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摘 要：螯合诱导植物修复技术是一种环境友好型的重金属污染土壤治理技术。近年来随着国家城市化进程和工业化进程的加快，重金属对土壤的污染越来越严重，重金属污染的治理迫在眉睫。本文主要介绍了螯合诱导修复技术、螯合诱导植物修复技术中常用的螯合剂以及螯合诱导修复技术应用过程中出现的问题和未来发展的展望。
关键词：螯合剂；诱导植物；重金属；土壤污染；修复；
中图分类号：TD614 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-07-00-02
目前重金属是造成土壤污染的重要源头，随着我国工业化进程的加快，重金属造成的土壤污染越来越严重。如何治理重金属污染已经成为了各个国家亟需解决的问题。目前我国在重金属污染土壤的修复方面所用的技术主要是物理、化学和生物等方面的手段。植物修复技术是一种绿色的修复技术，现在已经成为了国内外土壤修复工程研究的热点项目。
一、螯合诱导植物修复技术
植物修复技术主要是利用大多数植物能够对土壤中的溶解态的重金属进行吸收利用的特点，将植物种植在重金属污染严重的土壤中，即可达到重金属污染土壤修复的目的。但是重金属在土壤中通常都是与土壤结合在一起以固态的形式出现，所以植物无法直接对重金属进行吸收，因而需要用到螯合剂，螯合剂能够将土壤中的重金属释放出来。螯合剂的作用就是将重金属与土壤之间的固态形式打破，使重金属能够被植物吸收利用，释放出来的金属以金属螯合物形式出现，既避免了金属被土壤再次吸附，也促进了植物对污染土壤的修复效率。
目前，该项修复技术中我们常用到的螯合剂主要分为两大类：一类是天然的螯合剂，如草酸、柠檬酸等，大都为一些分子量较低的有机酸；另一类主要为非天然的通过人工合成的螯合剂，例如EDTA、DTPA、HEDTA、CDTA、EDDS、HEDTA、EDDHA、NTA、EGTA等。植物的金属吸收效率不仅与螯合剂的种类有关系，同时与金属的性质也有一定的关系，不同的螯合剂在土壤中对重金属的解吸效率也各不相同，以土壤中的鉛为例，EDTA>HEDTA>DTPA>EGTA>EDDHA，所以对于铅来说最好的螯合剂应该选择EDTA[1]，而对于镉来说，最好的螯合剂是EGTA。而且同一种螯合剂对于不同的植物也有不同的影响，例如，EDTA可以促进芥菜对锌的吸收，但对于与大麦却没有作用。因此对于不同的金属和植物都要选择合适的螯合剂。
螯合剂对于植物本身的生长也有一定的影响，严重时会导致植物的死亡，所以螯合剂在施加的时候一定要选择合适的时间。一般情况下，螯合剂是在植物收获前进行添加的，因为此时的植物已经积累了足够多的生物量，可以迅速的对重金属进行吸收。但是螯合剂的施加量不宜过高，否则会引起植物中毒，所以应在添加的过程中分多次进行添加。螯合剂会增加土壤中重金属的迁移性，有可能会造成水源的污染，所以人们在提高植物吸收重金属效率的时候要逐渐降低螯合剂的使用量，降低螯合剂对环境的危害。
二、目前用于植物修复的几种螯合剂
（一）以EDTA为代表的螯合剂
EDTA在螯合诱导植物修复中应用较为普遍，对它的研究也非常的多。大量的研究数据表明，螯合剂EDTA能大大提高植物对重金属的富集，能够有效的提高植物修复效率。其中，EDTA对重金属铅的吸收是最有效的。Huang[2]等人通过实验发现， EDTA在使用 24 h后，玉米中的铅含量有所上升，达到原含量的140倍，其中通过根部吸收的量增加了120倍。同时，应用EDTA，印度芥菜、玉米、向日葵等都可以进行重金属的吸收。
EDTA对于重金属的活化作用与施加的量和植物的品种也有一定的关系。研究表明，螯合剂分多次进行施加的效果要比一次性加完的效果好得多，而且分开添加对于水源的污染危险性也相应的降低。另一方面，由于印度芥菜的蒸腾作用非常的强，所以螯合剂的使用效果在芥菜中非常的好，明显优于其他的品种。
（二）以EDDS为代表的螯合剂
EDDS一开始是从放线菌中分离出来的一种天然物质，与EDTA相比，它的毒性非常低，同时又能够进行生物分解。Meers等人通过实验发现，EDDS的半衰期在3.8d和7.5d之间， EDTA的为3d，所以EDDS应用起来更加的安全，对环境造成破坏的风险非常的小。Greman[3]通过比较EDDS 和EDAT在芜菁中对Pb的吸收和过滤，发现加入10 mmol·Kg EDTA或EDDS对植物铅的吸收效果是最好的；EDDS对土壤中Pb的过滤作用小于EDTA。与EDTA相比，EDDS对铜、锌等具有很强的亲和力。NTA是EDDS之外研究比较多的另一种可分解的螯合剂，NTA的效果虽然达不到EDTA，但是相比于普通的有机酸效果还是要明显很多。
三、螯合剂诱导植物修复机理
螯合诱导植物修复技术中，螯合剂的作用就是增加金属的溶解度、促进金属的扩散和从植物根部向上的运输。螯合剂的分子能够与重金属的离子形成配位基，能够有效的阻止金属被土壤吸附，同时促进植物的吸收。目前，对于重金属以何种形式转移有两种不同的观点：1、金属螯合物直接向地上部分进行转移。2、螯合后分离向上部进行转移。Chaney等人研究发现，只有铁与铁螯合物在分离后可以通过植物进行吸收。然而，VAS SIL等人发现，印度芥菜中的木质部液中含有铅螯合物，说明一些植物可以通过金属螯合物吸收重金属。EXAFS研究发现，在豆科植物的叶子中60% - 70% 铅以铅螯合物的形式存在，30%-40% 的Pb铅单独存在。
四、螯合诱导植物修复技术中存在的问题以及展望
（一）存在的问题
虽然螯合剂对于土壤中的重金属污染在一定程度上有一定的效果，但螯合剂是属于化学物质的一种，遗留在土壤中会对土壤造成一定不良影响。螯合剂对于植物修复技术的作用就是增加土壤溶液中重金属离子的数量，促进植物的吸收，但这些重金属离子并不是能够全部被吸收的。我们需要考虑不能够被吸收的螯合物对环境的影响。螯合剂的使用的风险主要有以下几个方面[4]： 1、EDTA、DTPA、HEDTA和EDGA等螯合剂本身就会影响植物的生长，会导致植物的死亡。
2、EDTA等螯合剂对土壤中的微生物的生长也会产生一定的影响，可能会对本地土壤的生态系统造成破坏。
（3）重金属的螯合物和螯合剂本身的分解速度非常的慢，而且不能够被吸收的重金属会对地下水造成一定的污染，同时重金属的流失会导致土壤元素的不均衡。
（二）研究展望
螯合剂在土壤中不易降解，会造成土壤污染，过多的使用螯合剂会导致重金属扩散到附近的地表水中，污染的水资源，而且也会活化土壤中的其他金属元素，如Fe、Mg、Ca等，这些元素的流失有可能土壤营养失衡，虽然有些可降解的螯合剂（如EDDS）是处于试验的阶段，但是价格还是比较贵的。这些因素都制约着植物修复土壤技术的开展。然而，它是一种独特的污染土壤处理技术，在重金属污染土壤的治理上仍然有非常好的应用前景。在未来的发展中，螯合诱导植物修复研究的方向主要有以下四个方面：
1、螯合剂不易降解的特性，会造成土壤污染，而且螯合剂的使用会导致重金属的活化，加重重金属在地下水中的扩散，造成水环境的污染。同时，由于其价格非常的贵，所以，对于更加安全、有效又经济经的螯合剂的研究力度必须加大。
2、螯合诱导技术手段虽然对于土壤修复有不错的效果。但是我们对于螯合剂修复机理的研究、螯合剂加入土壤后的变化还缺乏深入的研究理解[5]。为了能够更好地发挥植物修复技术的优越性，对于螯合剂修复机理的研究也要加强，只有从根本上掌握螯合剂作用机理才能够更加安全的使用螯合剂。
3、螯合诱剂诱导植物修复技术与其它技术结合起来会有更好的效果，如转基因技术、分子生物学技术等，与其他技术的结合可以极大地提高重金属污染治理效率。
4、调节螯合诱导修复技术的的实现及相关技术示范；对植物的安全性评价标准的建立；运行成本标准和处理明确的标准，并建立处罚责任系统，消除盲目缺乏责任感的工程行为。
五总结
综上所述，随着重金属对土壤污染的加剧，重金属的治理已经迫在眉睫。螯合诱导植物修复可以很好地促进植物对重金属的吸收，比传统的物理、化学方法更加的安全环保。虽然，螯合剂在使用的过程中对环境也会有一定的影响，但是不可否认，螯合诱导植物修复技术对于重金属污染的治理还是有非常好的效果，依然有广泛的应用前景。
参考文献：
[1]韩少华，唐浩，黄沈发，等. 重金属污染土壤螯合诱导植物修复研究进展[J]. 环境科学与技术， 2011， （S1）： 157-163.
[2]陈柳燕，张黎明，李福燕，李许明，郭彬，漆智平，等. 螯合诱导植物修复技术在土壤重金属污染治理中的应用[J]. 华南热带农业大学学报， 2007， （03）： 18-23.
[3]陈柳燕，张黎明，李福燕，李许明，郭彬，漆智平，等. 螯合诱导植物修复技术在土壤重金属污染中的应用[A]. 第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C]. 中国农业生态环境保护协会、农业部环境保护科研监测所： 2007：6.
[4]黄益宗，郝晓伟，雷鸣，铁柏清，等. 重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J]. 农业环境科学学报， 2013， （03）： 409-417.
[5]席梅竹，白中科，赵中秋，等. 重金属污染土壤的螯合剂诱导植物修复研究进展[J]. 中國土壤肥料， 2008，（05）： 6-11.
关键词：螯合剂；诱导植物；重金属；土壤污染；修复；
中图分类号：TD614 文献标识码：A 文章编号：1674-3520（2015）-07-00-02
目前重金属是造成土壤污染的重要源头，随着我国工业化进程的加快，重金属造成的土壤污染越来越严重。如何治理重金属污染已经成为了各个国家亟需解决的问题。目前我国在重金属污染土壤的修复方面所用的技术主要是物理、化学和生物等方面的手段。植物修复技术是一种绿色的修复技术，现在已经成为了国内外土壤修复工程研究的热点项目。
一、螯合诱导植物修复技术
植物修复技术主要是利用大多数植物能够对土壤中的溶解态的重金属进行吸收利用的特点，将植物种植在重金属污染严重的土壤中，即可达到重金属污染土壤修复的目的。但是重金属在土壤中通常都是与土壤结合在一起以固态的形式出现，所以植物无法直接对重金属进行吸收，因而需要用到螯合剂，螯合剂能够将土壤中的重金属释放出来。螯合剂的作用就是将重金属与土壤之间的固态形式打破，使重金属能够被植物吸收利用，释放出来的金属以金属螯合物形式出现，既避免了金属被土壤再次吸附，也促进了植物对污染土壤的修复效率。
目前，该项修复技术中我们常用到的螯合剂主要分为两大类：一类是天然的螯合剂，如草酸、柠檬酸等，大都为一些分子量较低的有机酸；另一类主要为非天然的通过人工合成的螯合剂，例如EDTA、DTPA、HEDTA、CDTA、EDDS、HEDTA、EDDHA、NTA、EGTA等。植物的金属吸收效率不仅与螯合剂的种类有关系，同时与金属的性质也有一定的关系，不同的螯合剂在土壤中对重金属的解吸效率也各不相同，以土壤中的鉛为例，EDTA>HEDTA>DTPA>EGTA>EDDHA，所以对于铅来说最好的螯合剂应该选择EDTA[1]，而对于镉来说，最好的螯合剂是EGTA。而且同一种螯合剂对于不同的植物也有不同的影响，例如，EDTA可以促进芥菜对锌的吸收，但对于与大麦却没有作用。因此对于不同的金属和植物都要选择合适的螯合剂。
螯合剂对于植物本身的生长也有一定的影响，严重时会导致植物的死亡，所以螯合剂在施加的时候一定要选择合适的时间。一般情况下，螯合剂是在植物收获前进行添加的，因为此时的植物已经积累了足够多的生物量，可以迅速的对重金属进行吸收。但是螯合剂的施加量不宜过高，否则会引起植物中毒，所以应在添加的过程中分多次进行添加。螯合剂会增加土壤中重金属的迁移性，有可能会造成水源的污染，所以人们在提高植物吸收重金属效率的时候要逐渐降低螯合剂的使用量，降低螯合剂对环境的危害。
二、目前用于植物修复的几种螯合剂
（一）以EDTA为代表的螯合剂
EDTA在螯合诱导植物修复中应用较为普遍，对它的研究也非常的多。大量的研究数据表明，螯合剂EDTA能大大提高植物对重金属的富集，能够有效的提高植物修复效率。其中，EDTA对重金属铅的吸收是最有效的。Huang[2]等人通过实验发现， EDTA在使用 24 h后，玉米中的铅含量有所上升，达到原含量的140倍，其中通过根部吸收的量增加了120倍。同时，应用EDTA，印度芥菜、玉米、向日葵等都可以进行重金属的吸收。
EDTA对于重金属的活化作用与施加的量和植物的品种也有一定的关系。研究表明，螯合剂分多次进行施加的效果要比一次性加完的效果好得多，而且分开添加对于水源的污染危险性也相应的降低。另一方面，由于印度芥菜的蒸腾作用非常的强，所以螯合剂的使用效果在芥菜中非常的好，明显优于其他的品种。
（二）以EDDS为代表的螯合剂
EDDS一开始是从放线菌中分离出来的一种天然物质，与EDTA相比，它的毒性非常低，同时又能够进行生物分解。Meers等人通过实验发现，EDDS的半衰期在3.8d和7.5d之间， EDTA的为3d，所以EDDS应用起来更加的安全，对环境造成破坏的风险非常的小。Greman[3]通过比较EDDS 和EDAT在芜菁中对Pb的吸收和过滤，发现加入10 mmol·Kg EDTA或EDDS对植物铅的吸收效果是最好的；EDDS对土壤中Pb的过滤作用小于EDTA。与EDTA相比，EDDS对铜、锌等具有很强的亲和力。NTA是EDDS之外研究比较多的另一种可分解的螯合剂，NTA的效果虽然达不到EDTA，但是相比于普通的有机酸效果还是要明显很多。
三、螯合剂诱导植物修复机理
螯合诱导植物修复技术中，螯合剂的作用就是增加金属的溶解度、促进金属的扩散和从植物根部向上的运输。螯合剂的分子能够与重金属的离子形成配位基，能够有效的阻止金属被土壤吸附，同时促进植物的吸收。目前，对于重金属以何种形式转移有两种不同的观点：1、金属螯合物直接向地上部分进行转移。2、螯合后分离向上部进行转移。Chaney等人研究发现，只有铁与铁螯合物在分离后可以通过植物进行吸收。然而，VAS SIL等人发现，印度芥菜中的木质部液中含有铅螯合物，说明一些植物可以通过金属螯合物吸收重金属。EXAFS研究发现，在豆科植物的叶子中60% - 70% 铅以铅螯合物的形式存在，30%-40% 的Pb铅单独存在。
四、螯合诱导植物修复技术中存在的问题以及展望
（一）存在的问题
虽然螯合剂对于土壤中的重金属污染在一定程度上有一定的效果，但螯合剂是属于化学物质的一种，遗留在土壤中会对土壤造成一定不良影响。螯合剂对于植物修复技术的作用就是增加土壤溶液中重金属离子的数量，促进植物的吸收，但这些重金属离子并不是能够全部被吸收的。我们需要考虑不能够被吸收的螯合物对环境的影响。螯合剂的使用的风险主要有以下几个方面[4]： 1、EDTA、DTPA、HEDTA和EDGA等螯合剂本身就会影响植物的生长，会导致植物的死亡。
2、EDTA等螯合剂对土壤中的微生物的生长也会产生一定的影响，可能会对本地土壤的生态系统造成破坏。
（3）重金属的螯合物和螯合剂本身的分解速度非常的慢，而且不能够被吸收的重金属会对地下水造成一定的污染，同时重金属的流失会导致土壤元素的不均衡。
（二）研究展望
螯合剂在土壤中不易降解，会造成土壤污染，过多的使用螯合剂会导致重金属扩散到附近的地表水中，污染的水资源，而且也会活化土壤中的其他金属元素，如Fe、Mg、Ca等，这些元素的流失有可能土壤营养失衡，虽然有些可降解的螯合剂（如EDDS）是处于试验的阶段，但是价格还是比较贵的。这些因素都制约着植物修复土壤技术的开展。然而，它是一种独特的污染土壤处理技术，在重金属污染土壤的治理上仍然有非常好的应用前景。在未来的发展中，螯合诱导植物修复研究的方向主要有以下四个方面：
1、螯合剂不易降解的特性，会造成土壤污染，而且螯合剂的使用会导致重金属的活化，加重重金属在地下水中的扩散，造成水环境的污染。同时，由于其价格非常的贵，所以，对于更加安全、有效又经济经的螯合剂的研究力度必须加大。
2、螯合诱导技术手段虽然对于土壤修复有不错的效果。但是我们对于螯合剂修复机理的研究、螯合剂加入土壤后的变化还缺乏深入的研究理解[5]。为了能够更好地发挥植物修复技术的优越性，对于螯合剂修复机理的研究也要加强，只有从根本上掌握螯合剂作用机理才能够更加安全的使用螯合剂。
3、螯合诱剂诱导植物修复技术与其它技术结合起来会有更好的效果，如转基因技术、分子生物学技术等，与其他技术的结合可以极大地提高重金属污染治理效率。
4、调节螯合诱导修复技术的的实现及相关技术示范；对植物的安全性评价标准的建立；运行成本标准和处理明确的标准，并建立处罚责任系统，消除盲目缺乏责任感的工程行为。
五总结
综上所述，随着重金属对土壤污染的加剧，重金属的治理已经迫在眉睫。螯合诱导植物修复可以很好地促进植物对重金属的吸收，比传统的物理、化学方法更加的安全环保。虽然，螯合剂在使用的过程中对环境也会有一定的影响，但是不可否认，螯合诱导植物修复技术对于重金属污染的治理还是有非常好的效果，依然有广泛的应用前景。
参考文献：
[1]韩少华，唐浩，黄沈发，等. 重金属污染土壤螯合诱导植物修复研究进展[J]. 环境科学与技术， 2011， （S1）： 157-163.
[2]陈柳燕，张黎明，李福燕，李许明，郭彬，漆智平，等. 螯合诱导植物修复技术在土壤重金属污染治理中的应用[J]. 华南热带农业大学学报， 2007， （03）： 18-23.
[3]陈柳燕，张黎明，李福燕，李许明，郭彬，漆智平，等. 螯合诱导植物修复技术在土壤重金属污染中的应用[A]. 第二届全国农业环境科学学术研讨会论文集[C]. 中国农业生态环境保护协会、农业部环境保护科研监测所： 2007：6.
[4]黄益宗，郝晓伟，雷鸣，铁柏清，等. 重金属污染土壤修复技术及其修复实践[J]. 农业环境科学学报， 2013， （03）： 409-417.
[5]席梅竹，白中科，赵中秋，等. 重金属污染土壤的螯合剂诱导植物修复研究进展[J]. 中國土壤肥料， 2008，（05）： 6-11.