Půda je jedním ze zdrojů, na které se lidé spoléhají při přežití, a je základem důležitých složek životního prostředí. V procesu přeměny přírody, zejména s rychlým rozvojem průmyslu a rozšiřováním světového obchodu, dosáhl chemický průmysl rychlého rozvoje. Následně jsou škody na životním prostředí způsobené chemickým znečištěním stále závažnější. Problém znečištění půdy těžkými kovy se stal obzvláště významným. V zahraničí bolest kostí způsobená nadměrnou hladinou kadmia a nemoc Minamata způsobená nadměrnou hladinou rtuti přímo ohrožují lidské životy a zdravotní bezpečnost. „Incident kadmiové rýže Hunan“, ke kterému došlo kolem roku 2013 v čínském Guangdongu, také vyvolal poplach pro lidi. Dne 28. května 2016 Státní rada implementovala „Akční plán prevence a kontroly znečištění půdy“ (článek 10), který výslovně stanovil, že kontrola znečištění a sanace by měly být prováděny za účelem zlepšení kvality regionálního půdního prostředí. Zejména v oblastech se znečištěním půdy těžkými kovy, jako je město Taizhou v provincii Zhejiang, město Huangshi v provincii Hubei, město Changde v provincii Hunan, město Shaoguan v provincii Guangdong, město Hechi v autonomní oblasti Guangxi Zhuang a město Tongren v provincii Guizhou, měly by být stanoveny prioritní oblasti. Plně se ujmout vedoucí úlohy vlády, zřídit zvláštní fondy pro prevenci a kontrolu znečištění půdy centrálními a místními vládami na všech úrovních a zvýšit podporu prevence a kontroly znečištění půdy. Od 90. let 20. století dosáhly zelené chemikálie a související technologie velkého pokroku v léčbě znečištění půdy těžkými kovy, s významným výzkumem souvisejícím s deriváty kyseliny asparagové, kyseliny polyasparagové (PASP) a kyseliny iminodisukcinové (IDHA).

1. Biomimetické syntetické chemikálie - PASP

PASP je ve vodě rozpustný syntetický protein, který se přirozeně vyskytuje v hlenu mořských měkkýšů, jako jsou ústřice. PASP struktura je bez četných karboxylových a aminoskupin, s asymetrickými α、β Dvě konfigurace, všestranný a ekologicky šetrný multifunkční biopolymerní materiál se širokou škálou aplikací. Široce se používá pro doplnění výživy rostlin, zvýšení účinnosti hnojiv, inhibici rozptýleného vodního kamene v průmyslu úpravy vody, ošetření těžkých kovů v půdě atd. V mnoha oblastech použití PASP podporuje růst plodin. To nejdůležitější. Vzhledem k jedinečné funkci PASP chelatující a dispergující kovové ionty je použití solí kyseliny polyasparagové při léčbě znečištění půdy těžkými kovy stále více ceněno mnoha výzkumníky. V současné době se výzkum solí kyseliny polyasparagové v této oblasti zaměřuje především na chemické a biologické metody čištění.

1.1 Zákon o chemickém zpracování

Metoda chemické úpravy znečištění těžkými kovy v půdě PASP se týká způsobu využití vlastností iontů kovů chelatujících PASP, jejich kombinování s ionty těžkých kovů a poté použití metod vyluhování nebo extrakce k oddělení chelátů těžkých kovů PASP z půdy, čímž odstranění těžkých kovů z půdy. Když se PASP používá pro kontrolu znečištění půdy těžkými kovy, je méně ovlivněn pH prostředím. Výzkum Cao Zhenyu ukazuje, že když je PASP aplikován na oscilační vyluhování kontaminované půdy, rychlost odstraňování těžkých kovů solí kyseliny polyasparagové je vyšší v prostředí s nižším pH, zejména při pH 1. Ve studii o těžkých kovech v kalu z V čistírně odpadních vod Taopu v Šanghaji výzkumníci zjistili, že PASP má dobrý extrakční výkon pro různé těžké kovy v kalu při střední kyselosti. Vědci však mají různé názory na typy těžkých kovů, které mohou být aktivovány pomocí PASP, ale mohou prokázat bohatost jejich typů chelátových těžkých kovů z boční perspektivy. Zhang Hua zjistil, že spoluprací s peroxidem vodíku může PASP z kalu účinně extrahovat Zn, Ni, Cu a také nějaké Cd a Cr. Fang Yifeng a kol. výzkumem bylo zjištěno, že PASP má dobrý extrakční účinek na ionty těžkých kovů Cd, přičemž rychlost extrakce přesahuje 50 %, a čím vyšší je množství použitého PASP, tím lepší je extrakční účinek. Wen Dongdong věří, že PASP může účinně odstraňovat Pb z půdy, ale jeho účinek na zvýšení odstranění Cu a Cr není významný; Hlavním důvodem tohoto závěru je, že PASP podporuje transformaci těžkých kovových forem Cu a Cr v půdě, což má za následek špatnou mobilitu a ovlivňuje její extrakční účinnost.

1.2 Zákon o biologické správě

Metoda biologického čištění těžkých kovů v půdě PASP se týká použití PASP jako pomocného prostředku pro biologické čištění znečištění těžkými kovy v půdě. Využitím regulačního účinku PASP na biologické enzymy v plodině nebo zlepšujícího účinku PASP na půdu se PASP může kombinovat s kovovými ionty, jako je Fe, Zn, Mn v půdě za vzniku exogenních biologických enzymů pro plodiny, čímž podporuje zlepšení To znamená, že se jedná o způsob kontroly těžkých kovů v půdě. Jako široce používané synergické činidlo v Číně má PASP nezpochybnitelný účinek na růst plodin, což poskytuje inspiraci pro výzkumníky ve výzkumu zpracování těžkých kovů.

Výzkum Xu Li ukazuje, že PASP může podporovat růst vetiverové trávy, zvýšit obsah chlorofylu v vetiverové trávě, posílit fotosyntézu rostlin, zejména za podmínek nízké koncentrace Cu. PASP může podporovat růst vetiverové trávy a do určité míry zmírnit poškození tkáně vetiverové trávy Cu. Zhang Xin a kol. zjistili, že v určitém koncentračním rozmezí se aktivační schopnost PASP pro Pb a Cd zvyšuje se zvyšováním koncentrace PASP; Zároveň bylo při pokusech v nádobách zjištěno, že PASP má významný posilující účinek na sanaci půdy kontaminované těžkými kovy kukuřicí. Xu Weiwei a kol. věří, že sdílení PASP a FeCl3 má dobrý vliv na znečištění Cd a na rozdíl od jiných chemických látek může použití PASP výrazně zlepšit růst biomasy plodin. Dou Qiaohui zjistil, že při stresu Cu a Cd může aplikace soli kyseliny polyasparagové v rajčatech nejen vyvážit výživu rostlin, zlepšit aktivitu enzymů v organismech, podpořit růst plodin, ale také zlepšit kvalitu rajčat, snížit vstřebatelný obsah Cu a Cd, což je výhodné pro řízení znečištění půdy těžkými kovy. 

2. Zelené chelatační činidlo - IDHA

Chelatační činidla jsou jednou z nejpoužívanějších chemikálií, která pokrývá téměř všechna průmyslová odvětví, jako je farmaceutický, chemický, textilní, denní chemikálie, papírenský průmysl, potravinářství, kůže, gumárenství, zemědělství, ropná pole, těžba, zpracování půdy atd. Tradiční chelatační činidla především zahrnují kyselinu ethylendiamintetraoctovou a její soli (EDTA), kyselinu hypoaminotrioctovou a její soli (NTA), kyselinu diethylentriaminpentaoctovou a její soli (DTPA), kyselinu citrónovou, kyselinu vinnou atd.; Mezi nimi se EDTA stala nejpoužívanějším chelatačním činidlem díky své vynikající chelatační schopnosti a vynikající cenové efektivitě. Výrobní proces EDTA je však silně znečištěný a v přirozeném prostředí se obtížně rozkládá, což může způsobit vážné znečištění životního prostředí a po aplikaci může způsobit vyplavování látek těžkých kovů do systému podzemních vod, což představuje určité riziko pro lidské zdraví. Kromě toho odpadní voda obsahující EDTA bude po vypuštění přenášet škodlivé kovy z podvodního kalu do vodního útvaru, což způsobí nová nebezpečí pro lidské a ekologické zdraví; Evropská unie proto vydala příslušné předpisy vyžadující koncentraci EDTA v řekách mezi 10 a 100 μ G/L, přičemž koncentrace 1-10 v jezeře je μ G/L nejpřísnějším požadavkem ze všech umělých sloučenin. . S posilováním povědomí o životním prostředí v tom lidé postupně začínají jednat. Směrnice EU 1999/476/ECL187/52 výslovně zakazuje použití EDTA v mnoha průmyslových odvětvích, jako je potravinářství, lékařství a textilní průmysl. Zároveň omezuje jeho použití v pracím průmyslu a postupně posiluje výzkum zelených chemikálií. Během pouhých několika let se po celém světě objevilo mnoho nových typů chemikálií s chelatačními vlastnostmi, jejichž zástupcem je IDHA. IDHA má relativně stabilní chemické vlastnosti a může si udržet dobrou stabilitu v silně kyselých a alkalických médiích. Ve srovnání s EDTA má dvě významné vlastnosti: (1) má strukturu ligandu tetrakarboxylové kyseliny, střední chelatační schopnost a je snadné dosáhnout chelace a dechelace kovových iontů. Chelatační konstanta pro obecné kovové ionty je o něco nižší než EDTA, ale některé ionty jako Cu2+ mají vyšší chelatační konstanty než EDTA; (2) Netoxický, neškodný, čistý výrobní proces, snadno biologicky odbouratelný a lze jej zcela rozložit na biologicky odbouratelné aminokyseliny a kyselinu jantarovou. V současnosti se tato chemikálie postupně uplatňuje v různých oblastech, jako je zemědělství, tisk a barvení, výroba papíru, denní chemikálie, úprava vody a znečištění těžkými kovy. Zprávy IDHA o sanaci znečištění půdy těžkými kovy se zaměřují především na biologické a chemické metody čištění.

2.1 Zákon o biologické správě

Liu Xiaona věří, že ošetření rostlin kukuřice pomocí IDHA (solí) významně zvyšuje koncentraci Cd v nadzemních částech ve srovnání se slepou kontrolou a ošetřením EDTA a také významně zlepšuje koncentraci Cu v nadzemních a kořenových částech ve srovnání se slepou kontrolou a EDTA ošetření, které pomáhá urychlit hospodaření s těžkými kovy v půdě. Tian Haoqi prostřednictvím experimentů prokázal, že IDHA (sůl) může aktivovat fixovaný As a Cd v půdě, čímž podporuje rostlinou absorpci těžkých kovů.

2.2 Zákon o chemickém zpracování

Chemická metoda čištění se vyznačuje rychlým odstraňováním těžkých kovů z kontaminované půdy, což je široce používané a může zcela vyřešit problémy. Nicméně, jak efektivně oddělit chelatační činidla od těžkých kovů a recyklovat je, je výzva.

Průběžným výzkumem vědci zjistili, že nová IDHA má potenciál vyřešit výše uvedené problémy: (1) IDHA má vysokou chelatační účinnost. Podle výzkumu je účinnost extrakce IDHA (sůl) pro Cd v elektrárenském kalu za určitých podmínek 68 %. Současně se za podmínky přidání 1,2% kyseliny fosforečné výrazně zlepšuje účinnost extrakce IDHA pro Cu a Ni v kalu, přičemž extrakce přesahuje 90%. Duan Gaoqi výzkumem zjistil, že IDHA má dobrý účinek na odstraňování těžkých kovů v kalu z elektrárny, zvláště když je celkový molární poměr IDHA k těžkým kovům 8:1 a přidá se malé množství H3PO4, účinek odstranění je nejlepší. . (2) IDHA se snadno eluuje a dosahuje separace. Hu Xiaojun považuje IDHA za hlavní složku louhovacího roztoku šetrného k životnímu prostředí. V podmínkách neutrální půdní kyselosti má IDHA dobrou eluční schopnost pro těžké kovy v půdě, s mírou odstranění jednorázovým vyluhováním nad 90 %. Dokáže účinně vylučovat těžké kovy v půdě a zjistilo se, že IDHA může být zcela degradována mikroorganismy v životním prostředí, aniž by došlo ke znečištění. Je to ideální ekologicky šetrná louhovací látka pro sanaci půdy těžkých kovů. (3) IDHA může změnit stávající formy těžkých kovů a má potenciál zásadně vyřešit znečištění těžkými kovy. Wang Guiyin a kol. výzkumem zjistil, že IDHA může účinně odstraňovat těžké kovy z kontaminované půdy a snižovat environmentální riziko zbytkových těžkých kovů. Může snížit zbytková množství ve vodě rozpustného, ​​vyměnitelného a uhličitanově vázaného Cd, Pb a Zn v půdě. Chen Chunle a kol. také dosáhla podobných výsledků.

3. Prospekce
4.  

Ve srovnání se stávajícími půdními chelatačními činidly na bázi iontů těžkých kovů mají PASP a IDHA své jedinečné vlastnosti: (1) tyto dvě látky mají mírnou chelatační schopnost a při pozdějším zpracování se snáze oddělují od iontů těžkých kovů; (2) Tyto dvě látky se snadno rozkládají a degradovaným produktem je směs kyseliny asparagové a kyseliny maleinové, kterou mohou plodiny nebo mikroorganismy beze zbytku využít a nezpůsobí organické znečištění půdy; (3) Tyto dvě látky mají biologický podpůrný účinek a lze je použít jako pomocné prostředky pro kontrolu znečištění půdy těžkými kovy; (4) Mezi těmito dvěma látkami může být funkce chemické metody IDHA lepší než funkce biologické metody, zatímco PASP je opakem. Prostřednictvím relevantního výzkumu může kombinace různých sanačních metod účinně zlepšit účinnost kontroly znečištění těžkými kovy, jako je smíšená sanační metoda mikrobiálního sanačního prostředku a chemického sanačního prostředku, bioremediační metoda biouhelného materiálu (Yatuocao), vysoce aktivní mikrobiální zeolit sanační metoda a sanační metoda mikrobiální (Aspergillus flavus) rostlin (jílek).

Proto se autor domnívá, že kombinace výše uvedených produktů může organicky kombinovat biologické a chemické metody, což odráží nejen rychlou a efektivní povahu chemických metod, ale odráží také bezpečnost a ekologickou povahu biologických metod a může vytvořit nový forma řízení biologických chemických metod. Autor se domnívá, že o aplikaci PASP a IDHA při léčbě znečištění půdy těžkými kovy je možné se pokusit pomocí biochemické metody, což znamená, že poté, co jsou obě použity společně, může biologická účinnost PASP a účinnost chemické extrakce IDHA být využity ke společné podpoře nakládání se znečištěním těžkými kovy. Ačkoli některé zprávy uvedené v této studii jsou stále ve fázi výzkumu, s implementací příslušných předpisů v národních politikách, jako je „Půdní deset principů“ a posílením podpory, vyhlídky na používání PASP a IDHA k léčbě těžkých kovů kontaminovaná půda bude lepší a lepší.