植物及土壤中乙二胺二琥珀酸金属复合物的离子色谱分析与质谱鉴定

利用阴离子交换色谱柱及紫外-可见光检测器建立的离子色谱分析方法对植物及土壤中乙二胺二琥珀酸([S,S′]-ethylenediaminedisuccinic acid,EDDS)金属(Fe(Ⅲ)、Pb、Cu、Zn和Mn)复合物进行了分析,并用电喷雾质谱对其进行了确认。实验选用戴安IonPac AS11-HC阴离子交换色谱柱(250mm×4.2mm,5μm)及保护柱,以60mmol/L硝酸铵溶液(pH6.5)为洗脱液,在1.0mL/min流速下进行等度洗脱,检测波长为260nm。金属-EDDS复合物的质谱鉴定采用选择离子扫描模式。结果表明,该方法可以用于Fe(Ⅲ)-、Pb-、Cu-EDDS复合物的分离测定,三者的检出限分别是0.38,0.54和0.18μmol/L,回收率分别是99.6%,100.6%和97.5%。该方法操作简单、灵敏,适合于植物样品及土壤样品中含有的Fe(Ⅲ)-、Cu-和Pb-EDDS复合物的单独或同时分析鉴定。

利用生物可降解螯合剂[S，S]-乙二胺二琥珀酸浸提沉积物中重金属的影响因素研究

近年来,螯合剂[S,S]-乙二胺二琥珀酸因具有良好的生物降解性及较强的金属螯合能力在重金属污染土壤淋洗修复和诱导植物修复等方面运用受到广泛关注。但[S,S]-乙二胺二琥珀酸应用于沉积物中重金属提取的研究较少。本文通过分批提取实验研究了[S,S]-乙二胺二琥珀酸提取水系沉积物中Cu、Zn、Cd和Pb的影响因素如提取时间、pH、螯合剂量、固液比等的效应。结果表明,沉积物的4种重金属[S,S]-乙二胺二琥珀酸提取的最佳提取时间因元素及土壤特性有差异,但提取时间24h4种金属都能得到较好的提取率。重金属的螯合提取率无显著的pH依赖性。固液比对4种重金属的提取率无明显影响。沉积物重金属与螯合剂化学剂量的摩尔比增大能提高重金属的提取率。根据成本效益原则,24h提取时间、中性范围pH和大于1的螯合剂与沉积物中重金属化学剂量的摩尔比建议可作为[S,S]-乙二胺二琥珀酸提取沉积物中重金属的合适条件。

生物可降解螯合剂[S,S]-乙二胺二琥珀酸和乳酸乙酯提取土壤中重金属的研究

研究了生物可降解的有机螯合剂[S,S]-乙二胺二琥珀酸([S,S]-EDDS,简写为EDDS)和乳酸乙酯(EL)对重金属污染土壤中重金属的提取效率,并用X射线衍射(XRD)和红外光谱(FT-IR)分析了螯合剂提取对土壤理化性质的影响。结果表明:EDDS对土壤中的Cd、Cu、Pb和Zn有较高的提取率,效果比EL好;EDDS和EL混合提取的重金属提取率增加,但相比单独使用EDDS没有超过10%。FT-IR分析表明,提取前后FT-IR谱图中特征吸收频率没有显著改变,但强度有所改变。XRD分析表明,提取前后土壤晶格结构发生明显的变化,螯合剂提取改变了土壤微观结构。

乙二胺二琥珀酸和柠檬酸对黑土中外源重金属的活化效应

通过解吸实验和小麦盆栽实验，研究了生物可降解有机配体乙二胺二琥珀酸（EDDS）、柠檬酸（CIT）对黑土中外源Cu、Cd、Zn和Pb的活化效应。不同浓度EDDS、CIT对黑土中外源重金属解吸实验表明，EDDS对黑土中外源Cu、CA、Zn和Pb的解吸远高于CIT。重金属／EDDS摩尔比为1：1时，4种重金属的解吸率在50．8％～69．2％。小麦盆栽实验表明，EDDS为5mmol／kg时，对小麦幼苗茎叶和根系中重金属含量影响较大，明显导致小麦幼苗茎叶和根系中CA、Cu、Pb和Zn的富集量增加。EDDS处理组Cd、Cu、Pb和Zn的茎叶富集系数远高于对照组和CIT处理组。随时间的增加，EDDS处理缰和CIT处理组重金属的根系富集量均增加，但对照组和CIT处理组大部分重金属14d茎叶富集量略低于7d茎叶富集量。因此，EDDS对黑土中外源重金属有较强的解吸和活化能力，可以较大程度地强化小麦幼苗根系对黑土中外源CA、Cu、Pb和Zn的吸收并诱导这些重金属由根系向茎叶迂移。

重金属胁迫下乙二胺二琥珀酸对植物生长的影响

许多研究表明,植物联合化学修复重金属污染土壤能有效提高修复速率,但在联合修复对植物生长的影响方面关注甚少。为探究联合修复时植物的生长情况,以高羊茅(Festuca arunclinacea)和黑麦草(Lolium perenne)为材料,分别于添加200 mg/kg铅、50 mg/kg镉模拟的污染土壤中进行盆栽试验,施加相同浓度梯度乙二胺二琥珀酸(EDDS),测定植物幼苗株高、含水量、叶绿素含量、可溶性蛋白(SP)含量、丙二醛(MDA)含量、过氧化物酶(POD)活性、超氧化物歧化酶(SOD)活性等生理特征,得出最佳EDDS施用浓度,以改善修复过程中植物的健康状况,进而提高植物对重金属污染土壤的修复效率。结果表明,在单一铅、镉胁迫下,施加3 mmol/kg EDDS对植物的生长影响最小,可保证植物长期稳定的修复效果,提高修复效率。

Fe(Ⅲ)-(S,S)-乙二胺-N,N'-二琥珀酸体系中Cr(Ⅵ)的紫外光还原

将易生物降解的天然螯合剂乙二胺-N,N’-二琥珀酸(EDDS)与Fe(Ⅲ)结合形成Fe(Ⅲ)-EDDS体系并用于处理水中Cr(Ⅵ).在紫外光照射下利用该体系对Cr(Ⅵ)进行光还原,考察了溶液p H值、Fe(Ⅲ)-EDDS和Cr(Ⅵ)的初始浓度对Cr(Ⅵ)去除率的影响.结果表明,UV/Fe(Ⅲ)-EDDS体系对Cr(Ⅵ)有光还原作用,且紫外光是反应进行的必要条件.在p H为3.0~8.0的范围内,反应顺利进行,且溶液的p H值越小,Cr(Ⅵ)的还原效果越好,去除率越高.Fe(Ⅲ)-EDDS浓度的增加对Cr(Ⅵ)还原有促进作用,Fe(Ⅲ)-EDDS浓度在0.10~0.30 mmol·L-1之间时,随着Fe(Ⅲ)-EDDS浓度的增大,Cr(Ⅵ)的还原率增大;当溶液中Fe(Ⅲ)-EDDS浓度不变,Cr(Ⅵ)浓度在5~20 mg·L-1之间时,Cr(Ⅵ)的去除率随其浓度的增加而降低.

螯合诱导植物修复中污染土壤的重金属淋滤行为

采用土柱淋滤试验,研究乙二胺二琥珀酸(EDDS)和乙二胺四乙酸(EDTA)诱导植物修复过程中的土壤重金属淋滤行为,同时比较了香根草(Vetiveria zizanioidesL.)和玉米(Zea maysL.)在减少重金属淋滤方面的作用。结果表明,在25 d内经过480 mm降雨的淋洗,EDDS处理的土柱(80 cm土层)没有出现重金属的淋滤;而EDTA明显导致表层土壤重金属向下层土壤迁移,该迁移行为与降水量的大小、种植植物与否关系密切。香根草和玉米可明显延缓EDTA引起的土壤重金属向下层土壤的淋滤,且香根草的延缓效果好于玉米。上述结果表明,EDDS诱导的高生物量植物修复是相对安全的,而使用EDTA需要考虑当地的降水条件。

EDDS对Cd、Pb污染下荻生长、重金属积累及修复土壤能力的影响

为初步探明荻与EDDS联合修复重金属污染土壤的可行性,采用盆栽试验,以轻微Cd、Pb污染土壤为培养基质,研究不同添加量[0(对照)、1、3、5 mmol/kg]的乙二胺二琥珀酸(EDDS)对荻生长,Cd、Pb积累及污染土壤修复能力的影响。结果表明:在Cd、Pb污染下,添加EDDS处理荻的光合色素含量、株高和干质量与对照相比总体上均无显著差异,总体上光合色素以5 mmol/kg EDDS处理较好,株高和干质量以3 mmol/kg EDDS处理较好。在Cd污染下,随着EDDS添加量增加,荻地上部、根部Cd含量和富集系数均呈现出先增加后降低的趋势,且均在1 mmol/kg EDDS处理时达到峰值,分别较对照显著提高72.8%、15.4%和73.6%、15.4%,3 mmol/kg EDDS处理次之;Cd转运系数持续增加,且添加EDDS处理均显著高于对照;植株的Cd总积累量呈先增加后减小的趋势,在3 mmol/kg处理时达峰值,较对照显著提高44.2%;添加EDDS处理的Cd转运量系数均高于对照,以5 mmol/kg处理最高;荻对Cd污染土壤的修复效率以3 mmol/kg EDDS处理最高,较对照显著提高44.2%。在Pb污染下,地上部Pb含量和富集系数以5 mmol/kg EDDS处理较大,但与对照无显著差异;根部Pb含量和富集系数在5 mmol/kg EDDS处理时最大,分别较对照显著提高37.5%和35.3%;随着EDDS添加量增加,地上部、根部及总的Pb积累量均表现出先降低后增加的变化趋势,以5 mmol/kg EDDS处理最高,分别较对照提高9.4%、56.7%、46.6%,但差异不显著;荻对Pb污染土壤的修复效率也随着EDDS添加量增加表现出先降低后增加的变化趋势,在5 mmol/kg EDDS处理时最大,较对照提高45.2%,差异不显著。综合分析,在Cd污染下,以3 mmol/kg EDDS处理荻对Cd的富集、积累及土壤修复效果最好;在Pb污染下,以5 mmol/kg EDDS处理荻对Pb积累及土壤修复效果较好,但是效果不是很明显,故EDDS与荻联用修复轻微Cd污染土壤的潜力较大。

EDDS处理对硒胁迫下彩叶草根系FTIR-ATR、SEM-EDXS特征及生理特性的影响

为了解乙二胺二琥珀酸(EDDS)诱导植物耐受硒(Se)胁迫的生理机制,以彩叶草(Coleus blumei)为材料,采用营养液培养的方法、借助傅里叶变换-衰减全反射红外光谱(FTIR-ATR)和扫描电子显微镜-X-射线能量色散谱(SEM-EDXS)分析方法及生理指标的变化,研究1.0 mg/L Se胁迫条件下添加0、0.5、1.0、1.5、2.5、5.0 mmol/L EDDS对彩叶草根系化学成分变化的影响。利用FTIR-ATR图谱分析发现,随着EDDS处理浓度的提高,彩叶草根系透射峰所对应峰形基本不变,而参与Se吸附的基团如羟基、酰胺基和指纹区等的透射峰发生了不同程度的位移。FTIR-ATR的特征峰与彩叶草根系响应Se胁迫的各生理指标变化趋势基本一致,且FTIR-ATR比传统的生理指标测定更敏感、便捷。SEM-EDXS扫描还发现随着EDDS处理浓度的升高,根系中K、Mg、Fe、Si等元素的含量升高,而营养元素Ca含量降低。该研究结果可为深入了解EDDS处理下彩叶草对Se胁迫的响应机理提供科学依据。

多相Fenton氧化-沉淀法处理2,3-二羟基琥珀酸铜废水

针对工业废水中难以去除的络合态重金属,采用自制的负载型FeSO4/HS为催化剂,用Fenton-like氧化2,3-二羟基琥珀酸铜废水,并将游离出来的铜加碱沉淀除去。研究发现,当2<pH<3,H2O2为25 mmol/L时负载型FeSO4/HS催化的催化活性最高。当H2O2分3次等量投加时获得最高COD和铜去除率。催化剂的活性随降解次数的增加而缓慢下降,可以通过补加亚铁的方法消除,亚铁补加量在0.4 mg/L时效果最好,补加后催化剂的催化活性具有较好的持续性。

ZVI/EDDS/Air体系降解水中2,4-二氯酚的研究

建立零价铁(ZVI)、乙二胺二琥珀酸(EDDS)和曝气三者组成的类Fenton(ZVI/EDDS/Air)处理体系,考察了初始EDDS浓度、铁粉投加量、曝气速率、2,4-二氯酚(2,4-DCP)浓度、初始pH以及反应温度等对水溶液中2,4-DCP降解的影响.结果表明,该体系能有效降解2,4-DCP,并且其降解规律符合准一级动力学方程.在2,4-DCP质量浓度100 mg·L-1、EDDS浓度0.80 mmol.L-1、铁粉投加量20 g·L-1、曝气速率为2 L.(min.L)-1的最佳实验条件下室温反应1 h,2,4-DCP的降解率达到99%.ZVI/EDDS/Air体系对氯酚的降解较ZVI/EDTA/Air体系具有环境友好、反应条件温和,而且对2,4-DCP的降解效果好等优点.

光谱法研究聚酰胺-胺型树枝状高分子与DNA的相互作用

应用溴化乙锭(EB)为探针,通过紫外-可见吸收光谱、荧光光谱,并结合红外显微镜技术以及圆二色谱等方法研究了以乙二胺为核的聚酰胺-胺型(PAMAM)树枝状高分子与鱼精DNA的相互作用.结果表明,PAMAM树枝状高分子能够与鱼精DNA形成结构稳定的复合物,而且这种复合物的形成能够诱导DNA二级结构发生变化,从而降低EB与DNA的结合程度.由Scatchard模型研究G5PAMAM树枝状高分子与鱼精DNA的相互作用,我们得到二者的结合常数为2.53×104mol/L?1.

EDDS对土壤铜镉有效性及蓖麻吸收转运的影响

为探究螯合剂对植物吸收重金属的影响,以蓖麻(Ricinus communis L.)为供试植物,通过土培和盆栽试验,研究不同含量乙二胺二琥珀酸(EDDS)对土壤中铜镉形态和植物吸收、转运的影响.结果表明,EDDS显著增加了土壤有效态铜和镉含量,培养15 d时,增幅分别为43.01%~103.55%和51.78%~69.43%,同时促进了可还原态铜向弱酸提取态转化,增加了土壤铜的移动性.EDDS促进了蓖麻对铜的吸收、转运与富集.EDDS 2.5和EDDS 5.0处理时,地上部铜含量是对照的4.88倍和16.65倍(P<0.05),根部是对照的2.89倍和3.60倍(P<0.05),铜转运系数显著提高了72.73%和381.82%.EDDS 5.0处理时,蓖麻地上部和根部的铜提取量分别是对照处理的14.08倍和2.16倍,总铜提取量是对照处理的4.70倍(P<0.05).此外,EDDS显著增加了蓖麻镉含量,EDDS 2.5处理时,地上部和根部分别增加了15.15%和57.42%,蓖麻总镉提取量显著提高了13.44%.综上可知,EDDS能增加土壤铜镉的有效性,促进蓖麻对铜镉的吸收,提高蓖麻的修复效率,其中5.0 mmol·kg^(-1)EDDS更有利于蓖麻对铜的提取,而2.5 mmol·kg^(-1)EDDS处理对镉的提取有较高的增加效果.