Глеба з'яўляецца адным з рэсурсаў, на якія чалавек спадзяецца для выжывання, і гэта аснова важных кампанентаў экалагічнага асяроддзя. У працэсе пераўтварэння прыроды, асабліва з бурным развіццём прамысловасці і пашырэннем сусветнага гандлю, хуткага развіцця дасягнула хімічная прамысловасць. У далейшым шкода навакольнаму асяроддзю, нанесеная хімічным забруджваннем, становіцца ўсё больш сур'ёзнай. Асабліва актуальнай стала праблема забруджвання глебы цяжкімі металамі. У замежных краінах боль у касцях, выкліканая празмерным узроўнем кадмію, і хвароба Мінамата, выкліканая празмерным узроўнем ртуці, непасрэдна пагражаюць жыццю і бяспецы здароўя людзей. «Інцыдэнт з кадміевым рысам Хунань», які адбыўся прыкладна ў 2013 годзе ў правінцыі Гуандун, Кітай, таксама выклікаў трывогу для людзей. 28 мая 2016 года Дзяржаўны савет прыняў «План дзеянняў па прадухіленні і кантролі забруджвання глебы» (артыкул 10), які прама прадугледжвае, што кантроль за забруджваннем і рэкультывацыя павінны праводзіцца для паляпшэння якасці рэгіянальнага глебавага асяроддзя. Асабліва ў раёнах з забруджваннем глебы цяжкімі металамі, такіх як горад Тайчжоу ў правінцыі Чжэцзян, горад Хуаншы ў правінцыі Хубэй, горад Чандэ ў правінцыі Хунань, горад Шаогуань у правінцыі Гуандун, горад Хэчы ў Гуансі-Чжуанскім аўтаномным раёне і горад Тунжэнь у правінцыі Гуйчжоу, павінны быць вызначаны прыярытэтныя напрамкі. Даць у поўнай меры кіруючую ролю ўраду, стварыць спецыяльныя фонды для прадухілення забруджвання глебы і кантролю з боку цэнтральных і мясцовых органаў улады на ўсіх узроўнях, а таксама павялічыць падтрымку працы па прадухіленні і барацьбе з забруджваннем глебы. З 1990-х гадоў экалагічна чыстыя хімікаты і звязаныя з імі тэхналогіі дасягнулі вялікага прагрэсу ў барацьбе з забруджваннем глебы цяжкімі металамі з вядомымі даследаваннямі, звязанымі з вытворнымі аспарагінавай кіслаты, поліаспарагінавай кіслаты (PASP) і імінадыянтарнай кіслаты (IDHA).

1. Біяміметычныя сінтэтычныя хімічныя рэчывы - PASP

PASP - гэта вадараспушчальны сінтэтычны бялок, які натуральным чынам змяшчаецца ў слізі марскіх малюскаў, такіх як вустрыцы. У структуры PASP адсутнічаюць шматлікія карбаксільныя і амінагрупы, асіметрычныя α、β дзве канфігурацыі, універсальны і экалагічна чысты шматфункцыянальны біяпалімерны матэрыял з шырокім спектрам прымянення. Шырока выкарыстоўваецца для падкормкі раслін, павышэння эфектыўнасці ўгнаенняў, інгібіравання рассеянага накіпу ў прамысловасці ачысткі вады, апрацоўкі глебы цяжкімі металамі і г. д. У шматлікіх сферах прымянення PASP спрыяе росту сельскагаспадарчых культур. Галоўнае. Улічваючы унікальную хелатную і дысперсійную функцыю PASP, выкарыстанне соляў поліаспарагінавай кіслаты ў лячэнні забруджвання глебы цяжкімі металамі ўсё больш цэніцца многімі даследчыкамі. У цяперашні час даследаванні соляў поліаспарагінавай кіслаты ў гэтай галіне ў асноўным сканцэнтраваны на метадах хімічнай і біялагічнай апрацоўкі.

1.1 Закон аб хімічнай апрацоўцы

Метад хімічнай ачысткі забруджвання цяжкімі металамі ў глебе PASP адносіцца да метаду выкарыстання характарыстык іёнаў металаў, якія ўтвараюць хелаты PASP, злучэння іх з іёнамі цяжкіх металаў, а затым выкарыстання метадаў вымывання або экстракцыі для аддзялення хелатаў цяжкіх металаў PASP ад глебы, такім чынам выдаленне цяжкіх металаў з глебы. Калі PASP выкарыстоўваецца для кантролю забруджвання глебы цяжкімі металамі, pH навакольнага асяроддзя менш падвяргаецца ўплыву. Даследаванне Цао Чжэнью паказвае, што калі PASP прымяняецца для апрацоўкі вагальным вымываннем забруджанай глебы, хуткасць выдалення цяжкіх металаў соллю поліаспарагінавай кіслаты вышэй у асяроддзі з больш нізкім рн, асабліва пры рн 1. У даследаванні цяжкіх металаў у шламе з На ачышчальных збудаваннях Таопу ў Шанхаі даследчыкі выявілі, што PASP мае добрую прадукцыйнасць экстракцыі розных цяжкіх металаў у асадку пры ўмеранай кіслотнасці. Тым не менш, даследчыкі маюць розныя меркаванні наконт тыпаў цяжкіх металаў, якія могуць быць актываваныя PASP, але яны могуць прадэманстраваць багацце іх хелатных тыпаў цяжкіх металаў з бакавой пункту гледжання. Чжан Хуа выявіў, што, працуючы разам з перакісам вадароду, PASP можа эфектыўна здабываць Zn, Ni, Cu, а таксама некаторыя Cd і Cr з асадка. Фан Іфэн і інш. у ходзе даследаванняў было выяўлена, што PASP мае добры эфект экстракцыі іёнаў цяжкіх металаў Cd, прычым хуткасць экстракцыі перавышае 50%, і чым большая колькасць выкарыстоўванага PASP, тым лепшы эфект экстракцыі. Вэнь Дундон лічыць, што PASP можа эфектыўна выдаляць Pb з глебы, але яго эфект узмацнення выдалення Cu і Cr не з'яўляецца значным; Асноўная прычына такой высновы заключаецца ў тым, што PASP спрыяе трансфармацыі цяжкіх металаў у формы Cu і Cr у глебе, што прыводзіць да нізкай рухомасці і ўплывае на эфектыўнасць яе экстракцыі.

1.2 Закон аб біялагічным кіраванні

Метад біялагічнай ачысткі ад забруджвання цяжкімі металамі ў глебе PASP адносіцца да выкарыстання PASP у якасці дапаможнага сродку для біялагічнай ачысткі ад забруджвання цяжкімі металамі ў глебе. Выкарыстоўваючы рэгулятарны эфект PASP на біялагічныя ферменты ў пасеве або эфект паляпшэння PASP на глебу, PASP можа спалучацца з іёнамі металаў, такімі як Fe, Zn, Mn, у глебе з адукацыяй экзагенных біялагічных ферментаў для сельскагаспадарчых культур, тым самым спрыяючы паляпшэнню ураджайнасці і якасці сельскагаспадарчых культур, а таксама павышэння паглынання цяжкіх металаў сельскагаспадарчымі раслінамі. Такім чынам, гэта метад кантролю цяжкіх металаў у глебе. У якасці шырока выкарыстоўванага сінэргічнага агента ў Кітаі PASP аказвае бясспрэчны ўплыў на рост сельскагаспадарчых культур, што служыць натхненнем для даследчыкаў, якія займаюцца апрацоўкай цяжкіх металаў.

Даследаванне Сюй Лі паказвае, што PASP можа спрыяць росту травы ветівера, павялічваць утрыманне хларафіла ў траве ветівера, узмацняць фотасінтэз раслін, асабліва ва ўмовах нізкай канцэнтрацыі Cu. PASP можа спрыяць росту травы ветівер і ў некаторай ступені палегчыць пашкоджанне Cu тканіны травы ветівер. Чжан Сінь і інш. выявілі, што ў пэўным дыяпазоне канцэнтрацый актывацыйная здольнасць PASP да Pb і Cd павялічваецца з павелічэннем канцэнтрацыі PASP; У той жа час у эксперыментах з гаршкамі было выяўлена, што PASP аказвае значнае ўзмацняльнае ўздзеянне на аднаўленне кукурузай глебы, забруджанай цяжкімі металамі. Сюй Вэйвэй і інш. лічаць, што сумеснае выкарыстанне PASP і FeCl3 добра ўплывае на забруджванне кадміем, і ў адрозненне ад іншых хімічных рэчываў, выкарыстанне апрацоўкі PASP можа значна палепшыць рост біямасы сельскагаспадарчых культур. Доу Цяохуэй выявіў, што ва ўмовах стрэсу Cu і Cd прымяненне солі поліаспарагінавай кіслаты ў памідорах можа не толькі збалансаваць харчаванне раслін, палепшыць актыўнасць ферментаў у арганізмах, спрыяць росту ўраджаю, але і палепшыць якасць таматаў, знізіць паглынальнае ўтрыманне Cu і Cd, што карысна для барацьбы з забруджваннем глебы цяжкімі металамі. 

2. Зялёны хелатирующий агент - IDHA

Хелатирующие агенты з'яўляюцца аднымі з найбольш шырока выкарыстоўваюцца хімічных рэчываў, якія ахопліваюць амаль усе галіны прамысловасці, такія як фармацэўтычная, хімічная, тэкстыльная, паўсядзённая хімія, выраб паперы, харчовая, скураная, гумавая, сельская гаспадарка, нафтавыя радовішчы, здабыча карысных выкапняў, апрацоўка глебы і г. д. Традыцыйныя хелатирующие агенты ў асноўным ўключаюць этилендиаминтетрауксусную кіслату і яе солі (EDTA), гипоаминотриуксусную кіслату і яе солі (NTA), диэтилентриаминпентауксусную кіслату і яе солі (DTPA), цытрынавую кіслату, вінную кіслату і інш.; Сярод іх ЭДТА стаў найбольш шырока выкарыстоўваным хелаціруючым агентам дзякуючы сваёй выдатнай хелаціруючай здольнасці і выдатнай эканамічнай эфектыўнасці. Тым не менш, працэс вытворчасці ЭДТА моцна забруджаны і цяжка паддаецца дэградацыі ў прыродным асяроддзі, што можа выклікаць сур'ёзнае забруджванне навакольнага асяроддзя і можа прывесці да вымывання рэчываў цяжкіх металаў у сістэму падземных вод пасля прымянення, што стварае пэўную небяспеку для здароўя чалавека. Акрамя таго, сцёкавыя воды, якія змяшчаюць ЭДТА, будуць пераносіць шкодныя металы з падводнага глею ў вадаём пасля скіду, ствараючы новыя небяспекі для здароўя чалавека і экалогіі; Такім чынам, Еўрапейскі саюз выдаў адпаведныя правілы, якія патрабуюць, каб канцэнтрацыя ЭДТА ў рэках была ад 10 да 100 мкг/л, прычым канцэнтрацыя 1-10 мкг/л у возеры з'яўляецца самым строгім патрабаваннем сярод усіх штучных злучэнняў. . З узмацненнем экалагічнай свядомасці людзі паступова пачынаюць прымаць меры па гэтым пытанні. Дырэктыва ЕС 1999/476/ECL187/52 відавочна забараняе выкарыстанне ЭДТА ў розных галінах прамысловасці, такіх як харчовая, медыцынская і тэкстыльная. У той жа час ён абмяжоўвае яго выкарыстанне ў мыйнай прамысловасці і паступова ўзмацняе даследаванні зялёных хімікатаў. Усяго за некалькі гадоў ва ўсім свеце з'явілася шмат новых тыпаў хімічных рэчываў з хелатнымі ўласцівасцямі, прадстаўніком якіх з'яўляецца IDHA. IDHA мае адносна стабільныя хімічныя ўласцівасці і можа падтрымліваць добрую стабільнасць у моцных кіслотах і шчолачах. У параўнанні з ЭДТА ён мае дзве прыкметныя характарыстыкі: (1) ён мае структуру ліганда тэтракарбонавай кіслаты, умераную хелатную здольнасць і лёгка дасягае хелатирования і дэхелаціравання іёнаў металаў. Канстанта хелаціравання для агульных іёнаў металаў крыху ніжэйшая, чым ЭДТА, але некаторыя іёны, такія як Cu2+, маюць больш высокія канстанты хелаціравання, чым ЭДТА; (2) Не таксічны, бясшкодны, чысты працэс вытворчасці, лёгка біяраскладальны і можа цалкам раскладацца на біяраскладальныя амінакіслоты і бурштынавую кіслату. У цяперашні час гэта хімічнае рэчыва паступова прымяняецца ў розных галінах, такіх як сельская гаспадарка, друк і фарбаванне, выраб паперы, штодзённыя хімікаты, ачыстка вады і забруджванне цяжкімі металамі. Справаздачы IDHA аб ліквідацыі забруджвання глебы цяжкімі металамі ў асноўным сканцэнтраваны на біялагічных і хімічных метадах ачысткі.

2.1 Закон аб біялагічным кіраванні

Лю Сяона лічыць, што апрацоўка раслін кукурузы IDHA (соллю) значна павялічвае канцэнтрацыю Cd у надземных частках у параўнанні з пустым кантролем і апрацоўкай ЭДТА, а таксама значна паляпшае канцэнтрацыю Cu ў надземнай і каранёвай частках у параўнанні з пустым кантролем і ЭДТА. лячэнне, якое дапамагае паскорыць кіраванне цяжкімі металамі ў глебе. Tian Haoqi прадэманстраваў з дапамогай эксперыментаў, што IDHA (соль) можа актываваць фіксаваныя As і Cd у глебе, спрыяючы паглынанню раслінамі цяжкіх металаў.

2.2 Закон аб хімічнай апрацоўцы

Метад хімічнай апрацоўкі мае характарыстыку хуткага выдалення цяжкіх металаў з забруджанай глебы, што шырока выкарыстоўваецца і можа цалкам вырашыць праблемы. Аднак, як эфектыўна аддзяліць хелатирующие агенты ад цяжкіх металаў і перапрацаваць іх з'яўляецца праблемай.

Дзякуючы пастаянным даследаванням, даследчыкі выявілі, што новы IDHA мае патэнцыял для вырашэння вышэйзгаданых праблем: (1) IDHA мае высокую эфектыўнасць хелаціравання. Згодна з даследаваннямі, эфектыўнасць экстракцыі IDHA (солі) для Cd у асадку электрастанцыі пры пэўных умовах складае 68%. У той жа час, пры ўмове дадання 1,2% фосфарнай кіслаты, эфектыўнасць экстракцыі IDHA для Cu і Ni ў глеі значна паляпшаецца, з хуткасцю экстракцыі, якая перавышае 90%. У ходзе даследаванняў Дуань Гаоцы выявіў, што IDHA аказвае добры эфект выдалення цяжкіх металаў у асадку электрастанцыі, асабліва калі агульнае малярнае суадносіны IDHA да цяжкіх металаў складае 8:1 і дадаецца невялікая колькасць H3PO4, эфект выдалення найлепшы . (2) IDHA лёгка элюировать і дасягнуць падзелу. Ху Сяоцзюнь лічыць IDHA галоўным кампанентам экалагічна чыстага раствора для вымывання. Ва ўмовах нейтральнай кіслотнасці глебы IDHA мае добрую здольнасць элюіраваць цяжкія металы ў глебе з хуткасцю выдалення пры аднаразовым вымыванні вышэй за 90%. Ён можа эфектыўна вымываць цяжкія металы ў глебе і выявіў, што IDHA можа цалкам расшчапляцца мікраарганізмамі ў навакольным асяроддзі, не выклікаючы забруджвання. Гэта ідэальнае экалагічна чыстае рэчыва для вымывання глебы з цяжкіх металаў. (3) IDHA можа змяніць існуючыя формы цяжкіх металаў і мае патэнцыял для фундаментальнага вырашэння праблемы забруджвання цяжкімі металамі. Ван Гуйінь і інш. дзякуючы даследаванням было ўстаноўлена, што IDHA можа эфектыўна выдаляць цяжкія металы з забруджанай глебы і зніжаць экалагічны рызыка рэшткавых цяжкіх металаў. Гэта можа паменшыць рэшткавую колькасць вадараспушчальных, абменных і звязаных з карбанатамі Cd, Pb і Zn у глебе. Чэнь Чуньле і інш. таксама атрымалі падобныя вынікі.

3. Разведка
4.  

У параўнанні з існуючымі хелатообразующими агентамі для іёнаў цяжкіх металаў у глебе, PASP і IDHA маюць свае унікальныя характарыстыкі: (1) гэтыя два рэчывы маюць умераную хелатную здольнасць і іх лягчэй аддзяліць ад іёнаў цяжкіх металаў пры наступнай апрацоўцы; (2) Гэтыя два рэчывы лёгка расшчапляюцца, а прадукт дэградацыі ўяўляе сабой сумесь аспарагінавай кіслаты і малеінавай кіслаты, якія могуць выкарыстоўвацца культурамі або мікраарганізмамі без рэшткаў і не будуць выклікаць арганічнае забруджванне глебы; (3) Гэтыя два рэчывы валодаюць біялагічным стымулюючым дзеяннем і могуць быць выкарыстаны ў якасці дапаможных сродкаў для кантролю забруджвання глебы цяжкімі металамі; (4) Сярод гэтых двух рэчываў функцыя хімічнага метаду IDHA можа пераўзыходзіць функцыю біялагічнага метаду, а PASP - наадварот. Дзякуючы адпаведным даследаванням, камбінацыя розных метадаў рэабілітацыі можа эфектыўна павысіць эфектыўнасць кантролю забруджвання цяжкімі металамі, такіх як змешаны метад рэабілітацыі з выкарыстаннем мікробнага рэабілітацыйнага агента і хімічнага рэабілітацыйнага агента, метад біярэмедыяцыі біявугля (Yatuocao), высокаактыўны мікробны цэаліт метад рэабілітацыі і метад рэабілітацыі мікробнай (Aspergillus flavus) расліны (райграс).

Такім чынам, аўтар лічыць, што спалучэнне вышэйпералічаных прадуктаў можа арганічна спалучаць біялагічныя і хімічныя метады, што не толькі адлюстроўвае хуткі і эфектыўны характар ​​хімічных метадаў, але таксама адлюстроўвае бяспеку і экалагічна чысты характар ​​біялагічных метадаў, і можа сфармаваць новы форма кіравання для біялагічных хімічных метадаў. Аўтар лічыць, што прымяненне PASP і IDHA для лячэння забруджвання глебы цяжкімі металамі можа быць зроблена з дапамогай біяхімічнага метаду, што азначае, што пасля іх сумеснага выкарыстання біялагічная эфектыўнасць PASP і эфектыўнасць хімічнай экстракцыі IDHA могуць выкарыстоўвацца для сумеснай барацьбы з забруджваннем цяжкімі металамі. Нягледзячы на ​​тое, што некаторыя справаздачы, згаданыя ў гэтым даследаванні, усё яшчэ знаходзяцца на стадыі даследавання, з увядзеннем у нацыянальную палітыку адпаведных правілаў, такіх як "Дзесяць прынцыпаў глебы", і ўзмацненне падтрымкі, перспектывы выкарыстання PASP і IDHA для лячэння цяжкіх металаў забруджаная глеба будзе станавіцца ўсё лепш і лепш.