Maaperä on yksi niistä luonnonvaroista, joihin ihminen luottaa selviytyessään, ja se on ekologisen ympäristön tärkeiden komponenttien perusta. Luonnon muutosprosessissa, erityisesti teollisuuden nopean kehityksen ja maailmankaupan laajentumisen myötä, kemianteollisuus on saavuttanut nopean kehityksen. Tämän jälkeen kemiallisen saastumisen aiheuttamat ympäristövahingot ovat pahentuneet. Maaperän raskasmetallien saastuminen on noussut erityisen näkyväksi. Ulkomailla liiallisesta kadmiumpitoisuudesta johtuva luukipu ja liiallisesta elohopeapitoisuudesta johtuva Minamata-tauti uhkaavat suoraan ihmisten elämää ja terveyttä. "Hunan-kadmiumriisin tapaus", joka tapahtui noin 2013 Guangdongissa, Kiinassa, soitti myös hälytyksiä ihmisille. Valtioneuvosto pani 28. toukokuuta 2016 täytäntöön "Maaperän pilaantumisen ehkäisemisen ja vähentämisen toimintasuunnitelman" (10 artikla), jossa määrättiin nimenomaisesti, että pilaantumisen valvontaa ja kunnostusta olisi suoritettava alueellisen maaperän laadun parantamiseksi. Erityisesti alueilla, joilla on raskasmetallien maaperän saastuminen, kuten Taizhoun kaupunki Zhejiangin maakunnassa, Huangshin kaupunki Hubein maakunnassa, Changde kaupunki Hunanin maakunnassa, Shaoguan kaupunki Guangdongin maakunnassa, Hechin kaupunki Guangxi Zhuangin autonomisessa alueella ja Tongren kaupunki Guizhoun maakunnassa, painopistealueet olisi määritettävä. Hallituksen johtava rooli on annettava täysipainoisesti, perustaa erityisrahastoja maaperän pilaantumisen ehkäisemiseen ja valvontaan keskus- ja paikallishallinnon kaikilla tasoilla ja lisätä tukea maaperän pilaantumisen ehkäisy- ja valvontatyölle. Vihreät kemikaalit ja niihin liittyvät tekniikat ovat 1990-luvulta lähtien edistyneet suuresti maaperän raskasmetallisaasteiden käsittelyssä, ja asparagiinihapon, polyasparagiinihapon (PASP) ja iminodisukkihapon (IDHA) johdannaisiin on tehty merkittävää tutkimusta.

1. Biomimeettiset synteettiset kemikaalit - PASP

PASP on vesiliukoinen synteettinen proteiini, jota on luonnostaan ​​meren äyriäisten, kuten osterien, limassa. PASP-rakenne on vapaa lukuisista karboksyyli- ja aminoryhmistä, ja siinä on epäsymmetrinen α、β Kaksi konfiguraatiota, monipuolinen ja ympäristöystävällinen monikäyttöinen biopolymeerimateriaali, jolla on laaja valikoima sovelluksia. Käytetään laajasti kasvien ravinnon täydentämiseen, lannoitteiden tehokkuuden parantamiseen, hajaantuneen kattilan estoon vedenkäsittelyteollisuudessa, maaperän raskasmetallien käsittelyyn jne. PASP edistää sadon kasvua monilla sovellusalueilla. Ennenkaikkea. Ottaen huomioon PASP:n ainutlaatuisen kelatoivan ja dispergoivan metalli-ionien toiminnon, monet tutkijat arvostavat yhä enemmän polyasparagiinihapposuolojen käyttöä maaperän raskasmetallisaasteiden hoidossa. Tällä hetkellä tämän alan polyasparagiinihapposuolojen tutkimus keskittyy pääasiassa kemiallisiin ja biologisiin käsittelymenetelmiin.

1.1Kemiallinen käsittelylaki

PASP-maaperän raskasmetallisaasteiden kemiallisella käsittelymenetelmällä tarkoitetaan menetelmää, jossa hyödynnetään PASP-kelatoivien metalli-ionien ominaisuuksia, yhdistetään ne raskasmetalli-ioneihin ja sitten käytetään liuotus- tai uuttomenetelmiä PASP-raskasmetallikelaattien erottamiseksi maaperästä, jolloin raskasmetallien poistaminen maaperästä. Kun PASP:ää käytetään maaperän raskasmetallien saastumisen hallintaan, ympäristön pH vaikuttaa siihen vähemmän. Cao Zhenyun tutkimus osoittaa, että kun PASP:a käytetään saastuneen maaperän värähtelevään liuotuskäsittelyyn, raskasmetallien poistonopeus polyasparagiinihapposuolan vaikutuksesta on korkeampi alhaisemman pH:n ympäristössä, erityisesti pH 1:ssä. Taopu jätevedenpuhdistamo Shanghaissa, tutkijat havaitsivat, että PASP:llä on hyvä erotuskyky eri raskasmetalleille lieteessä kohtalaisen happamuuden vuoksi. Tutkijoilla on kuitenkin erilaisia ​​​​näkemyksiä raskasmetallityypeistä, joita PASP voi aktivoida, mutta he voivat osoittaa kelatoituneiden raskasmetallityyppiensä rikkauden sivunäkökulmasta. Zhang Hua havaitsi, että toimimalla yhdessä vetyperoksidin kanssa PASP voi tehokkaasti uuttaa Zn:tä, Ni:tä, Cu:ta sekä jonkin verran Cd:tä ja Cr:a lietteestä. Fang Yifeng et ai. Tutkimuksissa havaittiin, että PASP:llä on hyvä uuttovaikutus raskasmetalli-ioneihin Cd, uuttonopeuden ollessa yli 50 %, ja mitä suurempi määrä PASP:tä käytetään, sitä parempi uuttovaikutus. Wen Dongdong uskoo, että PASP voi tehokkaasti poistaa Pb:tä maaperästä, mutta sen tehostava vaikutus Cu:n ja Cr:n poistoon ei ole merkittävä; Pääsyy tähän johtopäätökseen on se, että PASP edistää raskasmetallien Cu- ja Cr-muotojen muuttumista maaperässä, mikä johtaa huonoon liikkuvuuteen ja vaikuttaa sen uuttotehokkuuteen.

1.2 Biologisen hallinnon laki

PASP-maaperän raskasmetallisaasteiden biologinen käsittelymenetelmä tarkoittaa PASP:n käyttöä apuvälineenä maaperän raskasmetallien pilaantumisen biologisessa käsittelyssä. Hyödyntämällä PASP:n säätelevää vaikutusta sadon biologisiin entsyymeihin tai PASP:n parantavaa vaikutusta maaperään, PASP voi yhdistyä metalli-ionien, kuten Fe, Zn, Mn, kanssa maaperässä muodostaen eksogeenisiä biologisia entsyymejä viljelykasveille, mikä edistää paranemista. viljelykasvien sadon ja laadun parantamiseen sekä raskasmetallien imeytymisen tehostamiseen viljelykasveissa, joten se on menetelmä raskasmetallien hallitsemiseksi maaperässä. Kiinassa laajalti käytettynä synergistisenä aineena PASP:llä on kiistaton vaikutus sadon kasvuun, mikä inspiroi raskasmetallikäsittelytutkimuksen tutkijoita.

Xu Li:n tutkimukset osoittavat, että PASP voi edistää vetiveriaruohon kasvua, lisätä vetiverin ruohon klorofyllipitoisuutta, vahvistaa kasvien fotosynteesiä, erityisesti alhaisen Cu-pitoisuuden olosuhteissa. PASP voi edistää vetiveriaruohon kasvua ja jossain määrin lievittää Cu:n vaurioita vetiveriaruohon kudoksiin. Zhang Xin et ai. havaitsivat, että tietyllä pitoisuusalueella PASP:n aktivointikyky Pb:lle ja Cd:lle kasvaa PASP-konsentraation kasvaessa; Samaan aikaan ruukkukokeissa todettiin, että PASP:llä on merkittävä vahvistava vaikutus raskasmetallien saastuttaman maaperän kunnostukseen maissin toimesta. Xu Weiwei et ai. uskovat, että PASP:n ja FeCl3:n yhteiskäytöllä on hyvä vaikutus Cd-saasteisiin, ja toisin kuin muut kemialliset aineet, PASP-käsittelyn käyttö voi merkittävästi parantaa sadon biomassan kasvua. Dou Qiaohui havaitsi, että Cu- ja Cd-stressissä polyasparagiinihapposuolan käyttö tomaateissa ei voi vain tasapainottaa kasvien ravintoa, parantaa entsyymiaktiivisuutta organismeissa, edistää sadon kasvua, vaan myös parantaa tomaattien laatua, vähentää Cu- ja Cd- imeytyvää pitoisuutta, mikä on hyödyllistä maaperän raskasmetallisaasteiden hallinnassa. 

2. Vihreä kelatoiva aine - IDHA

Kelatointiaineet ovat yksi laajimmin käytetyistä kemikaaleista, ja se kattaa lähes kaikki teollisuudenalat, kuten lääkkeet, kemikaalit, tekstiilit, päivittäiset kemikaalit, paperinvalmistuksen, elintarvike-, nahka-, kumi-, maatalouden, öljykentät, kaivosteollisuuden, maankäsittelyn jne. Perinteiset kelatointiaineet pääasiassa ovat etyleenidiamiinitetraetikkahappo ja sen suolat (EDTA), hypoaminotrietikkahappo ja sen suolat (NTA), dietyleenitriamiinipentaetikkahappo ja sen suolat (DTPA), sitruunahappo, viinihappo jne.; Niistä EDTA:sta on tullut laajimmin käytetty kelatoiva aine erinomaisen kelatointikyvyn ja erinomaisen kustannustehokkuuden ansiosta. EDTA:n tuotantoprosessi on kuitenkin vakavasti saastunut ja vaikeasti hajoava luonnonympäristössä, mikä voi aiheuttaa vakavaa ympäristön saastumista ja saattaa aiheuttaa raskasmetalliaineiden huuhtoutumista pohjavesijärjestelmään levityksen jälkeen, mikä aiheuttaa tietyn riskin ihmisten terveydelle. Lisäksi EDTA:ta sisältävät jätevedet kuljettavat haitallisia metalleja vedenalaisesta lieteestä vesistöihin laskemisen jälkeen, mikä aiheuttaa uusia vaaroja ihmisten ja ekologiselle terveydelle; Siksi Euroopan unioni on antanut asiaa koskevat määräykset, joissa vaaditaan EDTA:n pitoisuuden olevan joissakin välillä 10-100 μG/L, ja järven pitoisuus 1-10 μG/L on tiukin vaatimus kaikista keinotekoisista yhdisteistä. . Ympäristötietoisuuden vahvistumisen myötä ihmiset alkavat vähitellen ryhtyä toimiin asian suhteen. EU:n direktiivi 1999/476/ECL187/52 kieltää nimenomaisesti EDTA:n käytön useilla teollisuudenaloilla, kuten elintarvike-, lääke- ja tekstiiliteollisuudessa. Samalla se rajoittaa sen käyttöä pesuteollisuudessa ja vahvistaa vähitellen vihreiden kemikaalien tutkimusta. Vain muutamassa vuodessa maailmanlaajuisesti on ilmaantunut monia uudentyyppisiä kelatointiominaisuuksia omaavia kemikaaleja, joista IDHA on edustaja. IDHA:lla on suhteellisen vakaat kemialliset ominaisuudet ja se voi säilyttää hyvän stabiilisuuden vahvoissa happo- ja alkaliväliaineissa. Verrattuna EDTA:han sillä on kaksi näkyvää ominaisuutta: (1) sillä on tetrakarboksyylihappoligandirakenne, kohtalainen kelatointikyky ja se on helppo saavuttaa metalli-ionien kelatoituminen ja kelatoiminen. Yleisten metalli-ionien kelatointivakio on hieman pienempi kuin EDTA, mutta joillakin ioneilla, kuten Cu2+:lla, on korkeammat kelatointivakiot kuin EDTA:lla; (2) Myrkytön, vaaraton, puhdas tuotantoprosessi, helposti biohajoava, ja se voidaan hajottaa täysin biohajoaviksi aminohapoiksi ja meripihkahapoksi. Tällä hetkellä tätä kemikaalia on vähitellen käytetty eri aloilla, kuten maataloudessa, painatuksessa ja värjäyksessä, paperinvalmistuksessa, päivittäisissä kemikaaleissa, vedenkäsittelyssä ja raskasmetallien saastumisessa. Raportit maaperän raskasmetallisaasteiden korjaamisesta IDHA:n toimesta keskittyvät pääasiassa biologisiin ja kemiallisiin käsittelymenetelmiin.

2.1 Biologisen hallinnon laki

Liu Xiaona uskoo, että maissikasvien IDHA (suola)käsittely lisää merkittävästi Cd-pitoisuutta maanpäällisissä osissa verrattuna nollakontrolliin ja EDTA-käsittelyyn, ja myös parantaa merkittävästi Cu-pitoisuutta maanpäällisissä ja juuriosissa verrattuna nollakontrolliin ja EDTA:han. käsittely, joka auttaa nopeuttamaan raskasmetallien hallintaa maaperässä. Tian Haoqi on osoittanut kokein, että IDHA (suola) voi aktivoida kiinteää astetta ja Cd:tä maaperässä, mikä edistää kasvien raskasmetallien imeytymistä.

2.2Kemiallinen käsittelylaki

Kemiallisen käsittelymenetelmän ominaisuus on raskasmetallien nopea poistaminen saastuneesta maaperästä, mikä on laajalti käytetty ja voi ratkaista ongelmat täydellisesti. Kuitenkin, kuinka tehokkaasti erottaa kelaatin muodostavat aineet raskasmetalleista ja kierrättää ne, on haaste.

Jatkuvan tutkimuksen avulla tutkijat ovat havainneet, että uudella IDHA:lla on potentiaalia ratkaista edellä mainitut ongelmat: (1) IDHA:lla on korkea kelatointitehokkuus. Tutkimusten mukaan IDHA:n (suolan) talteenottotehokkuus voimalaitoslieteessä on tietyissä olosuhteissa 68 %. Samanaikaisesti lisättäessä 1,2 % fosforihappoa lietteessä olevan Cu:n ja Ni:n IDHA:n uuttotehokkuus paranee merkittävästi, ja uuttonopeudet ylittävät 90 %. Duan Gaoqi havaitsi tutkimuksella, että IDHA:lla on hyvä poistovaikutus voimalaitoslietteen raskasmetalleihin, varsinkin kun IDHA:n kokonaismoolisuhde raskasmetalleihin on 8:1 ja H3PO4:a lisätään pieni määrä, poistovaikutus on paras. . (2) IDHA on helppo eluoida ja erottaa. Hu Xiaojun pitää IDHA:ta ympäristöystävällisen liuotusliuoksen pääkomponenttina. Neutraalissa maaperän happamuusolosuhteissa IDHA:lla on hyvä eluutiokyky maaperässä olevien raskasmetallien suhteen, ja yksittäisen huuhtoutumisen poistonopeus on yli 90 %. Se voi tehokkaasti eluoida raskasmetalleja maaperässä, ja havaittiin, että ympäristön mikro-organismit voivat hajottaa IDHA:n täysin ilman saastumista. Se on ihanteellinen ympäristöystävällinen raskasmetallien maaperän kunnostusaine. (3) IDHA voi muuttaa olemassa olevia raskasmetallien muotoja ja sillä on potentiaalia ratkaista perusteellisesti raskasmetallien saastuminen. Wang Guiyin et ai. Tutkimuksissa havaittiin, että IDHA voi tehokkaasti poistaa raskasmetalleja saastuneesta maaperästä ja vähentää jäännösraskasmetallien ympäristöriskiä. Se voi vähentää vesiliukoisen, vaihtuvan ja karbonaattiin sitoutuneen Cd:n, Pb:n ja Zn:n jäännösmääriä maaperässä. Chen Chunle et ai. myös saanut samanlaisia ​​tuloksia.

3. Etsintä
4.  

Verrattuna olemassa oleviin maaperän raskasmetalli-ioneja kelatoiviin aineisiin, PASP:llä ja IDHA:lla on ainutlaatuiset ominaisuutensa: (1) näillä kahdella aineella on kohtalainen kelatointikyky ja ne on helpompi erottaa raskasmetalli-ioneista myöhemmässä käsittelyssä; (2) Nämä kaksi ainetta hajoavat helposti, ja hajotettu tuote on asparagiinihapon ja maleiinihapon seos, jota viljelykasvit tai mikro-organismit voivat käyttää ilman jäämiä ja joka ei aiheuta orgaanista pilaantumista maaperään. (3) Näillä kahdella aineella on biologisesti edistävä vaikutus, ja niitä voidaan käyttää apuvälineinä maaperän raskasmetallien pilaantumisen hallinnassa. (4) Näistä kahdesta aineesta IDHA:n kemiallinen menetelmä voi olla parempi kuin biologisen menetelmän toiminto, kun taas PASP on päinvastainen. Erilaisten kunnostusmenetelmien yhdistäminen voi asiaankuuluvan tutkimuksen avulla parantaa tehokkaasti raskasmetallien pilaantumisen hallinnan tehokkuutta, kuten mikrobien kunnostusaineen ja kemiallisen kunnostusaineen sekoitettu korjausmenetelmä, biohiilimateriaalien bioremediaatiomenetelmä (Yatuocao), erittäin aktiivinen zeoliittimikrobi korjausmenetelmä ja mikrobien (Aspergillus flavus) kasvin (Ryegrass) korjausmenetelmä.

Siksi kirjoittaja uskoo, että edellä mainittujen tuotteiden yhdistelmällä voidaan orgaanisesti yhdistää biologisia ja kemiallisia menetelmiä, mikä ei ainoastaan ​​heijasta kemiallisten menetelmien nopeaa ja tehokasta luonnetta, vaan myös heijastaa biologisten menetelmien turvallisuutta ja vihreää luonnetta ja voi muodostaa uuden biologisten kemiallisten menetelmien hallintotapa. Kirjoittaja uskoo, että PASP:n ja IDHA:n käyttöä maaperän raskasmetallisaasteiden hoidossa voidaan yrittää biokemiallisella menetelmällä, mikä tarkoittaa, että kun näitä kahta käytetään yhdessä, PASP:n biologinen tehokkuus ja IDHA:n kemiallinen uuttotehokkuus voidaan saavuttaa. hyödyntää yhdessä edistämään raskasmetallisaasteiden käsittelyä. Vaikka jotkin tässä tutkimuksessa mainituista raporteista ovat vielä tutkimusvaiheessa, asiaankuuluvien kansallisten politiikkojen säädösten, kuten "Soil Ten Principles" -periaatteen, täytäntöönpanon ja tuen lisäämisen myötä PASP:n ja IDHA:n käyttö raskasmetallien käsittelyssä. saastunut maa muuttuu paremmaksi ja paremmaksi.