可降解氨基羧酸型螯合劑在重金屬污染 土壤修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展

申高明 皇改革

摘 要：在修復(fù)重金屬污染土壤時(shí)，使用螯合劑可能會(huì)出現(xiàn)一定的安全隱患。因?yàn)檫x擇不可降解螯合劑會(huì)導(dǎo)致地下水和地表水出現(xiàn)二次污染。而在環(huán)保法規(guī)的影響下，全球各企業(yè)開始生產(chǎn)生物可降解螯合劑，因其安全性更高，所以逐漸取代了非生物降解型螯合劑，如DTPA、EDTA等。本文主要綜述了可降解氨基羧酸型螯合劑在重金屬污染土壤修復(fù)中的應(yīng)用進(jìn)展。

關(guān)鍵詞：重金屬污染;可降解;氨基羧酸型螯合劑;土壤修復(fù)

中圖分類號(hào)：X53 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2019）01-0139-02

Progress in Application of Degradable Aminocarboxylic Acid

Chelating Agent in Remediation of Heavy Metal Contaminated Soil

SHEN Gaoming HUANG Gaige

（Henan Huace Testing Technology Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： In the remediation of heavy metal contaminated soil， the use of chelating agents may present some potential safety hazards. Because the choice of non-degradable chelating agent will lead to secondary pollution of groundwater and surface water. Under the influence of environmental regulations， companies around the world began to produce biodegradable chelating agents. Because of their higher safety， they gradually replaced non-biodegradable chelating agents， such as DTPA， EDTA and so on. The application of degradable aminocarboxylic acid chelating agents in remediation of heavy metal contaminated soil was reviewed in this paper.

Keywords： heavy metal pollution;degradable;amino carboxylic acid chelating agent;soil remediation

螯合劑能有效捕捉金屬離子，配位原子上的鈉或者氫被金屬離子所取代，進(jìn)入螯合環(huán)內(nèi)，進(jìn)而生成水溶性螯合物，最終被去除[1]。螯合劑包括兩種類型：有機(jī)類和無機(jī)類。有機(jī)類包括聚羧酸類、羥基羧酸類、有機(jī)膦酸類以及氨基羧酸類等。具有氧原子和氮原子的一類有機(jī)化合物則為氨基羧酸類螯合劑，該物質(zhì)能和大部分金屬離子結(jié)合，進(jìn)而生成螯合物。而且該螯合物的穩(wěn)定性較高，所以在處理重金屬污染土壤時(shí)，氨基羧酸類螯合劑的應(yīng)用非常廣泛。氨基羧酸類是應(yīng)用最早的一類有機(jī)螯合劑，如二乙三胺五三乙酸（DTPA）、乙二胺四乙酸（EDTA）等，然而有機(jī)螯合劑的金屬絡(luò)合物和生物降解性較低，歐盟在2002年5月將DTPA、EDTA納入了禁用物質(zhì)內(nèi)。在環(huán)境中，非降解型螯合劑會(huì)長時(shí)間持續(xù)存在，不但會(huì)對(duì)地下水造成污染，而且會(huì)導(dǎo)致飲用水出現(xiàn)二次污染。隨著相關(guān)法律法規(guī)逐漸完善，人們的環(huán)保意識(shí)、健康意識(shí)不斷提高，可降解氨基羧酸型螯合劑開始受到更多人的關(guān)注。

1 天然可降解氨基羧酸型螯合劑

1.1 二乙基三乙酸

二乙基三乙酸（NTA）是天然的可降解氨基羧酸型螯合劑，在低溫和厭氧環(huán)境下降解速度較快，具有較高的降解速率。在土壤中，NTA的半衰期一般為3～7d。NTA最早被應(yīng)用于除垢。有臨床研究結(jié)果顯示，采用NTA雖然能對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行有效的植物修復(fù)，但是，在對(duì)重金屬進(jìn)行活化時(shí)，NTA卻存在一定的選擇性[2]。NTA能讓超累積植物有效吸收鉛、鋅、鎘等重金屬。在鈣質(zhì)土壤中添加NTA，能顯著增加鎘、銅、鋅的溶解態(tài)。與人工合成氨基羧酸型螯合劑相比，在提取土壤中的鋅以及砷時(shí)，NTA的效果更為理想。

1.2 乙二胺二琥珀酸

乙二胺二琥珀酸（EDDS）作為低毒氨基羧酸型螯合劑，螯合能力較強(qiáng)，能對(duì)重金屬進(jìn)行有效活化，能夠顯著提高其生物有效性，被植物有效吸收，最終提高植物修復(fù)的效率。微生物能形成EDDS，降解容易，毒性低。在環(huán)境介質(zhì)中，EDDS只需5～8d就能徹底降解，而且所形成的降解產(chǎn)物不存在危害性，對(duì)土壤內(nèi)真菌和微生物的影響均比較輕微。有學(xué)者選擇溫室盆栽試驗(yàn)，比較EDTA、EDDS對(duì)土壤重金屬的提取作用，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：采用EDDS能讓印度芥菜的重金屬吸收效果顯著提高，對(duì)鋅、銅具有較高的活化作用[3]。

2 人工合成可降解氨基羧酸型螯合劑

2.1 亞氨基二琥珀酸

亞氨基二琥珀酸（IDSA）作為生物可降解螯合劑，不但能和金屬離子結(jié)合，進(jìn)而生成螯合物，而且螯合物的生物降解性比較理想。IDSA在眾多行業(yè)中均得到了較為廣泛的應(yīng)用，如石油化工、工業(yè)清洗劑、修復(fù)重金屬污染土壤、制藥、化妝用品以及紡織等。有學(xué)者利用溫室盆栽試驗(yàn)，分析了IDSA對(duì)重金屬植物吸收效率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與EDDS處理、EDTA處理、空白對(duì)照相比，玉米植株地在經(jīng)過IDSA處理后，上部鎘濃度顯著提高;與EDTA處理、空白對(duì)照相比，經(jīng)IDSA處理后，根部、地上部銅濃度以及地上部鋅濃度均顯著提高;與空白對(duì)照組相比，經(jīng)IDSA處理后，地上部鉛濃度顯著提高[4]。

2.2 冬氨酸二乙氧基琥珀酸

冬氨酸二乙氧基琥珀酸（AES）作為新型的螯合劑之一，是在開發(fā)綠色環(huán)保型螯合劑時(shí)所形成的。AES的含氮量顯著低于傳統(tǒng)螯合劑，其特點(diǎn)主要為生物可降解。有學(xué)者采用盆栽試驗(yàn)對(duì)比分析了EDTA、AES對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行修復(fù)的效果[5]。黑麥草在經(jīng)過AES處理后，對(duì)銅、鎘、鋅的溶解效果均比較理想，地上部的重金屬積累量顯著增加，顯著高于EDTA處理、對(duì)照。結(jié)果顯示：經(jīng)AES處理，鎘、鋅能從黑麥草的根部遷移到地上部，在對(duì)重金屬污染土壤進(jìn)行植物修復(fù)時(shí)，AES的潛力巨大。

2.3 谷氨酸N，N-二乙酸

谷氨酸N，N-二乙酸（GLDA）包括兩個(gè)對(duì)映體，分別為D-、L-，其生物降解特性也存在差異，前者的生物降解率較低;后者的生物降解率較高。所以，只能將L-GLDA當(dāng)成綠色螯合劑替代品。有學(xué)者選擇電位測定法測定HIDS、GLDA對(duì)重金屬離子的螯合平衡常數(shù)進(jìn)行測量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：與HIDS相比，GLDA更容易與金屬形成螯合物;GLDA的生態(tài)毒性比其他可生物降解的螯合劑、EDTA低，且所形成的金屬螯合物穩(wěn)定性更低。所以，和IDSA、NTA相比，GLDA屬于環(huán)境友好的生物降解型螯合劑。此外，在鈣結(jié)合效率方面，GLDA與EDTA類似，比NTA、EDG、EDDS以及IDS等生物降解螯合劑高。

3 結(jié)論

通過螯合誘導(dǎo)植物修復(fù)重金屬污染的土壤，目的是對(duì)土壤內(nèi)的重金屬進(jìn)行有效去除，讓土壤在修復(fù)后能實(shí)現(xiàn)持續(xù)利用，不會(huì)危害生態(tài)環(huán)境和人體健康?？缮锝到怛蟿┎粫?huì)顯著毒害環(huán)境，如果螯合劑添加過量，不僅植物無法利用，還會(huì)導(dǎo)致土壤內(nèi)的微量元素被活化，讓必需元素流失，最終使植物出現(xiàn)營養(yǎng)不良現(xiàn)象。此外，螯合劑過量會(huì)在淋溶作用的影響下進(jìn)入到地下水，形成二次污染環(huán)境。因此，在選擇人工螯合劑對(duì)重金屬污染的土壤進(jìn)行修復(fù)之前，首先應(yīng)評(píng)估周圍土壤環(huán)境，并嚴(yán)格控制螯合劑施用量，對(duì)添加措施進(jìn)行改進(jìn)。

參考文獻(xiàn)：

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