Le sol est l’une des ressources dont les humains dépendent pour leur survie et constitue le fondement des éléments importants de l’environnement écologique. Dans le processus de transformation de la nature, notamment avec le développement rapide de l'industrie et l'expansion du commerce mondial, l'industrie chimique a connu un développement rapide. Par la suite, les dommages environnementaux causés par la pollution chimique sont devenus de plus en plus graves. Le problème de la pollution des sols par les métaux lourds est devenu particulièrement préoccupant. Dans les pays étrangers, les douleurs osseuses causées par des niveaux excessifs de cadmium et la maladie de Minamata causée par des niveaux excessifs de mercure menacent directement la vie et la sécurité sanitaire des personnes. L'« incident du riz au cadmium du Hunan » survenu vers 2013 dans le Guangdong, en Chine, a également sonné l'alarme. Le 28 mai 2016, le Conseil d'État a mis en œuvre le « Plan d'action de prévention et de contrôle de la pollution des sols » (article 10), qui stipulait explicitement que le contrôle de la pollution et l'assainissement devaient être menés pour améliorer la qualité de l'environnement des sols régionaux. En particulier dans les zones où les sols sont pollués par des métaux lourds, comme la ville de Taizhou dans la province du Zhejiang, la ville de Huangshi dans la province du Hubei, la ville de Changde dans la province du Hunan, la ville de Shaoguan dans la province du Guangdong, la ville de Hechi dans la région autonome Zhuang du Guangxi et la ville de Tongren dans la province du Guizhou, des domaines prioritaires devraient être établis. Faire jouer pleinement le rôle de premier plan du gouvernement, créer des fonds spéciaux pour la prévention et le contrôle de la pollution des sols par les gouvernements centraux et locaux à tous les niveaux et accroître le soutien aux travaux de prévention et de contrôle de la pollution des sols. Depuis les années 1990, les produits chimiques verts et les technologies associées ont fait de grands progrès dans le traitement de la pollution par les métaux lourds dans les sols, avec des recherches importantes liées aux dérivés de l'acide aspartique, de l'acide polyaspartique (PASP) et de l'acide iminodisuccinique (IDHA).

1. Produits chimiques synthétiques biomimétiques - PASP

Le PASP est une protéine synthétique hydrosoluble qui existe naturellement dans le mucus des coquillages marins comme les huîtres. La structure PASP est exempte de nombreux groupes carboxyle et amino, avec deux configurations asymétriques α、β, un matériau biopolymère multifonctionnel polyvalent et respectueux de l'environnement avec une large gamme d'applications. Largement utilisé pour la supplémentation nutritionnelle des plantes, l'amélioration de l'efficacité des engrais, l'inhibition du tartre dispersé dans l'industrie du traitement de l'eau, le traitement des métaux lourds du sol, etc. Dans de nombreux domaines d'application, le PASP favorise la croissance des cultures. Le plus important. Compte tenu de la fonction unique de chélation et de dispersion des ions métalliques du PASP, l’utilisation de sels d’acide polyaspartique dans le traitement de la pollution des sols par les métaux lourds est de plus en plus appréciée par de nombreux chercheurs. À l'heure actuelle, la recherche sur les sels d'acide polyaspartique dans ce domaine se concentre principalement sur les méthodes de traitement chimique et biologique.

1.1Loi sur le traitement chimique

La méthode de traitement chimique de la pollution par les métaux lourds dans le sol PASP fait référence à la méthode consistant à utiliser les caractéristiques des ions métalliques chélateurs du PASP, en les combinant avec des ions de métaux lourds, puis à utiliser des méthodes de lixiviation ou d'extraction pour séparer les chélates de métaux lourds PASP du sol, permettant ainsi éliminer les métaux lourds du sol. Lorsque le PASP est utilisé pour contrôler la pollution des sols par les métaux lourds, il est moins affecté par le pH environnemental. Les recherches de Cao Zhenyu montrent que lorsque le PASP est appliqué au traitement de lixiviation oscillatoire de sols contaminés, le taux d'élimination des métaux lourds par le sel d'acide polyaspartique est plus élevé dans un environnement à pH plus faible, en particulier à pH 1. Dans une étude sur les métaux lourds dans les boues de Dans l'usine de traitement des eaux usées de Taopu à Shanghai, les chercheurs ont découvert que le PASP présentait de bonnes performances d'extraction de divers métaux lourds dans les boues à acidité modérée. Cependant, les chercheurs ont des opinions différentes sur les types de métaux lourds qui peuvent être activés par le PASP, mais ils peuvent démontrer la richesse de leurs types de métaux lourds chélatés d'un point de vue secondaire. Zhang Hua a découvert qu'en travaillant avec le peroxyde d'hydrogène, le PASP peut extraire efficacement le Zn, le Ni, le Cu, ainsi qu'une partie du Cd et du Cr des boues. Fang Yifeng et coll. Grâce à des recherches, nous avons découvert que le PASP a un bon effet d'extraction sur les ions de métaux lourds Cd, avec des taux d'extraction supérieurs à 50 %, et plus la quantité de PASP utilisée est élevée, meilleur est l'effet d'extraction. Wen Dongdong estime que le PASP peut éliminer efficacement le Pb du sol, mais son effet d'amélioration sur l'élimination du Cu et du Cr n'est pas significatif ; La principale raison de cette conclusion est que le PASP favorise la transformation des formes de métaux lourds Cu et Cr dans le sol, entraînant une faible mobilité et affectant son efficacité d'extraction.

1.2Loi sur la gouvernance biologique

La méthode de traitement biologique de la pollution par les métaux lourds dans le sol PASP fait référence à l'utilisation du PASP comme moyen auxiliaire pour le traitement biologique de la pollution par les métaux lourds dans le sol. En utilisant l'effet régulateur du PASP sur les enzymes biologiques de la culture ou l'effet d'amélioration du PASP sur le sol, le PASP peut se combiner avec des ions métalliques tels que Fe, Zn, Mn dans le sol pour former des enzymes biologiques exogènes pour les cultures, favorisant ainsi l'amélioration. du rendement et de la qualité des cultures, et en améliorant l'absorption des métaux lourds par les cultures. Il s'agit donc d'une méthode de contrôle des métaux lourds dans le sol. En tant qu'agent synergique largement utilisé en Chine, le PASP a un effet incontestable sur la croissance des cultures, ce qui constitue une source d'inspiration pour les chercheurs en recherche sur le traitement des métaux lourds.

Les recherches de Xu Li montrent que le PASP peut favoriser la croissance du vétiver, augmenter la teneur en chlorophylle du vétiver et renforcer la photosynthèse des plantes, en particulier dans des conditions de faible concentration de Cu. Le PASP peut favoriser la croissance du vétiver et, dans une certaine mesure, atténuer les dommages causés par le Cu aux tissus du vétiver. Zhang Xin et coll. ont constaté que dans une certaine plage de concentrations, la capacité d'activation du PASP pour le Pb et le Cd augmente avec l'augmentation de la concentration de PASP ; Dans le même temps, des expériences en pot ont montré que le PASP avait un effet fortifiant significatif sur l'assainissement des sols contaminés par des métaux lourds par le maïs. Xu Weiwei et coll. Je pense que le partage du PASP et du FeCl3 a un effet positif sur la pollution par le Cd et que contrairement à d'autres agents chimiques, l'utilisation du traitement PASP peut améliorer considérablement la croissance de la biomasse des cultures. Dou Qiaohui a découvert que sous le stress du Cu et du Cd, l'application de sel d'acide polyaspartique dans les tomates peut non seulement équilibrer la nutrition des plantes, améliorer l'activité enzymatique des organismes, favoriser la croissance des cultures, mais également améliorer la qualité des tomates, réduire la teneur absorbable en Cu et Cd, ce qui est bénéfique pour la gestion de la pollution des sols par les métaux lourds. 

2. Agent chélateur vert - IDHA

Les agents chélateurs sont l'un des produits chimiques les plus largement utilisés, couvrant presque toutes les industries telles que les produits pharmaceutiques, les produits chimiques, les textiles, les produits chimiques quotidiens, la fabrication du papier, l'alimentation, le cuir, le caoutchouc, l'agriculture, les champs de pétrole, les mines, le traitement des sols, etc. Agents chélateurs traditionnels principalement comprennent l'acide éthylènediaminetétraacétique et ses sels (EDTA), l'acide hypoaminotriacétique et ses sels (NTA), l'acide diéthylènetriaminepentaacétique et ses sels (DTPA), l'acide citrique, l'acide tartrique, etc. Parmi eux, l’EDTA est devenu l’agent chélateur le plus largement utilisé en raison de son excellente capacité chélatrice et de son excellente rentabilité. Cependant, le processus de production de l'EDTA est gravement pollué et difficile à dégrader dans l'environnement naturel, ce qui peut provoquer une grave pollution de l'environnement et provoquer le lessivage de substances de métaux lourds dans le système d'eau souterraine après application, posant ainsi un certain risque pour la santé humaine. De plus, les eaux usées contenant de l'EDTA transporteront des métaux nocifs provenant des boues sous-marines dans le plan d'eau après leur rejet, provoquant de nouveaux risques pour la santé humaine et écologique ; Par conséquent, l'Union européenne a publié des réglementations pertinentes exigeant que la concentration d'EDTA dans les rivières soit comprise entre 10 et 100 μ G/L, une concentration de 1 à 10 dans le lac μ G/L étant l'exigence la plus stricte parmi tous les composés artificiels. . Avec le renforcement de la conscience environnementale, les gens commencent progressivement à agir en ce sens. La directive européenne 1999/476/ECL187/52 interdit explicitement l'utilisation de l'EDTA dans plusieurs industries telles que l'alimentation, la médecine et le textile. Parallèlement, elle restreint son utilisation dans l’industrie du lavage et renforce progressivement la recherche sur les produits chimiques verts. En quelques années seulement, de nombreux nouveaux types de produits chimiques dotés de propriétés chélatrices sont apparus dans le monde entier, l’IDHA en étant un représentant. L'IDHA a des propriétés chimiques relativement stables et peut maintenir une bonne stabilité dans les milieux acides et alcalins forts. Comparé à l'EDTA, il présente deux caractéristiques importantes : (1) il a une structure de ligand acide tétracarboxylique, une capacité de chélation modérée et est facile à réaliser la chélation et la déchélation des ions métalliques. La constante de chélation des ions métalliques généraux est légèrement inférieure à celle de l'EDTA, mais certains ions tels que Cu2+ ont des constantes de chélation plus élevées que l'EDTA ; (2) Processus de production non toxique, inoffensif et propre, facilement biodégradable et peut être complètement décomposé en acides aminés biodégradables et en acide succinique. À l'heure actuelle, ce produit chimique a été progressivement appliqué dans divers domaines tels que l'agriculture, l'impression et la teinture, la fabrication du papier, les produits chimiques quotidiens, le traitement de l'eau et la pollution par les métaux lourds. Les rapports de l'IDHA sur la dépollution des sols par les métaux lourds se concentrent principalement sur les méthodes de traitement biologique et chimique.

2.1Loi sur la gouvernance biologique

Liu Xiaona estime que le traitement IDHA (sel) des plants de maïs augmente considérablement la concentration de Cd dans les parties aériennes par rapport au contrôle à blanc et au traitement EDTA, et améliore également de manière significative la concentration de Cu dans les parties aériennes et racinaires par rapport au contrôle à blanc et à l'EDTA. traitement, qui contribue à accélérer la gestion des métaux lourds dans les sols. Tian Haoqi a démontré par des expériences que l'IDHA (sel) peut activer l'As et le Cd fixes dans le sol, favorisant ainsi l'absorption des métaux lourds par les plantes.

2.2Loi sur le traitement chimique

La méthode de traitement chimique a la particularité d'éliminer rapidement les métaux lourds des sols contaminés, ce qui est largement utilisé et peut résoudre complètement les problèmes. Cependant, comment séparer efficacement les agents chélateurs des métaux lourds et les recycler constitue un défi.

Grâce à des recherches continues, les chercheurs ont découvert que le nouvel IDHA a le potentiel de résoudre les problèmes susmentionnés : (1) l’IDHA a une efficacité de chélation élevée. Selon les recherches, l'efficacité d'extraction de l'IDHA (sel) pour le Cd dans les boues des centrales électriques, dans certaines conditions, est de 68 %. Dans le même temps, sous réserve d'ajouter 1,2 % d'acide phosphorique, l'efficacité d'extraction de l'IDHA pour Cu et Ni dans les boues est considérablement améliorée, avec des taux d'extraction dépassant 90 %. Duan Gaoqi a découvert grâce à des recherches que l'IDHA a un bon effet d'élimination des métaux lourds dans les boues des centrales électriques, en particulier lorsque le rapport molaire total de l'IDHA aux métaux lourds est de 8 : 1 et qu'une petite quantité de H3PO4 est ajoutée, l'effet d'élimination est le meilleur. . (2) L'IDHA est facile à éluer et à réaliser la séparation. Hu Xiaojun considère l'IDHA comme le composant principal d'une solution de lixiviation respectueuse de l'environnement. Dans des conditions d'acidité neutre du sol, l'IDHA a une bonne capacité d'élution des métaux lourds présents dans le sol, avec des taux d'élimination par lixiviation unique supérieurs à 90 %. Il peut éluer efficacement les métaux lourds présents dans le sol et a révélé que l'IDHA peut être complètement dégradé par les micro-organismes présents dans l'environnement sans provoquer de pollution. C'est une substance de lixiviation idéale pour l'assainissement des sols en métaux lourds, respectueuse de l'environnement. (3) L’IDHA peut modifier les formes existantes de métaux lourds et a le potentiel de résoudre fondamentalement la pollution par les métaux lourds. Wang Guiyin et coll. a découvert grâce à des recherches que l'IDHA peut éliminer efficacement les métaux lourds des sols contaminés et réduire le risque environnemental des métaux lourds résiduels. Il peut réduire les quantités résiduelles de Cd, Pb et Zn solubles dans l’eau, échangeables et liés aux carbonates dans le sol. Chen Chunle et coll. ont également obtenu des résultats similaires.

3. Prospection
4.  

Comparés aux agents chélateurs d'ions de métaux lourds existants dans le sol, le PASP et l'IDHA ont leurs caractéristiques uniques : (1) ces deux substances ont une capacité de chélation modérée et sont plus faciles à séparer des ions de métaux lourds lors d'un traitement ultérieur ; (2) Ces deux substances sont faciles à dégrader et le produit dégradé est un mélange d'acide aspartique et d'acide maléique, qui peut être utilisé par les cultures ou les micro-organismes sans résidus et ne provoquera pas de pollution organique du sol ; (3) Ces deux substances ont un effet biologique favorisant et peuvent être utilisées comme moyens auxiliaires pour contrôler la pollution des sols par les métaux lourds ; (4) Parmi ces deux substances, la fonction de méthode chimique de l'IDHA peut être supérieure à la fonction de méthode biologique, tandis que le PASP est à l'opposé. Grâce à des recherches pertinentes, la combinaison de différentes méthodes d'assainissement peut améliorer efficacement l'efficacité du contrôle de la pollution par les métaux lourds, telles que la méthode d'assainissement mixte composée d'un agent d'assainissement microbien et d'un agent d'assainissement chimique, la méthode de bioassainissement des matériaux de biocharbon (Yatuocao), la zéolite microbienne hautement active. méthode d'assainissement et la méthode d'assainissement microbienne (Aspergillus flavus) végétale (ray-grass).

Par conséquent, l'auteur estime que la combinaison des produits ci-dessus peut combiner organiquement les méthodes biologiques et chimiques, ce qui reflète non seulement la nature rapide et efficace des méthodes chimiques, mais reflète également la sécurité et la nature écologique des méthodes biologiques, et peut former un nouveau forme de gouvernance des méthodes chimiques biologiques. L'auteur estime que l'application du PASP et de l'IDHA dans le traitement de la pollution par les métaux lourds dans le sol peut être tentée par une méthode biochimique, ce qui signifie qu'une fois les deux utilisés ensemble, l'efficacité biologique du PASP et l'efficacité d'extraction chimique de l'IDHA peuvent être utilisés pour promouvoir conjointement le traitement de la pollution par les métaux lourds. Bien que certains des rapports mentionnés dans cette étude soient encore au stade de la recherche, avec la mise en œuvre de réglementations pertinentes dans les politiques nationales telles que les « Dix principes du sol » et le renforcement du soutien, les perspectives d'utilisation du PASP et de l'IDHA pour traiter les métaux lourds les sols contaminés deviendront de mieux en mieux.