合分析得出假俭草耐铅性在螯合剂处理下明显提升,耐铅性从高到低依次为:2.0NTA+CA(0.97)>1.0NTA+CA(0.96)>1.0CA(0.95)>0.5NTA+CA(0.64)>2.0NTA(0.63)>1.0NTA(0.50)>0.5NTA(0.10)>CK(0.05)。(2)NTA促进了假俭草对营养元素的吸收及转运。大量元素K、Ca、Mg及微量元素Fe、Mn和Cu在假俭草根及地上部含量在单施NTA或组合处理下显著增加:大量元素在根与地上部的提升最大幅为Mg的246.55%及24.66%;微量元素根与地上部增幅最大值分别为Mn的24.66%及Fe的109.04%。营养元素转运系数在NTA处理下大量提升,较CK提高了125.91%(K)、58.08%(Ca)、68.83%(Mg)、232.73%(Fe)、117.96%(Cu)、103.00%(Mn)。(3)两种生物可降解螯合剂均促进了假俭草地上部分对Pb的积累、含量占比及转运能力,且NTA处理下的Pb转运与矿质元素的转运相互促进。Pb含量及积累量均在2.0NTA处理下达到最大值,分别为506.12mg/kg、271.17μg;地上部铅含量占比和转运系数均随NTA浓度升高而增加,在2.0NTA+CA处理中分别达到处理最大值82.38%及4.69。NTA处理下K、Ca、Mg、Cu、Mn的转运与Pb转运过程相互促进,两者的相关性分析中Cu-TF与Pb-TF相关系数达到最大值0.828。(4)NTA通过参与假俭草根内共质体与质外体两种途径来促进Pb的地上部转运。共质体途径方面,根吸收Pb的被抑制程度大于地上部,根部降幅分别为85.48%(4℃)、51.56%(CCCP)、89.49%(DNP),可能由于外源NTA促进了Pb通过共质体途径的转运从而补偿了低温与代谢抑制剂对地上部转运Pb的抑制效应。质外体途径方面,NTA提高了中高浓度(400～800μmol/L)Pb处理下质外体途径运输Pb的贡献率,分别极显著提高了68.9%～79.4%,这种提升的重要原因可能是NTA降低了假俭草根部凯氏带对质外体转运过程的阻碍。

关键词：铅污染可降解螯合剂假俭草生理生化短距离运输

EDTA与可降解螯合剂联合施用促进地被竹土壤铅污染修复研究

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EDTA与可降解螯合剂联合施用促进地被竹土壤铅污染修复研究

作者：杨轶雄四川农业大学

学位级别：硕士

近年来,重金属污染土壤植物修复技术由于其经济性以及环境友好性而引起了广泛的关注。乙二胺四乙酸(EDTA)的施用能极大地提升土壤铅污染植物修复的效率,但会带来一定的环境风险。选择适宜的可降解螯合剂与EDTA复配使用不仅能降低螯合剂... 详细信息

近年来,重金属污染土壤植物修复技术由于其经济性以及环境友好性而引起了广泛的关注。乙二胺四乙酸(EDTA)的施用能极大地提升土壤铅污染植物修复的效率,但会带来一定的环境风险。选择适宜的可降解螯合剂与EDTA复配使用不仅能降低螯合剂带来的环境风险,还能增加土壤铅污染植物修复的效率。本试验选择铺地竹(Sasa argenteostriata(Regel)***)为研究材料,选用4种可降解螯合剂——次氮基三乙酸(NTA)、三聚磷酸钠(STPP)、谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)以及聚天冬氨酸(PASP)与EDTA以不同比例(1:1,1:2)联合施用,比较不同螯合剂组合促进地被竹土壤铅污染修复效率以及环境风险,筛选出其中效果较好可降解螯合剂及其与EDTA的复配比例;然后将筛选出的螯合剂组合应用于美丽箬竹(Indocalamus decorus ***)和铺地竹中,研究螯合剂组合诱导2种地被竹土壤铅污染修复的有效性与安全性,筛选出诱导地被竹铅积累效率最高、环境风险最小的螯合剂组合,并选择铺地竹深入研究其生理响应及解毒机制;最后选用铺地竹对上一步选择出来的最佳螯合剂组合进行螯合剂施用方式的研究,比较不同螯合剂浓度(900、1200、1500 mg/kg)和施用方式(1次施用、分3次施用)对地被竹土壤铅污染修复效率、环境风险和地被竹生理响应、解毒机制的影响,筛选出最佳的螯合剂施用方式。研究结果如下:(1)4种可降解螯合剂与EDTA联合施用促进地被竹土壤铅污染修复研究结果表明:(1)施用螯合剂显著提升了地被竹各器官的铅含量,除EDTA处理外,EN1:1、ES1:1及EG1:1处理促进地被竹土壤铅污染修复效率较高;(2)各处理土壤酸溶态铅含量均显著增加,最大值出现在EDTA处理;(3)ES1:1处理土壤水溶性铅在25 d后达到与EDTA处理相同的水平,其余处理在25 d内均显著低于EDTA处理;(4)综合分析而言,选择NTA和GLDA与EDTA1:1联合施用具有相对较高的修复效率以及更低的环境风险。(2)螯合剂组合诱导地被竹土壤铅污染修复研究结果表明:(1)施用螯合剂后,2种地被竹均表现出较高的耐受性,尤其是铺地竹,各处理总生物量较CK均有所增加;(2)美丽箬竹和铺地竹各处理铅积累总量最大值均出现在EN处理,分别为各自CK的1.53倍和1.25倍;(3)施用螯合剂组合显著增加了土壤中的酸溶态铅含量和水溶性铅含量,具体表现均为EDTA>EN≈EG;(4)各处理土壤脲酶活性增加,最大值出现在EN处理;EDTA及EG处理土壤过氧化氢酶活性均显著降低;(5)铺地竹通过积累Pro来维持细胞渗透平衡并缓解螯合剂和铅对叶片的负面影响;(6)植物细胞螯合作用在铺地竹缓解螯合剂和铅的毒性中具有重要意义;(7)综上所述,EDTA与NTA1:1联合施用是诱导地被竹土壤铅污染修复有效性与安全性最高的螯合剂组合。(3)EDTA与NTA联合施用的不同方式对地被竹铅富集及环境风险影响研究结果表明:(1)地被竹总生物量随螯合剂浓度及施用频度的增加而降低,总生物量最高值出现在1次施用900 mg/kg螯合剂处理;(2)分3次施用螯合剂处理地被竹铅积累总量均小于1次施用螯合剂处理,1次施用900 mg/kg螯合剂对地被竹地上及地下部分铅积累均有显著促进作用;(3)在施用频度相同时,土壤中酸溶态铅和水溶性铅含量随着螯合剂浓度的增加而增加;3次施用螯合剂处理土壤水溶性铅含量随时间的增长而增长,并在20 d之后显著高于同浓度1次施用螯合剂处理;(4)综合分析比较后认为,1次施用900 mg/kg螯合剂组合更有利于地被竹对铅的积累和转运,且环境风险更低。

关键词：土壤铅污染地被竹 EDTA 可降解螯合剂螯合诱导植物修复环境风险

可降解螯合剂强化籽粒苋修复镉污染耕地的研究

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中国农学通报 2022年第25期38卷 85-89页

作者：权胜祥史学峰刘晓月李昌武葛燚张燕航天凯天环保科技股份有限公司长沙410100

评估籽粒苋对重金属镉的修复效果,为镉污染耕地修复提供理论依据和技术支撑,通过田间小区试验,探究籽粒苋种植方式、螯合剂类型、螯合剂添加量和螯合剂添加时间等因素对籽粒苋修复镉污染耕地的影响。从籽粒苋对镉的提取效率、种植管理... 详细信息

评估籽粒苋对重金属镉的修复效果,为镉污染耕地修复提供理论依据和技术支撑,通过田间小区试验,探究籽粒苋种植方式、螯合剂类型、螯合剂添加量和螯合剂添加时间等因素对籽粒苋修复镉污染耕地的影响。从籽粒苋对镉的提取效率、种植管理人力成本、潜在环境风险等角度分析可知,条播种植方式优于直播和育苗插播,NTA优于EDDS和柠檬酸。在籽粒苋种植后85天,按450 kg/hm^(2)的标准施用可降解螯合剂NTA时,修复效果最佳,籽粒苋地上部分和地下部分的提取效率分别为5.4%和1.2%,单茬提取效率为6.6%,相对提高率为40.5%,总提取效率可达13.2%。因此,施用可降解螯合剂NTA可有效提高籽粒苋修复镉污染耕地的效率,可降解螯合剂强化高富集植物籽粒苋修复技术是一种绿色、经济、高效、环保的镉污染耕地修复方法,具有广阔的应用前景。

关键词：可降解螯合剂籽粒苋耕地修复镉种植方式提取效率

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含可降解螯合剂的无磷洗涤剂

日用化学工业信息 2003年第1期 11-11页

可生物降解螯合剂GLDA强化三叶草修复镉污染土壤

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环境科学 2020年第2期41卷 979-985页

作者：贺玉龙余江谢世前李佩柔周宽何欢四川大学建筑与环境学院成都610065 四川大学新能源与低碳技术研究院成都610065

螯合剂可增加重金属的生物可利用性,强化植物的富集作用.以三叶草为研究对象,通过盆栽试验考察不同浓度可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)对三叶草修复重金属Cd污染土壤的影响机制.结果表明,低剂量GLDA能显著促进三叶草的生长,其... 详细信息

螯合剂可增加重金属的生物可利用性,强化植物的富集作用.以三叶草为研究对象,通过盆栽试验考察不同浓度可生物降解螯合剂谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA)对三叶草修复重金属Cd污染土壤的影响机制.结果表明,低剂量GLDA能显著促进三叶草的生长,其中以2.5 mmol·kg^-1的处理浓度三叶草生物量最高,达到对照组的1.30倍;不同浓度GLDA均能提高三叶草各部分的Cd含量,总体而言,5 mmol·kg^-1GLDA的处理效果最为理想,根部、地上部分和整株Cd含量分别为对照组的3.57、4.69和4.67倍;GLDA能显著增加土壤有效态Cd含量,促进三叶草根部对其直接吸收,并较好地转运至地上部分;通过拟合土壤理化性质、GLDA与三叶草Cd含量的线性关系得出的预测模型,可为今后土壤-三叶草富集效果的研究提供参考.研究表明,在强化植物修复重金属Cd污染土壤方面,生物可降解螯合剂GLDA具有潜在应用前景.

关键词：植物修复重金属镉谷氨酸N,N-二乙酸(GLDA) 三叶草可降解螯合剂

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复合螯合剂对铺地竹铅富集及土壤环境的影响

环境科学与技术 2021年第4期44卷 140-148页

作者：陈雅慧杨轶雄李宁锋许敏廖家蓉阳昱垚何仟怡江明艳四川农业大学风景园林学院四川成都611130

该文采用盆栽试验方法,研究了在外源铅(1 500 mg/kg)污染土壤下,4种可降解螯合剂(NTA、STPP、GLDA和PASP)与EDTA以不同的复配比例(1∶1,2∶1)联合施用对铺地竹(Sasa argenteostriata ***)铅富集及土壤环境风险的影响。结果表明:(1)复合... 详细信息

该文采用盆栽试验方法,研究了在外源铅(1 500 mg/kg)污染土壤下,4种可降解螯合剂(NTA、STPP、GLDA和PASP)与EDTA以不同的复配比例(1∶1,2∶1)联合施用对铺地竹(Sasa argenteostriata ***)铅富集及土壤环境风险的影响。结果表明:(1)复合螯合剂2∶1处理与1∶1处理相比能显著降低土壤水溶性铅含量(为1∶1处理的63.76%~87.36%),从而降低铅的淋滤风险,但在诱导铺地竹各器官吸收铅的效果方面仅为1∶1处理的17.06%~101.31%。(2)使用螯合剂显著增加土壤中弱酸提取态铅的占比,SE1是土壤弱酸提取态铅含量占比最高的复合螯合剂处理(为EDTA处理的72.59%),该处理下铺地竹根、鞭、秆的铅含量分别达到EDTA处理下的85.44%(575.11 mg/kg)、106.51%(160.32 mg/kg)、171.79%(359.53 mg/kg),显著高于其他复合螯合剂处理;铺地竹叶片铅含量最高的复合螯合剂处理是NE1(65.58 mg/kg,为EDTA处理的74.15%)。(3)NE处理下土壤水溶性铅含量在20~25 d显著下降,第25天土壤水溶铅含量只有EDTA处理的45.96%~55.41%,同时NE处理下的土壤酶活性高于其他复合螯合剂处理,其中脲酶活性与EDTA处理的无显著差异,脱氢酶活性为EDTA处理的455.26%~681.35%。(4)可降解螯合剂NTA与EDTA以1∶1联合施用,与其他复合螯合剂处理相比,既能最大化地降低施加螯合剂造成的土壤环境风险,又能有效促进土壤铅向铺地竹地上部分的转移,在诱导铺地竹修复铅污染土壤方面具有应用前景。

关键词：铅污染土壤植物修复可降解螯合剂环境风险铺地竹

冬氨酸二丁二酸醚(AES)诱导黑麦草提取污染土壤重金属的效应

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环境化学 2010年第3期29卷 407-411页

作者：赵中秋席梅竹降光宇黄益宗白中科中国地质大学(北京)土地科学技术学院北京100083 国土资源部土地整治重点实验室北京100035 中国科学院生态环境研究中心土壤环境研究室北京100085

采用盆栽试验,研究新型生物可降解螯合剂冬氨酸二丁二酸醚(AES)和非降解螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)调控下黑麦草修复重金属污染土壤的效应.黑麦草于含***-1,***-1,***-1和***-1的土壤中生长45d后,分别施加***-1土的AES或EDTA.结果表明,AE... 详细信息

采用盆栽试验,研究新型生物可降解螯合剂冬氨酸二丁二酸醚(AES)和非降解螯合剂乙二胺四乙酸(EDTA)调控下黑麦草修复重金属污染土壤的效应.黑麦草于含***-1,***-1,***-1和***-1的土壤中生长45d后,分别施加***-1土的AES或EDTA.结果表明,AES和EDTA可以显著提高土壤溶液和黑麦草植株地上部Pb、Zn、Cu和Cd的浓度.EDTA对土壤中Pb的溶解能力和对黑麦草积累重金属的促进作用显著强于AES,前者处理的土壤中水提取态Pb浓度和黑麦草地上部Pb浓度分别达到了15.9mg·kg-1和174.1mg·kg-1,显著高于AES处理的2.6mg·kg-1和44.0mg·kg-1.但AES对黑麦草积累Zn和Cd的促进作用较EDTA明显增强,黑麦草地上部Zn浓度达到了1081.8mg·kg-1,显著高于EDTA的776.7mg·kg-1和对照的389.6mg·kg-1;地上部Cd浓度为1.57mg·kg-1,高于EDTA的1.06mg·kg-1和对照的0.69mg·kg-1.与对照相比,AES和EDTA对Cu在土壤中的溶解和黑麦草植株中的积累亦有显著的促进作用,但二者处理无极显著差异.结果表明,生物可降解螯合剂AES在诱导植物修复重金属污染土壤尤其是Zn、Cd污染土壤中有很大的应用潜力,且与EDTA相比,环境风险大大降低.

关键词：可降解螯合剂 AES EDTA 植物提取黑麦草