化學改良劑(可生物降解之螯合劑)應於植生復育法

統植生復育過程是單純栽種植栽對污染土壤進行污染物的吸收、整 治，故所使用的植物為超量累積植物，但污染源並非為同種重金屬，超 量累積植物針對的重金屬只有單一種，其效果為最好，但為複合(兩種 以上)重金屬污染下，其植生復育效果有限。為了能提升值生復育的效 率，近幾年研究經由螯合劑的添加，可增加土壤中重金屬流動性並且提 升植物對重金屬之吸收及傳輸效果。在 Tassi et al (2008) 指出所謂促進 植生萃取法 (assisted phytoextraction) 為一藉由化學藥劑添加於土壤以 增加收割作物重金屬累積量之程序。 Nowack et al. (2006) 指出藉由螯 合劑強化植生復育法有兩項主要機制，一為增強土壤重金屬之移動性及 傳輸性，二為植物植體對金屬-螯合劑錯合物之吸收與轉移。添加螯合 劑改善植體萃取之效率，提昇植物吸收重金屬效率及植體根莖部位傳輸 性。螯合劑溶出及錯合重金屬之能力，可達到增加重金屬移動性以及提 升重金屬於根部與地上收割部位之傳輸，被錯合之重金屬，可被根部累 積且有效傳輸至植物之地上部位。在螯合劑有分為兩大類，分別為不可 被生物降解與可被生物降解兩種。首先是不可被收生物降解之螯合劑 EDTA (ethylenediaminetetraacetic acid , C10H16N2O8) ，為最廣泛應用於 強化植生復育之螯合劑，其強錯合力被廣泛應用於土壤整治，雖能有效

的增加重金屬移動力，但其不易生物分解之特性，可能造成地下水污染 之衍生問題。尤其在花卉來說，Gangwar et al.(2014)指出向日葵

(Helianthus annuus)添加 EDTA 及 HEDTA 人工螯合劑會使生質量下降。

而 pH 值之高低會直接影響土壤中之重金屬溶解度，也會影響溶液中重 金屬之型態與沉澱之規律性。

此外，為提升植生復育整治成效，植種選擇及重金屬土壤鍵結型態 之改變為重要取決要件。植栽能耐重金屬所造成之毒害、並且能大量吸 收重金屬及生物質量之增生率大等特性為植生復育選擇植體之必要條 件。螯合劑添加對土壤中重金屬鍵結之影響，亦係植生復育效率之一重 要因子，整治過程期間可添加生物可分解性螯合劑或有機酸以改變重金 屬與土壤間鍵結型態，進而提升植生復育之處理效益及達到防止地下水 遭受二次污染之衍生性問題。

接下來生物可分解螯合劑 EDDS(ethylenediaminedisuccinic acid, C10H13N2O8) 於近期受到關注， EDDS 易被土壤分解也產生較少有害 副產物，其與重金屬 (如 Cr、Fe、Pb、Cd、Na、Cu、Ni) 之錯合物皆 可被生物分解，惟 Hg-EDDS 錯合物由於具毒性而不被微生物所分解 (Vandevivere et al., 2001)。Yang et al. (2013)研究顯示應用 EDDS 針對分 別為黑麥草跟茼蒿兩種植物，並添加 EDDS 與空白組做對照，顯示有添 加 EDDS 有助於吸收重金屬 Cu 的累積量有增加的趨勢。Gangwar et al.(2014) 先前的研究證實，因為植物本身在環境的脅迫下會被馴化，自 體會產生生長激素用以調節對環境的影響，因此對植物本身的生長通常 有不良的後果，所以可以透過外源性地添加植物生長激素藉以減輕重金 屬的毒害 EDDS 是屬於易生物分解螯合劑，有學者指出 EDDS 於土壤半

衰期為 2.5 天，即殘存於土壤中的 EDDS 將隨時間而迅速減少(Luo et al., 2006)。Luo et al. (2005) 探討 EDDS 及 EDTA 等螯合劑添加對小麥及 豆子吸收重金 屬鉛及鎘效益之影響，結果顯示添加 EDDS 效果較 EDTA 差，其 原因為 EDDS 具生物迅速降解性，EDDS 之重金屬錯合 物之生物降解 能力，由高至低分別為 Cd > Pb > Zn > Cu，即 Cd 與 Pb 之 EDDS 錯合物被植體吸收前已被生物分解。而土壤中銅濃度為 300 mg/kg-1，添加 1.5 mmol kg-1 EDDS 吸收效果最佳；當銅濃度為 450 mg/kg-1，添加 1.5 mmol kg-1 EDTA 吸收效果最佳。於鎘濃度 為 15 mg/kg-1 時，添加 1.5 mmol kg-1 EDTA，可幫助植物對鎘之吸收

(Evangelou et al., 2007)。研究結果指出螯合劑毒性太高會降低植物生值 量，以至於減少重金屬量的累積 (Chen and Cutright，2001)。螯合劑使 用後，對某些土壤微生物與植物會產生毒害，且使用亦要考慮造成的二 次污染與回收的問題，避免土壤產生毒性 (Leštan et al., 2008)。使用人 造螯合劑易引起植物毒害、黃化、 壞疽、生質量的減少。使用天然的 APCAs (EDDS、NTA)來代替合成 APCAs(EDTA 等)，可減低對環境的 毒害。(Evangelou et al., 2007; Michael et al., 2007)。添加 5 mmol

kg-1EDTA 及 EDDS 會使白豆(P. vulgaris)出現缺綠、黑斑、 壞疽等病徴；

印度芥菜(Brassica juncea)(0.13 mmol kg-1)、玉米(Zea mays)(1.39 mmol kg-1)等之生質量減少 (Luo et al., 2005; Jiang et al., 2003; Huang et al., 1997) 。而利用菸草復育，添加 EDTA、EDDS 濃度如高於 6.25 mmol kg-，

即會使 乾重明顯下降，且 EDDS 會影響幼苗生長。(Evangelou et al., 2007)。Gao et al (2012) 於這項研究中指出利用芥菜種植於鉛、鋅的汙 染土壤中，特別的是加入螯合劑(EDTA、EDDS)於植物生長過程進行研

究，表示兩種螯合劑可顯著的增加重金屬從土壤的根部到植體的莖部的 量。但值得探討的是這兩個螯合劑導致有大約 30％以上生質量急遽的損 失，因此土壤中的總金屬量會因為芥菜的種植而減少 。Wu et al (2012) 這篇研究指出 EDDS 顯著的增加土壤溶液溶解性有機碳和 pH 值，也同 時超越原本土壤中可利用性金屬量，增加可溶性的金屬進而被植物所吸 收。Tandy et al (2006) 這篇植生復育研究指出有添加 EDDS 跟無添加 EDDS 吸收重金屬所呈現不一樣的生理特性，有添加 EDDS 會與金屬形 成複合物會以主動性的共質體運輸，會在植體的細胞間做傳遞複合物於 地上部；無添加 EDDS 會呈現植外體運輸，透過細胞間的空隙擴散重金 屬至植體內。Cestone et al(2012) 這篇研究指出 EDDS 在植生復育的效 率上扮演著很重要的腳色，因為當芥菜植體內有重金屬銅會誘使植物氧 化及造成威脅，植體透過添加 EDDS 的馴化下解決這個問題，並促進植 物體中重金屬銅由根部傳輸至冠部的效率。Vigliotta et al(2016)指出使用 EDDS 提高玉米的植物提取能力，在鋅的情況下，不影響植物健康及其 生質量，甚至使用 EDDS 植物提取銅和鋅的量為無添加的 1.5 倍，但同 時使用 EDDS 及 EDTA 效果沒單獨使用 EDDS 有效。