Jord er en af ​​de ressourcer, som mennesker er afhængige af for at overleve, og det er grundlaget for det økologiske miljø vigtige komponenter. I processen med at transformere naturen, især med den hurtige udvikling af industrien og udvidelsen af ​​den globale handel, har den kemiske industri opnået en hurtig udvikling. Efterfølgende er miljøskaderne forårsaget af kemisk forurening blevet stadig mere alvorlige. Problemet med tungmetalforurening i jord er blevet særligt fremtrædende. I fremmede lande truer knoglesmerter forårsaget af for høje cadmiumniveauer og Minamata-sygdom forårsaget af for høje kviksølvniveauer direkte menneskers liv og sundhed. "Hunan Cadmium Rice Incidenten", der fandt sted omkring 2013 i Guangdong, Kina, slog også alarm for folk. Statsrådet gennemførte den 28. maj 2016 "Handlingsplanen til forebyggelse og bekæmpelse af jordforurening" (artikel 10), som udtrykkeligt foreskrev, at forureningsbekæmpelse og oprensning skulle udføres for at forbedre kvaliteten af ​​det regionale jordmiljø. Især i områder med tungmetal jordforurening, såsom Taizhou City i Zhejiang-provinsen, Huangshi City i Hubei-provinsen, Changde City i Hunan-provinsen, Shaoguan City i Guangdong-provinsen, Hechi City i Guangxi Zhuang Autonome Region, og Tongren City i Guizhou-provinsen, prioriterede områder bør etableres. Giv fuldt ud spil til regeringens ledende rolle, etablere særlige fonde til forebyggelse og kontrol af jordforurening fra de centrale og lokale myndigheder på alle niveauer, og øge støtten til forebyggelse og kontrol af jordforureningsarbejde. Siden 1990'erne har grønne kemikalier og relaterede teknologier gjort store fremskridt i behandlingen af ​​tungmetalforurening i jord, med fremtrædende forskning relateret til derivaterne af asparaginsyre, polyasparaginsyre (PASP) og iminodiravsyre (IDHA).

1. Biomimetiske syntetiske kemikalier - PASP

PASP er et vandopløseligt syntetisk protein, der naturligt findes i slim af marine skaldyr såsom østers. PASP-strukturen er fri for adskillige carboxyl- og aminogrupper, med asymmetriske α、β-to-konfigurationer, et alsidigt og miljøvenligt multifunktionelt biopolymermateriale med en bred vifte af anvendelser. Udbredt til plantenæringstilskud, forbedring af gødningseffektivitet, hæmning af spredt kedelsten i vandbehandlingsindustrien, jordbehandling af tungmetal osv. I adskillige anvendelsesområder fremmer PASP afgrødevækst. Mest vigtigt. I betragtning af PASP's unikke chelaterende og dispergerende metalionfunktion, værdsættes brugen af ​​polyasparaginsyresalte i behandlingen af ​​jordens tungmetalforurening i stigende grad af mange forskere. På nuværende tidspunkt fokuserer forskningen i polyasparaginsyresalte på dette område hovedsageligt på kemiske og biologiske behandlingsmetoder.

1.1 Lov om kemisk behandling

Den kemiske behandlingsmetode for tungmetalforurening i PASP-jord refererer til metoden til at udnytte egenskaberne ved PASP-chelaterende metalioner, kombinere dem med tungmetalioner og derefter bruge udvasknings- eller ekstraktionsmetoder til at adskille PASP tungmetalchelater fra jorden, hvorved fjernelse af tungmetaller fra jorden. Når PASP bruges til jordforureningskontrol med tungmetal, er det mindre påvirket af miljøets pH. Cao Zhenyus forskning viser, at når PASP anvendes til den oscillerende udvaskningsbehandling af forurenet jord, er fjernelseshastigheden af ​​tungmetaller med polyasparaginsyresalt højere i et miljø med lavere pH, især ved pH 1. I en undersøgelse af tungmetaller i slam fra Taopu spildevandsbehandlingsanlæg i Shanghai fandt forskere ud af, at PASP har en god udvindingsydelse for forskellige tungmetaller i slam ved moderat surhed. Forskere har dog forskellige meninger om de typer tungmetaller, der kan aktiveres af PASP, men de kan demonstrere rigdommen af ​​deres chelaterede tungmetaltyper fra et sideperspektiv. Zhang Hua fandt ud af, at PASP ved at arbejde sammen med hydrogenperoxid effektivt kan udvinde Zn, Ni, Cu samt noget Cd og Cr fra slammet. Fang Yifeng et al. fundet gennem forskning, at PASP har en god ekstraktionseffekt på tungmetalioner Cd, med ekstraktionshastigheder på over 50%, og jo højere mængde PASP der bruges, jo bedre ekstraktionseffekt. Wen Dongdong mener, at PASP effektivt kan fjerne Pb fra jord, men dets forstærkende effekt på Cu- og Cr-fjernelse er ikke signifikant; Hovedårsagen til denne konklusion er, at PASP fremmer omdannelsen af ​​tungmetal Cu- og Cr-former i jord, hvilket resulterer i dårlig mobilitet og påvirker dets ekstraktionseffektivitet.

1.2 Lov om biologisk forvaltning

Den biologiske behandlingsmetode for tungmetalforurening i PASP-jord refererer til anvendelse af PASP som et hjælpemiddel til biologisk behandling af tungmetalforurening i jord. Ved at udnytte PASP's regulerende effekt på biologiske enzymer i afgrøden eller PASP's forbedrende effekt på jord, kan PASP kombineres med metalioner som Fe, Zn, Mn i jorden for at danne eksogene biologiske enzymer til afgrøder og derved fremme forbedringen af afgrødeudbytte og kvalitet, og øge afgrødernes optagelse af tungmetaller. Det er således en metode til at kontrollere tungmetaller i jorden. Som et udbredt synergistisk middel i Kina har PASP en ubestridelig effekt på afgrødevækst, hvilket giver inspiration til forskere inden for tungmetalbehandlingsforskning.

Xu Lis forskning viser, at PASP kan fremme væksten af ​​vetivergræs, øge klorofylindholdet i vetivergræs, styrke planternes fotosyntese, især under lave koncentrationer af Cu-forhold. PASP kan fremme vetivergræsvækst og til en vis grad afhjælpe skaden af ​​Cu på vetivergræsvæv. Zhang Xin et al. fandt, at inden for et bestemt koncentrationsområde øges aktiveringsevnen af ​​PASP for Pb og Cd med stigningen i PASP-koncentrationen; Samtidig blev det i potteforsøg fundet, at PASP har en væsentlig styrkende effekt på oprensning af tungmetalforurenet jord med majs. Xu Weiwei et al. mener, at deling af PASP og FeCl3 har en god effekt på Cd-forurening, og i modsætning til andre kemiske midler kan brugen af ​​PASP-behandling forbedre afgrødebiomassevæksten markant. Dou Qiaohui fandt ud af, at under Cu- og Cd-stress kan anvendelsen af ​​polyasparaginsyresalt i tomater ikke kun balancere planteernæring, forbedre enzymaktiviteten i organismer, fremme afgrødevækst, men også forbedre tomatkvaliteten, reducere det absorberbare indhold af Cu og Cd, hvilket er gavnligt for håndteringen af ​​jordens tungmetalforurening. 

2. Grønt chelateringsmiddel - IDHA

Chelaterende midler er et af de mest udbredte kemikalier, der dækker næsten alle industrier såsom lægemidler, kemikalier, tekstiler, daglige kemikalier, papirfremstilling, fødevarer, læder, gummi, landbrug, oliefelter, minedrift, jordbehandling osv. Traditionelle chelateringsmidler hovedsageligt omfatter ethylendiamintetraeddikesyre og dens salte (EDTA), hypoaminotrieddikesyre og dens salte (NTA), diethylentriaminpentaeddikesyre og dens salte (DTPA), citronsyre, vinsyre, etc; Blandt dem er EDTA blevet det mest udbredte chelateringsmiddel på grund af dets fremragende chelateringsevne og fremragende omkostningseffektivitet. EDTA-produktionsprocessen er dog stærkt forurenet og svær at nedbryde i det naturlige miljø, hvilket kan forårsage alvorlig miljøforurening og kan forårsage udvaskning af tungmetalstoffer i grundvandssystemet efter påføring og dermed udgøre en vis risiko for menneskers sundhed. Derudover vil spildevand indeholdende EDTA transportere skadelige metaller fra undervandsslam ind i vandmassen efter udledning, hvilket forårsager nye farer for menneskers og økologiske sundhed; Derfor har EU udstedt relevante regler, der kræver, at koncentrationen af ​​EDTA i floder skal være mellem 10 og 100 μ G/L, med en koncentration på 1-10 i søen. μ G/L er det strengeste krav blandt alle kunstige forbindelser . Med styrkelsen af ​​miljøbevidstheden begynder folk gradvist at tage fat på dette. EU-direktiv 1999/476/ECL187/52 forbyder eksplicit brugen af ​​EDTA i flere industrier såsom fødevarer, medicin og tekstiler. Samtidig begrænser det brugen i vaskeindustrien og styrker gradvist forskningen i grønne kemikalier. På få år er der dukket mange nye typer kemikalier med chelaterende egenskaber op på verdensplan, hvor IDHA er en repræsentant for dem. IDHA har relativt stabile kemiske egenskaber og kan opretholde god stabilitet i stærke syre- og alkalimedier. Sammenlignet med EDTA har det to fremtrædende karakteristika: (1) det har en tetracarboxylsyreligandstruktur, moderat chelaterende evne og er let at opnå chelering og dechelering af metalioner. Chelateringskonstanten for generelle metalioner er lidt lavere end EDTA, men nogle ioner såsom Cu2+ har højere chelationskonstanter end EDTA; (2) Ikke giftig, harmløs, ren produktionsproces, let biologisk nedbrydelig og kan nedbrydes fuldstændigt til biologisk nedbrydelige aminosyrer og ravsyre. På nuværende tidspunkt er dette kemikalie gradvist blevet anvendt på forskellige områder såsom landbrug, trykning og farvning, papirfremstilling, daglige kemikalier, vandbehandling og tungmetalforurening. IDHAs rapporter om afhjælpning af tungmetalforurening i jord fokuserer hovedsageligt på biologiske og kemiske behandlingsmetoder.

2.1 Lov om biologisk forvaltning

Liu Xiaona mener, at IDHA (salt) behandling af majsplanter signifikant øger Cd-koncentrationen i de overjordiske dele sammenlignet med blindprøven og EDTA-behandlingen, og også signifikant forbedrer Cu-koncentrationen i de overjordiske og roddele sammenlignet med blindprøven og EDTA. behandling, som er med til at fremskynde håndteringen af ​​tungmetaller i jord. Tian Haoqi har gennem eksperimenter demonstreret, at IDHA (salt) kan aktivere fikseret As og Cd i jorden, hvilket fremmer plantens absorption af tungmetaller.

2.2 Lov om kemisk behandling

Den kemiske behandlingsmetode har den egenskab, at den hurtigt fjerner tungmetaller fra forurenet jord, som er meget udbredt og fuldstændig kan løse problemer. Det er imidlertid en udfordring, hvordan man effektivt adskiller chelateringsmidler fra tungmetaller og genbruger dem.

Gennem kontinuerlig forskning har forskere fundet ud af, at ny IDHA har potentialet til at løse de førnævnte problemer: (1) IDHA har høj cheleringseffektivitet. Ifølge forskning er udvindingseffektiviteten af ​​IDHA (salt) for Cd i kraftværksslam under visse forhold 68%. Samtidig, under betingelsen om tilsætning af 1,2 % fosforsyre, forbedres ekstraktionseffektiviteten af ​​IDHA for Cu og Ni i slam væsentligt, med ekstraktionshastigheder på over 90 %. Duan Gaoqi fandt gennem forskning, at IDHA har en god fjernelseseffekt på tungmetaller i kraftværksslam, især når det totale molære forhold mellem IDHA og tungmetaller er 8:1 og en lille mængde H3PO4 tilsættes, er fjernelseseffekten den bedste . (2) IDHA er let at eluere og opnå adskillelse. Hu Xiaojun betragter IDHA som hovedkomponenten i en miljøvenlig udvaskningsløsning. Under neutrale jordsyreforhold har IDHA god elueringsevne for tungmetaller i jorden med en enkelt udvaskningsfjernelseshastighed på over 90 %. Det kan effektivt eluere tungmetaller i jorden, og fandt ud af, at IDHA kan nedbrydes fuldstændigt af mikroorganismer i miljøet uden at forårsage forurening. Det er et ideelt miljøvenligt tungmetal jordsaneringsmiddel. (3) IDHA kan ændre de eksisterende former for tungmetaller og har potentiale til fundamentalt at løse forureningen af ​​tungmetaller. Wang Guiyin et al. fundet gennem forskning, at IDHA effektivt kan fjerne tungmetaller fra forurenet jord og reducere miljørisikoen for rester af tungmetaller. Det kan reducere de resterende mængder af vandopløseligt, udskifteligt og carbonatbundet Cd, Pb og Zn i jorden. Chen Chunle et al. også opnået lignende resultater.

3. Efterforskning
4.  

Sammenlignet med eksisterende jord-tungmetalion-chelateringsmidler har PASP og IDHA deres unikke egenskaber: (1) disse to stoffer har moderat chelaterende evne og er lettere at adskille fra tungmetalioner ved senere behandling; (2) Disse to stoffer er lette at nedbryde, og det nedbrudte produkt er en blanding af asparaginsyre og maleinsyre, som kan bruges af afgrøder eller mikroorganismer uden rester og ikke vil forårsage organisk forurening af jorden; (3) Disse to stoffer har en biologisk fremmende virkning og kan bruges som hjælpemidler til at kontrollere jordens tungmetalforurening; (4) Blandt disse to stoffer kan den kemiske metodefunktion af IDHA være bedre end den biologiske metodefunktion, mens PASP er det modsatte. Gennem relevant forskning kan kombinationen af ​​forskellige afhjælpningsmetoder effektivt forbedre effektiviteten af ​​tungmetalforureningskontrol, såsom den blandede afhjælpningsmetode af mikrobielt afværgemiddel og kemisk afværgemiddel, biokulmaterialebioremedieringsmetoden (Yatuocao), den højaktive zeolitmikrobiel saneringsmetoden, og den mikrobielle (Aspergillus flavus) plante- (rajgræs) saneringsmetode.

Derfor mener forfatteren, at kombinationen af ​​ovennævnte produkter organisk kan kombinere biologiske og kemiske metoder, hvilket ikke kun afspejler den hurtige og effektive karakter af kemiske metoder, men også afspejler sikkerheden og den grønne natur af biologiske metoder, og kan danne en ny form for styring af biologisk kemiske metoder. Forfatteren mener, at anvendelsen af ​​PASP og IDHA i behandlingen af ​​tungmetalforurening i jord kan forsøges gennem en biokemisk metode, hvilket betyder, at efter at de to er brugt sammen, kan den biologiske effektivitet af PASP og den kemiske ekstraktionseffektivitet af IDHA anvendes til i fællesskab at fremme behandlingen af ​​tungmetalforurening. Selvom nogle af de rapporter, der er nævnt i denne undersøgelse, stadig er på forskningsstadiet, med implementeringen af ​​relevante bestemmelser i nationale politikker såsom "Soil Ten Principles" og forbedringen af ​​støtten, er udsigterne til at bruge PASP og IDHA til behandling af tungmetal forurenet jord bliver bedre og bedre.