Muld on üks ressurssidest, millele inimene ellujäämiseks tugineb, ja see on ökoloogilise keskkonna oluliste komponentide alus. Looduse muutumise protsessis, eriti tööstuse kiire arengu ja globaalse kaubanduse laienemisega, on keemiatööstus saavutanud kiire arengu. Hiljem on keemilisest reostusest põhjustatud keskkonnakahjud muutunud järjest tõsisemaks. Raskmetallide saastumise probleem pinnases on muutunud eriti oluliseks. Välisriikides ohustavad liigsest kaadmiumisisaldusest põhjustatud luuvalu ja ülemäärasest elavhõbedatasemest põhjustatud Minamata haigus otseselt inimeste elusid ja terviseohutust. 2013. aasta paiku Hiinas Guangdongis aset leidnud "Hunani kaadmiumiriisi juhtum" andis inimestele häirekella. Riigivolikogu rakendas 28. mail 2016 "Mullareostuse vältimise ja kontrolli tegevuskava" (artikkel 10), mis sätestas selgesõnaliselt, et piirkondliku mullakeskkonna kvaliteedi parandamiseks tuleb läbi viia reostustõrje ja tervendamine. Eriti raskemetallide pinnasega piirkondades, nagu Taizhou linn Zhejiangi provintsis, Huangshi linn Hubei provintsis, Changde linn Hunani provintsis, Shaoguani linn Guangdongi provintsis, Hechi linn Guangxi Zhuangi autonoomses piirkonnas ja Tongreni linn Guizhou provintsis, prioriteetsed valdkonnad. Anda täiel määral valitsuse juhtroll, luua erifondid pinnasereostuse ennetamiseks ja kontrolliks kõikidel tasanditel kesk- ja kohalike omavalitsuste poolt ning suurendada toetust mullareostuse vältimise ja kontrolli töödele. Alates 1990. aastatest on rohelised kemikaalid ja nendega seotud tehnoloogiad teinud suuri edusamme pinnase raskmetallireostuse käsitlemisel ning silmapaistvaid uuringuid on tehtud asparagiinhappe, polüasparagiinhappe (PASP) ja iminodisuvaikhappe (IDHA) derivaatidega.

1. Biomimeetilised sünteetilised kemikaalid – PASP

PASP on vees lahustuv sünteetiline valk, mis esineb looduslikult merekarpide, näiteks austrite limas. PASP struktuur on vaba arvukatest karboksüül- ja aminorühmadest, asümmeetrilise α、β kahe konfiguratsiooniga, mitmekülgne ja keskkonnasõbralik multifunktsionaalne biopolümeermaterjal, millel on lai valik rakendusi. Laialdaselt kasutatav taimede toitumise täiendamiseks, väetiste tõhususe suurendamiseks, hajutatud katlakivi pärssimiseks veepuhastustööstuses, mulla raskemetallide töötlemiseks jne. Paljudes kasutusvaldkondades soodustab PASP põllukultuuride kasvu. Kõige tähtsam. Arvestades PASP-i unikaalset kelaativate ja dispergeerivate metalliioonide funktsiooni, hindavad paljud teadlased polüasparagiinhappe soolade kasutamist pinnase raskmetallide reostuse ravis üha enam. Praegu keskendub polüasparagiinhappe soolade uurimine selles valdkonnas peamiselt keemilistele ja bioloogilistele töötlemismeetoditele.

1.1 Keemilise töötlemise seadus

Raskmetallide reostuse keemiline töötlemismeetod PASP pinnases viitab meetodile, milles kasutatakse PASP-i kelaativate metalliioonide omadusi, kombineeritakse need raskmetalliioonidega ja seejärel kasutatakse PASP-raskmetallide kelaatide eraldamiseks pinnasest leostus- või ekstraheerimismeetodeid. raskmetallide eemaldamine pinnasest. Kui PASP-i kasutatakse pinnase raskmetallide saastamise kontrollimiseks, mõjutab keskkonna pH seda vähem. Cao Zhenyu uuringud näitavad, et kui PASP-d kasutatakse saastunud pinnase võnkuvale leostamistöötlusele, on raskemetallide eemaldamise kiirus polüasparagiinhappe soolaga kõrgem madalama pH keskkonnas, eriti pH 1 juures. Shanghais asuvas Taopu reoveepuhastusjaamas leidsid teadlased, et PASP-il on hea ekstraheerimisvõime erinevate raskmetallide jaoks mõõduka happesusega mudas. Teadlastel on aga erinevad arvamused raskmetallide tüüpide kohta, mida PASP saab aktiveerida, kuid nad saavad näidata oma kelaaditud raskmetallide tüüpide rikkust kõrvalist vaatenurgast. Zhang Hua leidis, et töötades koos vesinikperoksiidiga, saab PASP tõhusalt eraldada settest Zn, Ni, Cu, aga ka veidi Cd ja Cr. Fang Yifeng jt. uuringute käigus leiti, et PASP-l on hea ekstraheerimisefekt raskmetalliioonidele Cd, ekstraheerimiskiirus ületab 50%, ja mida suurem on PASP-i kogus, seda parem on ekstraheerimisefekt. Wen Dongdong usub, et PASP võib tõhusalt eemaldada pinnasest Pb, kuid selle tugevdav mõju Cu ja Cr eemaldamisele ei ole märkimisväärne; Selle järelduse peamine põhjus on see, et PASP soodustab raskemetallide Cu ja Cr vormide muundumist pinnases, mille tulemuseks on halb liikuvus ja see mõjutab selle ekstraheerimise efektiivsust.

1.2 Bioloogilise valitsemise seadus

Raskmetallide reostuse bioloogiline puhastusmeetod PASP pinnases viitab PASP-i kasutamisele abivahendina pinnase raskmetallireostuse bioloogiliseks puhastamiseks. Kasutades PASP regulatiivset mõju põllukultuuride bioloogilistele ensüümidele või PASP parandavat mõju mullale, saab PASP kombineerida metalliioonidega nagu Fe, Zn, Mn mullas, moodustades põllukultuuride jaoks eksogeenseid bioloogilisi ensüüme, soodustades seeläbi paranemist. saagikuse ja kvaliteedi parandamiseks ning raskmetallide imendumise suurendamiseks põllukultuuride poolt, seega on see meetod raskmetallide kontrollimiseks pinnases. Hiinas laialdaselt kasutatava sünergistina on PASP-l vaieldamatu mõju põllukultuuride kasvule, mis annab inspiratsiooni raskmetallide töötlemise uuringute teadlastele.

Xu Li uuringud näitavad, et PASP võib soodustada vetiverheina kasvu, suurendada vetiverheina klorofülli sisaldust, tugevdada taimede fotosünteesi, eriti madala kontsentratsiooniga Cu tingimustes. PASP võib soodustada vetiverheina kasvu ja teatud määral leevendada Cu kahjustusi vetiverheina kudedes. Zhang Xin et al. leidis, et teatud kontsentratsioonivahemikus PASP-i Pb ja Cd aktiveerimisvõime suureneb koos PASP kontsentratsiooni suurenemisega; Samas leiti potikatsetes, et PASP-l on oluline tugevdav toime raskmetallidega saastunud pinnase saneerimisel maisiga. Xu Weiwei et al. usuvad, et PASP ja FeCl3 jagamisel on hea mõju Cd-reostusele ning erinevalt teistest keemilistest mõjuritest võib PASP-töötluse kasutamine oluliselt parandada põllukultuuride biomassi kasvu. Dou Qiaohui leidis, et Cu ja Cd stressi korral ei saa polüasparagiinhappe soola kasutamine tomatites mitte ainult tasakaalustada taimede toitumist, parandada organismide ensüümide aktiivsust, soodustada põllukultuuride kasvu, vaid ka parandada tomatite kvaliteeti, vähendada Cu ja Cd imenduvat sisaldust, mis on kasulik mulla raskmetallireostuse ohjamisel. 

2. Roheline kelaativ aine – IDHA

Kelaativad ained on üks enim kasutatavaid kemikaale, hõlmates peaaegu kõiki tööstusharusid, nagu farmaatsia, kemikaalid, tekstiilitööstus, igapäevased kemikaalid, paberitööstus, toit, nahk, kautšuk, põllumajandus, naftaväljad, kaevandus, pinnase töötlemine jne. Traditsioonilised kelaativad ained peamiselt hõlmavad etüleendiamiintetraäädikhapet ja selle sooli (EDTA), hüpoaminotriäädikhapet ja selle sooli (NTA), dietüleentriamiinpentaäädikhapet ja selle sooli (DTPA), sidrunhapet, viinhapet jne; Nende hulgas on EDTA-st saanud kõige laialdasemalt kasutatav kelaativ aine tänu oma suurepärasele kelaatimisvõimele ja suurepärasele kuluefektiivsusele. EDTA tootmisprotsess on aga tugevalt saastunud ja looduskeskkonnas raskesti lagunev, mis võib põhjustada tõsist keskkonnareostust ning põhjustada raskmetallide ainete leostumist põhjaveesüsteemi pärast pealekandmist, mis kujutab endast teatud ohtu inimeste tervisele. Lisaks kannab EDTA-d sisaldav reovesi pärast ärajuhtimist veekogusse veealusest mudast kahjulikke metalle, põhjustades uusi ohte inimeste ja ökoloogilisele tervisele; Seetõttu on Euroopa Liit välja andnud vastavad määrused, mille kohaselt peab EDTA kontsentratsioon jõgedes jääma vahemikku 10–100 μ G/L, kusjuures järves on kontsentratsioon 1–10 μ G/L kõigist tehisühenditest kõige rangem nõue. . Keskkonnateadlikkuse tugevnedes hakkavad inimesed järk-järgult selle nimel tegutsema. EL-i direktiiv 1999/476/ECL187/52 keelab selgesõnaliselt EDTA kasutamise mitmetes tööstusharudes, nagu toit, meditsiin ja tekstiilitööstus. Samal ajal piirab see selle kasutamist pesutööstuses ja tugevdab järk-järgult roheliste kemikaalide uurimist. Vaid mõne aastaga on maailmas tekkinud palju uut tüüpi kelaativate omadustega kemikaale, mille esindajaks on IDHA. IDHA-l on suhteliselt stabiilsed keemilised omadused ja see suudab säilitada hea stabiilsuse tugevas happelises ja leeliselises keskkonnas. Võrreldes EDTA-ga on sellel kaks silmapaistvat omadust: (1) sellel on tetrakarboksüülhappe ligandi struktuur, mõõdukas kelaatimisvõime ning metalliioonide kelaatimine ja kelaatimine. Üldiste metalliioonide kelaadimiskonstant on veidi madalam kui EDTA-l, kuid mõnel ioonil, näiteks Cu2+, on kelaadimiskonstandid kõrgemad kui EDTA-l; (2) Mittetoksiline, kahjutu, puhas tootmisprotsess, kergesti biolagunev ja võib täielikult laguneda biolagunevateks aminohapeteks ja merevaikhappeks. Praegu on seda kemikaali järk-järgult rakendatud erinevates valdkondades, nagu põllumajandus, trükkimine ja värvimine, paberi tootmine, igapäevased kemikaalid, veepuhastus ja raskmetallide saastamine. Aruanded pinnase raskmetallireostuse tervendamise kohta IDHA poolt keskenduvad peamiselt bioloogilistele ja keemilistele töötlemismeetoditele.

2.1 Bioloogilise valitsemise seadus

Liu Xiaona usub, et maisitaimede töötlemine IDHA-ga (soolaga) suurendab oluliselt Cd kontsentratsiooni maapealsetes osades võrreldes tühiproovi ja EDTA-ga töötlemisega ning samuti parandab oluliselt Cu kontsentratsiooni maapealses ja juureosas võrreldes pimekatse ja EDTA-ga. töötlemine, mis aitab kiirendada raskmetallide käitlemist pinnases. Tian Haoqi on katsetega näidanud, et IDHA (sool) võib aktiveerida pinnases fikseeritud As ja Cd, soodustades raskmetallide taimede imendumist.

2.2 Keemilise töötlemise seadus

Keemilise töötlemise meetodil on raskmetallide kiire eemaldamine saastunud pinnasest, mida kasutatakse laialdaselt ja mis võib probleeme täielikult lahendada. Kuid kuidas kelaativaid aineid raskmetallidest tõhusalt eraldada ja neid ringlusse võtta, on väljakutse.

Pidevate uuringute käigus on teadlased leidnud, et uuel IDHA-l on potentsiaal eelnimetatud probleemide lahendamiseks: (1) IDHA-l on kõrge kelaatimise efektiivsus. Uuringute kohaselt on elektrijaama mudas Cd IDHA (soola) ekstraheerimise efektiivsus teatud tingimustel 68%. Samal ajal paraneb 1,2% fosforhappe lisamise tingimustes oluliselt IDHA ekstraheerimise efektiivsus muda Cu ja Ni jaoks, ekstraheerimiskiirus ületab 90%. Duan Gaoqi leidis uuringute kaudu, et IDHA-l on hea eemaldav toime raskmetallidele elektrijaama mudas, eriti kui IDHA ja raskmetallide molaarsuhe on 8:1 ja lisatud on väike kogus H3PO4, on eemaldamise efekt parim. . (2) IDHA-d on lihtne elueerida ja eralduda. Hu Xiaojun peab IDHA-d keskkonnasõbraliku leostuslahuse peamiseks komponendiks. Neutraalse mulla happesuse tingimustes on IDHA-l hea raskemetallide elueerimisvõime mullas, ühekordse leostumise eemaldamise määr on üle 90%. See suudab tõhusalt elueerida pinnases olevaid raskmetalle ja leidis, et keskkonnas olevad mikroorganismid võivad IDHA-d täielikult lagundada, põhjustamata seejuures reostust. See on ideaalne keskkonnasõbralik raskmetallide pinnase tervendamise leostusaine. (3) IDHA võib muuta raskmetallide olemasolevaid vorme ja sellel on potentsiaali põhjalikult lahendada raskmetallide reostus. Wang Guiyin jt. uuringute käigus leiti, et IDHA suudab saastunud pinnasest tõhusalt eemaldada raskmetalle ja vähendada jääkraskmetallide ohtu keskkonnale. See võib vähendada vees lahustuva, vahetatava ja karbonaadiga seotud Cd, Pb ja Zn jääkkogust pinnases. Chen Chunle et al. saanud ka sarnaseid tulemusi.

3. Uurimine
4.  

Võrreldes olemasolevate mulla raskemetallide ioonide kelaativate ainetega, on PASP-l ja IDHA-l ainulaadsed omadused: (1) neil kahel ainel on mõõdukas kelaatimise võime ja neid on hilisemal töötlemisel kergem eraldada raskemetalliioonidest; (2) Need kaks ainet on kergesti lagunevad ning lagunenud toode on asparagiinhappe ja maleiinhappe segu, mida põllukultuurid või mikroorganismid saavad kasutada ilma jääkideta ja mis ei põhjusta pinnase orgaanilist reostust; (3) Neil kahel ainel on bioloogiline soodustav toime ja neid saab kasutada abivahendina pinnase raskmetallide reostuse kontrollimisel; (4) Nende kahe aine hulgas võib IDHA keemilise meetodi funktsioon olla parem kui bioloogilise meetodi funktsioon, samas kui PASP on vastupidine. Asjakohaste uuringute abil saab erinevate tervendamismeetodite kombineerimine tõhusalt parandada raskmetallide saaste kontrolli tõhusust, näiteks mikroobse tervendava aine ja keemilise tervendava aine segaparandusmeetod, biosöe materjali bioremediatsiooni meetod (Yatuocao), väga aktiivne tseoliidi mikroob. tervendamismeetodit ja mikroobse (Aspergillus flavus) taime (Ryegrass) tervendamismeetodit.

Seetõttu usub autor, et ülaltoodud toodete kombinatsioon võib orgaaniliselt kombineerida bioloogilisi ja keemilisi meetodeid, mis mitte ainult ei peegelda keemiliste meetodite kiiret ja tõhusat olemust, vaid peegeldab ka bioloogiliste meetodite ohutust ja rohelist olemust ning võib moodustada uue bioloogiliste keemiliste meetodite juhtimisvorm. Autor usub, et PASP ja IDHA kasutamist pinnase raskmetallireostuse ravis saab proovida biokeemilise meetodi abil, mis tähendab, et pärast nende kahe kooskasutamist saab PASP-i bioloogiline efektiivsus ja IDHA keemilise ekstraheerimise efektiivsus. kasutada ühiselt raskmetallireostuse ravi edendamiseks. Kuigi mõned selles uuringus mainitud aruanded on alles uurimisjärgus, on asjakohaste eeskirjade rakendamisel riiklikes poliitikates, nagu "Muldade kümme põhimõtet" ja toetuse suurendamine, väljavaated kasutada PASP-i ja IDHA-d raskmetallide töötlemiseks. saastunud pinnas muutub aina paremaks.