אדמה היא אחד המשאבים שבני האדם מסתמכים עליהם להישרדות, והיא הבסיס של הסביבה האקולוגית מרכיבים חשובים. בתהליך של שינוי הטבע, במיוחד עם ההתפתחות המהירה של התעשייה והתרחבות הסחר העולמי, התעשייה הכימית השיגה התפתחות מהירה. לאחר מכן, הנזק הסביבתי הנגרם מזיהום כימי נעשה חמור יותר ויותר. בעיית זיהום המתכות הכבדות בקרקע הפכה בולטת במיוחד. במדינות זרות, כאבי עצמות הנגרמים על ידי רמות מוגזמות של קדמיום ומחלת Minamata הנגרמים על ידי רמות גבוהות של כספית מאיימים ישירות על חייהם ועל בטיחות הבריאות של אנשים. גם "תקרית האורז של הונאן קדמיום" שהתרחשה בסביבות 2013 בגואנגדונג, סין, נשמעה אזעקה לאנשים. ביום 28.5.2016 יישמה מועצת המדינה את "תכנית הפעולה למניעת זיהום ובקרת זיהום קרקע" (סעיף 10), אשר קבעה במפורש כי יש לבצע בקרת זיהום ושיקום לשיפור איכות סביבת הקרקע האזורית. במיוחד באזורים עם זיהום קרקע מתכת כבדה, כגון העיר טאי-ג'ואו במחוז ג'ה-ג'יאנג, העיר הואנגשי במחוז הוביי, העיר צ'אנגדה במחוז הונאן, העיר שאוגואן במחוז גואנג-דונג, העיר היצ'י באזור האוטונומי גואנגשי ג'ואנג, והעיר טונגרן במחוז גוויג'ואו, יש להקים אזורי עדיפות. לתת משחק מלא לתפקיד המוביל של הממשלה, להקים קרנות מיוחדות למניעת ובקרה של זיהום קרקע על ידי הרשויות המרכזיות והמקומיות בכל הרמות, ולהגביר את התמיכה בעבודות מניעת ובקרת זיהום קרקע. מאז שנות ה-90, הכימיקלים הירוקים וטכנולוגיות נלוות עשו התקדמות רבה בטיפול בזיהום מתכות כבדות בקרקע, עם מחקרים בולטים הקשורים לנגזרות של חומצה אספרטית, חומצה פוליאספרטית (PASP) וחומצה אימינודיסוצצינית (IDHA).

1. כימיקלים סינתטיים ביומימטיים - PASP

PASP הוא חלבון סינתטי מסיס במים הקיים באופן טבעי בריר של רכיכות ימיות כגון צדפות. מבנה ה-PASP נקי מקבוצות קרבוקסיל ואמיניות רבות, עם שתי תצורות α、β אסימטריות, חומר ביו-פולימר רב תכליתי וידידותי לסביבה עם מגוון רחב של יישומים. בשימוש נרחב לתוספי תזונה לצמחים, שיפור יעילות הדשן, עיכוב אבנית מפוזרת בתעשיית הטיפול במים, טיפול במתכות כבדות בקרקע וכו'. בשדות יישומים רבים, PASP מקדם צמיחת יבול. הכי חשוב. בהתחשב בפונקציה הייחודית של יונים מתכתיים ופיזורים של PASP, השימוש במלחי חומצה פוליאספרטית בטיפול בזיהום מתכות כבדות בקרקע מוערך יותר ויותר על ידי חוקרים רבים. כיום, המחקר על מלחי חומצה פוליאספרטית בתחום זה מתמקד בעיקר בשיטות טיפול כימיות וביולוגיות.

1.1 חוק טיפול כימי

שיטת הטיפול הכימי לזיהום מתכות כבדות באדמת PASP מתייחסת לשיטת ניצול המאפיינים של יוני מתכת קלים PASP, שילובם עם יוני מתכות כבדות, ולאחר מכן שימוש בשיטות שטיפה או מיצוי להפרדת קלאטות מתכות כבדות PASP מהקרקע, ובכך. הוצאת מתכות כבדות מהאדמה. כאשר PASP משמש לבקרת זיהום מתכות כבדות בקרקע, הוא מושפע פחות מה-pH הסביבתי. המחקר של Cao Zhenyu מראה שכאשר PASP מיושם לטיפול בשטיפה מתנודדת של אדמה מזוהמת, קצב ההסרה של מתכות כבדות על ידי מלח חומצה פוליאספרטית גבוה יותר בסביבת pH נמוך יותר, במיוחד ב-pH 1. במחקר על מתכות כבדות בבוצה מ מפעל טיהור שפכים Taopu בשנחאי, חוקרים גילו של-PASP יש ביצועי מיצוי טובים עבור מתכות כבדות שונות בבוצה עם חומציות מתונה. עם זאת, לחוקרים יש דעות שונות על סוגי המתכות הכבדות שניתן להפעיל על ידי PASP, אך הם יכולים להדגים את העושר של סוגי המתכות הכבדות המשולבות שלהם מנקודת מבט צדדית. Zhang Hua מצא שעל ידי עבודה משותפת עם מי חמצן, PASP יכול לחלץ ביעילות Zn, Ni, Cu, כמו גם קצת Cd ו-Cr מהבוצה. Fang Yifeng et al. מצא באמצעות מחקר של-PASP יש אפקט מיצוי טוב על יוני מתכות כבדות Cd, עם שיעורי מיצוי העולה על 50%, וככל שכמות ה-PASP בשימוש גבוהה יותר, כך אפקט המיצוי טוב יותר. Wen Dongdong מאמין ש-PASP יכול להסיר Pb ביעילות מהאדמה, אך השפעתו המשפרת על הסרת Cu ו-Cr אינה משמעותית; הסיבה העיקרית למסקנה זו היא ש-PASP מקדם את השינוי של צורות Cu ו-Cr של מתכות כבדות באדמה, וכתוצאה מכך ניידות לקויה ומשפיעה על יעילות המיצוי שלה.

1.2 חוק ממשל ביולוגי

שיטת הטיפול הביולוגי בזיהום מתכות כבדות באדמת PASP מתייחסת לשימוש ב-PASP כאמצעי עזר לטיפול ביולוגי בזיהום מתכות כבדות בקרקע. על ידי ניצול ההשפעה הרגולטורית של PASP על אנזימים ביולוגיים בגידול או השפעת השיפור של PASP על הקרקע, PASP יכול לשלב עם יוני מתכת כמו Fe, Zn, Mn באדמה ליצירת אנזימים ביולוגיים אקסוגניים לגידולים, ובכך לקדם את השיפור של תפוקה ואיכות יבול, והגברת ספיגת מתכות כבדות על ידי גידולים, לפיכך, זוהי שיטה לבקרת מתכות כבדות בקרקע. כסוכן סינרגטי בשימוש נרחב בסין, ל-PASP יש השפעה בלתי ניתנת לערעור על צמיחת היבול, מה שמספק השראה לחוקרים במחקר לטיפול במתכות כבדות.

המחקר של Xu Li מראה ש-PASP יכול לקדם את הצמיחה של עשב וטיבר, להגדיל את תכולת הכלורופיל של עשב וטיבר, לחזק את הפוטוסינתזה של הצמח, במיוחד בתנאי Cu בריכוז נמוך. PASP יכול לקדם צמיחת עשב וטיבר ובמידה מסוימת להקל על הנזק של Cu לרקמת עשב וטיבר. ג'אנג שין וחב'. מצא שבתוך טווח ריכוז מסוים, יכולת ההפעלה של PASP עבור Pb ו-Cd עולה עם העלייה בריכוז PASP; יחד עם זאת, נמצא בניסויים בעציצים כי ל-PASP השפעה מחזקת משמעותית על שיקום קרקע מזוהמת מתכת כבדה על ידי תירס. Xu Weiwei et al. מאמינים שלשיתוף PASP ו-FeCl3 יש השפעה טובה על זיהום Cd, ובניגוד לחומרים כימיים אחרים, השימוש בטיפול ב-PASP יכול לשפר משמעותית את צמיחת הביומסה של היבול. Dou Qiaohui מצא שתחת לחץ Cu ו-Cd, יישום של מלח חומצה פוליאספרטית בעגבניות יכול לא רק לאזן את תזונת הצמח, לשפר את פעילות האנזים באורגניזמים, לקדם את צמיחת היבול, אלא גם לשפר את איכות העגבניות, להפחית את התוכן הנספוג של Cu ו-Cd, מה שמועיל לניהול זיהום מתכות כבדות בקרקע. 

2. חומר קלציה ירוק - IDHA

חומרי קליטה הם אחד הכימיקלים הנפוצים ביותר, המכסים כמעט את כל התעשיות כגון תרופות, כימיקלים, טקסטיל, כימיקלים יומיומיים, ייצור נייר, מזון, עור, גומי, חקלאות, שדות נפט, כרייה, טיפול בקרקע וכו'. כוללים חומצה אתילן-דיאמין-טטרה-אצטית ומלחיה (EDTA), חומצה היפו-אמינוטריאצטית ומלחיה (NTA), חומצה דיאתילן-טריאמין-פנטה-אצטית ומלחיה (DTPA), חומצת לימון, חומצה טרטרית וכו'; מביניהם, EDTA הפך לחומר הקולט הנפוץ ביותר בשל יכולת הקליטה המעולה שלו וחסכוניותו המעולה. עם זאת, תהליך ייצור EDTA מזוהם קשות וקשה לפירוק בסביבה הטבעית, מה שעלול לגרום לזיהום סביבתי חמור ועלול לגרום לשטיפה של חומרי מתכות כבדות למערכת מי התהום לאחר היישום, ובכך להוות סיכון מסוים לבריאות האדם. בנוסף, שפכים המכילים EDTA יובילו מתכות מזיקות מבוצה תת-מימית אל גוף המים לאחר ההזרמה, ויגרמו לסכנות חדשות לבריאות האדם והאקולוגית; לכן, האיחוד האירופי הוציא תקנות רלוונטיות המחייבות את ריכוז ה-EDTA בנהרות להיות בין 10 ל-100 μ G/L, כאשר ריכוז של 1-10 באגם μ G/L היא הדרישה המחמירה ביותר מבין כל התרכובות המלאכותיות . עם התחזקות המודעות הסביבתית, אנשים מתחילים בהדרגה לפעול בנושא זה. הוראת האיחוד האירופי 1999/476/ECL187/52 אוסרת במפורש את השימוש ב-EDTA בתעשיות מרובות כגון מזון, תרופות וטקסטיל. במקביל, הוא מגביל את השימוש בתעשיית הכביסה ומחזק בהדרגה את המחקר על כימיקלים ירוקים. בתוך שנים ספורות, סוגים חדשים רבים של כימיקלים בעלי תכונות קלאטיות צצו ברחבי העולם, כאשר IDHA היא נציגתם. ל-IDHA תכונות כימיות יציבות יחסית ויכול לשמור על יציבות טובה בחומצה חזקה ובמדיות אלקליות. בהשוואה ל-EDTA, יש לו שני מאפיינים בולטים: (1) יש לו מבנה ליגנד חומצה טטר-קרבוקסילית, יכולת קלציה מתונה, וקל להשיג קלציה ו-de-chelation של יוני מתכת. קבוע הקלציה עבור יוני מתכת כלליים נמוך מעט מ-EDTA, אך לחלק מהיונים כגון Cu2+ יש קבועי קלציה גבוהים יותר מ-EDTA; (2) תהליך ייצור לא רעיל, לא מזיק, נקי, מתכלה בקלות, וניתן לפרק אותו לחלוטין לחומצות אמינו מתכלות וחומצה סוקסינית. כיום, כימיקל זה מיושם בהדרגה בתחומים שונים כגון חקלאות, דפוס וצביעה, ייצור נייר, כימיקלים יומיומיים, טיפול במים וזיהום מתכות כבדות. הדיווחים על שיקום זיהום מתכות כבדות בקרקע על ידי IDHA מתמקדים בעיקר בשיטות טיפול ביולוגיות וכימיות.

2.1 חוק ממשל ביולוגי

Liu Xiaona מאמין שטיפול ב-IDHA (מלח) בצמחי תירס מעלה משמעותית את ריכוז ה-Cd בחלקים מעל פני הקרקע בהשוואה לבקרת הריק וטיפול ה-EDTA, וגם משפר משמעותית את ריכוז ה-Cu בחלקי הקרקע והשורש בהשוואה לבקרת הריק ו-EDTA. טיפול, שעוזר להאיץ את הטיפול במתכות כבדות בקרקע. Tian Haoqi הוכיח באמצעות ניסויים ש-IDHA (מלח) יכול להפעיל As ו-Cd קבועים באדמה, ולקדם ספיגת מתכות כבדות בצמח.

2.2 חוק טיפול כימי

לשיטת הטיפול הכימי יש את המאפיין של פינוי מהיר של מתכות כבדות מאדמה מזוהמת, שנמצאת בשימוש נרחב ויכולה לפתור בעיות לחלוטין. עם זאת, כיצד להפריד ביעילות חומרי קלאט ממתכות כבדות ולמחזר אותן הוא אתגר.

באמצעות מחקר מתמשך, חוקרים גילו כי ל-IDHA החדש יש פוטנציאל לפתור את הבעיות שהוזכרו לעיל: (1) ל-IDHA יעילות קלציה גבוהה. על פי מחקר, יעילות המיצוי של IDHA (מלח) עבור Cd בבוצת תחנות כוח בתנאים מסוימים היא 68%. במקביל, בתנאי של הוספת חומצה זרחתית של 1.2%, יעילות המיצוי של IDHA עבור Cu ו-Ni בבוצה משתפרת משמעותית, כאשר שיעורי המיצוי עולים על 90%. Duan Gaoqi מצא באמצעות מחקר של-IDHA יש אפקט הסרה טוב על מתכות כבדות בבוצה של תחנות כוח, במיוחד כאשר היחס המולארי הכולל של IDHA למתכות כבדות הוא 8:1 ומתווספת כמות קטנה של H3PO4, אפקט ההסרה הוא הטוב ביותר . (2) קל לחמוק מ-IDHA ולהשיג הפרדה. Hu Xiaojun רואה ב-IDHA את המרכיב העיקרי של פתרון שטיפה ידידותי לסביבה. בתנאי חומציות ניטרליים של הקרקע, ל-IDHA יכולת פליטה טובה עבור מתכות כבדות בקרקע, עם שיעורי הסרת שטיפה בודדת מעל 90%. זה יכול לחפוף ביעילות מתכות כבדות באדמה, ומצא ש-IDHA יכול להתפרק לחלוטין על ידי מיקרואורגניזמים בסביבה מבלי לגרום לזיהום. זהו חומר שטיפה ידידותי לסביבה ואידיאלי לשיקום קרקע מתכת כבדה. (3) IDHA יכולה לשנות את הצורות הקיימות של מתכות כבדות ויש לה פוטנציאל לפתור באופן יסודי את הזיהום של מתכות כבדות. Wang Guiyin et al. מצא באמצעות מחקר ש-IDHA יכולה להסיר ביעילות מתכות כבדות מאדמה מזוהמת ולהפחית את הסיכון הסביבתי של שאריות מתכות כבדות. זה יכול להפחית את הכמויות הנותרות של Cd, Pb ו-Zn המסיסים במים, הניתנים להחלפה וקשורים לקרבונט באדמה. צ'ן צ'ונל ועוד. גם השיג תוצאות דומות.

3. חיפוש חיפוש
4.  

בהשוואה לתכשירים קיימים של יונים מתכת כבדה באדמה, ל-PASP ול-IDHA יש את המאפיינים הייחודיים שלהם: (1) לשני חומרים אלו יש יכולת קלאטית מתונה וקל יותר להפרידם מיוני מתכות כבדות בטיפול מאוחר יותר; (2) שני חומרים אלו קלים לפירוק, והתוצר המפורק הוא תערובת של חומצה אספרטית וחומצה מאלית, היכולים לשמש גידולים או מיקרואורגניזמים ללא שאריות ולא יגרום לזיהום אורגני לקרקע; (3) לשני חומרים אלה יש אפקט מקדם ביולוגי והם יכולים לשמש כאמצעי עזר לשליטה בזיהום מתכות כבדות בקרקע; (4) בין שני החומרים הללו, פונקציית השיטה הכימית של IDHA עשויה להיות עדיפה על פונקציית השיטה הביולוגית, בעוד PASP היא הפוכה. באמצעות מחקר רלוונטי, השילוב של שיטות שיקום שונות יכול לשפר ביעילות את היעילות של בקרת זיהום מתכות כבדות, כגון שיטת השיקום המעורבת של חומר שיקום מיקרוביאלי וחומר שיקום כימי, שיטת הביו-שיקום של חומר ביו-צ'אר (Yatuocao), החיידק הזאוליט הפעיל ביותר שיטת השיקום, ושיטת השיקום החיידקית (Aspergillus flavus) הצמח (Ryegrass).

לכן, המחבר סבור כי השילוב של המוצרים הנ"ל יכול לשלב באופן אורגני שיטות ביולוגיות וכימיות, מה שלא רק משקף את האופי המהיר והיעיל של שיטות כימיות, אלא גם משקף את הבטיחות והטבע הירוק של שיטות ביולוגיות, ויכול ליצור צורה חדשה צורת ממשל לשיטות כימיות ביולוגיות. המחבר סבור שניתן לנסות את היישום של PASP ו-IDHA בטיפול בזיהום מתכות כבדות בקרקע באמצעות שיטה ביוכימית, כלומר לאחר השימוש בשניהם יחד, היעילות הביולוגית של PASP ויעילות המיצוי הכימית של IDHA יכולים להתבצע. לנצל במשותף לקידום הטיפול בזיהום מתכות כבדות. למרות שחלק מהדוחות המוזכרים במחקר זה עדיין בשלב המחקר, עם יישום התקנות הרלוונטיות במדיניות הלאומית כגון "עשרת עקרונות הקרקע" והגברת התמיכה, הסיכויים לשימוש ב-PASP ו-IDHA לטיפול במתכות כבדות אדמה מזוהמת תהפוך לטובה יותר ויותר.