土壌は人間が生存するために依存する資源の一つであり、生態環境の重要な構成要素の基礎です。自然が変化する過程、特に産業の急速な発展と世界貿易の拡大に伴い、化学産業は急速な発展を遂げました。その後、化学物質による環境被害は深刻化しています。特に土壌中の重金属汚染の問題が顕著になっている。海外では、過剰なカドミウム濃度による骨の痛みや過剰な水銀濃度による水俣病が人々の生命と健康の安全を直接脅かしています。 2013年頃に中国広東省で起きた「湖南カドミウム米事件」も人々に警鐘を鳴らした。 2016 年 5 月 28 日、国務院は「土壌汚染防止管理行動計画」（第 10 条）を施行し、地域の土壌環境の質を改善するために汚染管理と修復を実施することを明記した。特に浙江省台州市、湖北省黄石市、湖南省常徳市、広東省韶関市、広西チワン族自治区河池市、貴州省銅仁市などの重金属土壌汚染地域では、優先分野を設定する必要がある。政府の主導的役割を十分に発揮し、各レベルの中央・地方政府による土壌汚染防止・管理のための特別基金を設立し、土壌汚染防止・管理事業への支援を強化する。 1990 年代以降、アスパラギン酸、ポリアスパラギン酸 (PASP) およびイミノジコハク酸 (IDHA) の誘導体に関連した顕著な研究により、グリーンケミカルおよび関連技術は土壌中の重金属汚染の処理において大きな進歩を遂げてきました。

1. 生体模倣合成化学物質 - PASP

PASP は、カキなどの海洋貝類の粘液中に天然に存在する水溶性合成タンパク質です。 PASP構造は多数のカルボキシル基やアミノ基を持たず、非対称α、βの2つの構造を持ち、幅広い用途に使用できる多機能で環境に優しい多機能生体高分子材料です。植物の栄養補給、肥料効率の向上、水処理産業におけるスケールの飛散抑制、土壌重金属処理などに広く使用されています。PASP は数多くの応用分野で作物の成長を促進します。最も重要なこと。 PASP の独特なキレート化および金属イオン分散機能を考慮すると、土壌重金属汚染の処理におけるポリアスパラギン酸塩の使用は多くの研究者によってますます評価されています。現在、この分野におけるポリアスパラギン酸塩の研究は主に化学的および生物学的処理方法に焦点が当てられている。

1.1化学処理法

PASP土壌の重金属汚染に対する化学的処理法とは、PASPのキレート金属イオンの特性を利用し、重金属イオンと結合させた後、浸出法や抽出法によりPASPの重金属キレートを土壌から分離する方法を指します。土壌から重金属を除去すること。 PASP を土壌重金属汚染防止に使用すると、環境の pH による影響が少なくなります。 Cao Zhenyu の研究では、汚染土壌の振動浸出処理に PASP を適用した場合、ポリアスパラギン酸塩による重金属の除去率は、より低い pH 環境、特に pH 1 でより高くなることが示されています。上海の桃埔下水処理場では、PASP が中程度の酸性度の汚泥中のさまざまな重金属に対して優れた抽出性能を持っていることを研究者が発見しました。ただし、PASP によって活性化できる重金属の種類については研究者によって異なる意見がありますが、側面から見るとキレート化された重金属の種類が豊富であることを実証できます。 Zhang Hua 氏は、PASP が過酸化水素と連携することで、スラッジから Zn、Ni、Cu に加え、一部の Cd と Cr を効果的に抽出できることを発見しました。ファン・イーフェンら。研究の結果、PASPは重金属イオンCdの抽出効果が高く、抽出率が50%を超え、PASPの使用量が多いほど抽出効果が向上することがわかりました。 Wen Dongdong 氏は、PASP は土壌から Pb を効果的に除去できるが、Cu と Cr の除去に対する促進効果は顕著ではないと考えています。この結論の主な理由は、PASP が土壌中の重金属 Cu および Cr の変形を促進し、その結果、移動性が低下し、抽出効率に影響を与えるためです。

1.2生物ガバナンス法

PASP土壌の重金属汚染の生物学的処理法とは、土壌の重金属汚染の生物学的処理の補助手段としてPASPを使用することを指します。 PASPによる作物中の生物酵素の調節効果やPASPによる土壌の改良効果を利用することで、PASPが土壌中のFe、Zn、Mnなどの金属イオンと結合して作物にとって外来性の生物酵素を形成し、改良を促進することができます。作物の収量と品質を低下させ、作物による重金属の吸収を促進するため、土壌中の重金属を制御する方法です。中国で広く使用されている相乗剤として、PASP は作物の成長に疑いの余地のない効果をもたらし、重金属処理研究の研究者にインスピレーションを与えています。

Xu Liの研究は、PASPが、特に低濃度Cu条件下で、ベチバーグラスの成長を促進し、ベチバーグラスのクロロフィル含有量を増加させ、植物の光合成を強化できることを示しています。 PASP はベチバーグラスの成長を促進し、ベチバーグラス組織に対する銅の損傷をある程度軽減します。張新ら。特定の濃度範囲内では、PASPのPbおよびCdに対する活性化能力がPASP濃度の増加とともに増加することを発見しました。同時に、ポット実験では、PASP がトウモロコシによる重金属汚染土壌の修復に顕著な強化効果があることが判明しました。 Xu Weiweiら。 PASP と FeCl3 の共有は Cd 汚染に良い効果をもたらし、他の化学薬品とは異なり、PASP 処理の使用は作物バイオマスの成長を大幅に改善できると信じています。 Dou Qiaohui 氏は、Cu および Cd ストレス下で、トマトにポリアスパラギン酸塩を適用すると、植物の栄養のバランスを取り、生物の酵素活性を改善し、作物の成長を促進するだけでなく、トマトの品質を改善し、Cu および Cd の吸収可能な含有量を減少させることができることを発見しました。これは土壌重金属汚染の管理に有益です。 

2. グリーンキレート剤 - IDHA

キレート剤は最も広く使用されている化学物質の 1 つであり、医薬品、化学品、繊維、日用化学品、製紙、食品、皮革、ゴム、農業、油田、鉱業、土壌処理などのほぼすべての産業をカバーしています。 従来のキレート剤は主にエチレンジアミン四酢酸およびその塩（EDTA）、ヒポアミノ三酢酸およびその塩（NTA）、ジエチレントリアミン五酢酸およびその塩（DTPA）、クエン酸、酒石酸などが挙げられる。中でもEDTAは、その優れたキレート能力と優れたコストパフォーマンスにより、最も広く使用されているキレート剤となっています。しかし、EDTAの製造プロセスは汚染がひどく、自然環境下では分解が難しいため、深刻な環境汚染を引き起こす可能性があり、使用後に地下水系への重金属物質の浸出を引き起こす可能性があり、それによって人の健康に一定のリスクを引き起こす可能性があります。さらに、EDTAを含む廃水は、排出後に水中の汚泥から有害な金属を水域に運び、人間と生態系の健康に新たな危険を引き起こします。したがって、欧州連合は、河川中のEDTA濃度を10～100μG/Lにすることを要求する関連規制を発行し、湖では1～10μG/Lの濃度がすべての人工化合物の中で最も厳しい要件となっている。 。環境意識の高まりとともに、人々も徐々に行動を起こし始めています。 EU 指令 1999/476/ECL187/52 は、食品、医薬品、繊維などの複数の業界での EDTA の使用を明示的に禁止しています。同時に、洗濯業界での使用を制限し、グリーンケミカルの研究を徐々に強化しています。わずか数年の間に、キレート特性を持つ多くの新しいタイプの化学物質が世界中で出現しており、IDHA はその代表です。 IDHA は比較的安定した化学的性質を持ち、強酸および強アルカリ媒体中で良好な安定性を維持できます。 EDTA と比較すると、次の 2 つの優れた特徴があります。 (1) テトラカルボン酸配位子構造を持ち、適度なキレート能を持ち、金属イオンのキレート化および脱キレート化が容易です。一般的な金属イオンのキレート定数は EDTA よりわずかに低くなりますが、Cu2+ などの一部のイオンは EDTA よりも高いキレート定数を持ちます。 (2) 無毒、無害でクリーンな製造プロセスで、容易に生分解され、生分解性のアミノ酸とコハク酸に完全に分解されます。現在、この化学物質は農業、印刷・染色、製紙、日用薬品、水処理、重金属汚染などのさまざまな分野に徐々に応用されています。 IDHA による土壌の重金属汚染の修復に関する報告は、主に生物学的および化学的処理方法に焦点を当てています。

2.1生物ガバナンス法

Liu Xiaona 氏は、トウモロコシ植物の IDHA (塩) 処理により、ブランク対照および EDTA 処理と比較して地上部の Cd 濃度が大幅に増加し、ブランク対照および EDTA 処理と比較して地上部および根部の Cu 濃度も大幅に向上すると考えています。土壌中の重金属の管理を促進するのに役立ちます。 Tian Haoqi は、IDHA (塩) が土壌中に固定された As と Cd を活性化し、植物による重金属の吸収を促進することを実験を通じて実証しました。

2.2化学処理法

化学処理法は汚染土壌から重金属を速やかに除去する特徴があり、問題を根本的に解決するために広く使用されている。しかし、キレート剤を重金属から効果的に分離し、リサイクルする方法は課題です。

継続的な研究を通じて、研究者らは新しい IDHA が前述の問題を解決する可能性があることを発見しました。 (1) IDHA は高いキレート効率を持っています。研究によると、特定の条件下での発電所スラッジ中のカドミウムに対するIDHA（塩）の抽出効率は68%です。同時に、1.2%リン酸を添加した条件下では、汚泥中のCuとNiに対するIDHAの抽出効率が大幅に向上し、抽出率は90%を超えました。 Duan Gaoqi は研究を通じて、IDHA が発電所スラッジ中の重金属に対して優れた除去効果があることを発見しました。特に、IDHA と重金属の合計モル比が 8:1 で、少量の H3PO4 を添加すると、除去効果が最高になります。 。 (2) IDHAは溶出・分離が容易です。 Hu Xiaojun 氏は、IDHA を環境に優しい浸出液の主成分と考えています。中性の土壌酸性条件下では、IDHA は土壌中の重金属の溶出能力が高く、1 回の浸出除去率は 90% 以上です。 IDHAは土壌中の重金属を効率よく溶出することができ、汚染を引き起こすことなく環境中の微生物によって完全に分解できることが分かりました。環境に優しい理想的な重金属土壌浄化浸出物質です。 (3) IDHA は重金属の既存の形態を変えることができ、重金属汚染を根本的に解決する可能性を秘めています。王桂音ら。研究を通じて、IDHA が汚染土壌から重金属を効果的に除去し、残留重金属による環境リスクを軽減できることが判明しました。土壌中の水溶性、交換性、炭酸塩結合した Cd、Pb、Zn の残留量を減らすことができます。チェン・チュンレ 他も同様の結果が得られました。

3. 探鉱中
4.  

PASPとIDHAは、既存の土壌重金属イオンキレート剤と比較して、次のような独特の特徴を持っています。(1)これら2つの物質は適度なキレート能を有し、後の処理において重金属イオンと分離しやすい。 （２）これら２つの物質は分解しやすく、分解生成物はアスパラギン酸とマレイン酸の混合物であり、残留することなく作物や微生物に利用され、土壌に有機汚染を引き起こすことがない。 (3) これら 2 つの物質は生物学的促進効果があり、土壌重金属汚染を制御するための補助手段として使用できます。 (4) これら 2 つの物質のうち、IDHA の化学的方法の機能は生物学的方法の機能より優れている可能性がありますが、PASP はその逆です。関連研究を通じて、微生物修復剤と化学的修復剤の混合修復方法、バイオ炭材料バイオ修復方法（Yatuocao）、高活性ゼオライト微生物など、さまざまな修復方法を組み合わせることで、重金属汚染防止の効率を効果的に向上させることができます。修復方法、および微生物 (Aspergillus flavus) 植物 (Ryegrass) 修復方法です。

したがって、上記の製品を組み合わせることで、生物学的方法と化学的方法を有機的に組み合わせることができ、化学的方法の迅速かつ効率的な性質を反映するだけでなく、生物学的方法の安全性と環境に優しい性質も反映し、新しい方法を形成できると著者は考えています。生物化学的手法のガバナンスの形態。著者は、PASP と IDHA を土壌中の重金属汚染の処理に応用することは、生化学的方法によって試みることができると考えています。つまり、2 つを一緒に使用すると、PASP の生物学的効率と IDHA の化学的抽出効率が向上するということです。重金属汚染の処理を共同で推進するために活用される。この研究で言及した報告書の一部はまだ研究段階にあるが、「土壌十原則」などの国家政策における関連規制の導入や支援の強化により、重金属の処理にPASPとIDHAを使用する見通しは高まっている。汚染された土壌はどんどん良くなっていきます。