토양은 인간이 생존을 위해 의존하는 자원 중 하나이며, 생태환경을 구성하는 중요한 구성요소의 기초입니다. 특히 산업의 급속한 발전과 세계 무역의 확대로 인해 자연이 변화하는 과정에서 화학산업은 급속한 발전을 이루었습니다. 이에 따라 화학오염으로 인한 환경피해는 날로 심각해지고 있다. 특히 토양의 중금속 오염 문제가 두드러지고 있습니다. 외국에서는 카드뮴 과잉으로 인한 뼈 통증과 수은 과잉으로 인한 미나마타병이 국민의 생명과 건강 안전을 직접적으로 위협하고 있다. 2013년쯤 중국 광둥성에서 발생한 '후난성 카드뮴 쌀 사건'도 국민들에게 경종을 울렸다. 2016년 5월 28일, 국무원은 지역 토양 환경의 질을 개선하기 위해 오염 통제 및 개선을 실시해야 한다고 명시적으로 규정한 "토양 오염 예방 및 통제 행동 계획"(제10조)을 시행했습니다. 특히 저장성 타이저우시, 후베이성 ​​황스시, 후난성 창더시, 광둥성 소관시, 광시좡족자치구 허치시, 귀저우성 퉁런시 등 중금속 토양 오염 지역에서는 우선순위 영역을 설정해야 한다. 정부의 주도적 역할을 발휘하여 중앙, 지방 각급 토양오염 예방, 통제를 위한 특별기금을 편성하고 토양오염 예방, 통제사업에 대한 지원을 강화한다. 1990년대 이후 친환경 화학물질 및 관련 기술은 아스파르트산, 폴리아스파르트산(PASP) 및 이미노디석신산(IDHA)의 유도체와 관련된 탁월한 연구를 통해 토양 중금속 오염 처리에 큰 진전을 이루었습니다.

1. 생체모방 합성화학물질 - PASP

PASP는 굴과 같은 해양 조개류의 점액에 자연적으로 존재하는 수용성 합성 단백질입니다. PASP 구조는 수많은 카르복실기와 아미노기가 없으며 비대칭 α, β 두 가지 구성을 가지며 다양한 용도로 사용되는 다재다능하고 환경 친화적인 다기능 생체 고분자 물질입니다. 식물 영양 보충, 비료 효율 향상, 수처리 산업의 분산 스케일 억제, 토양 중금속 처리 등에 널리 사용됩니다. PASP는 수많은 응용 분야에서 작물 성장을 촉진합니다. 가장 중요한 것은. PASP의 고유한 킬레이트화 및 금속 이온 분산 기능을 고려할 때 토양 중금속 오염 처리에 폴리아스파르트산 염을 사용하는 것은 많은 연구자들에 의해 점점 더 높이 평가되고 있습니다. 현재 이 분야의 폴리아스파르트산 염에 대한 연구는 주로 화학적, 생물학적 처리 방법에 중점을 두고 있습니다.

1.1화학적 처리법

PASP 토양의 중금속 오염에 대한 화학적 처리방법은 PASP 킬레이트 금속이온의 특성을 활용하여 이를 중금속 이온과 결합시킨 후 침출 또는 추출 방법을 이용하여 토양으로부터 PASP 중금속 킬레이트를 분리하는 방법을 말한다. 토양에서 중금속을 제거합니다. PASP를 토양 중금속 오염 제어에 사용하면 환경 pH의 영향을 덜 받습니다. Cao Zhenyu의 연구는 오염된 토양의 진동 침출 처리에 PASP를 적용할 때 폴리아스파르트산 염에 의한 중금속 제거율이 낮은 pH 환경, 특히 pH 1에서 더 높다는 것을 보여줍니다. 연구원들은 상하이 타오푸 하수 처리장에서 PASP가 적당한 산도에서 슬러지 내 다양한 ​​중금속에 대한 추출 성능이 우수하다는 사실을 발견했습니다. 그러나 PASP에 의해 활성화될 수 있는 중금속의 유형에 대해 연구자들은 서로 다른 의견을 가지고 있지만 측면 관점에서 킬레이트화된 중금속 유형의 풍부함을 보여줄 수 있습니다. Zhang Hua는 PASP가 과산화수소와 함께 작용하여 슬러지에서 Zn, Ni, Cu뿐만 아니라 일부 Cd 및 Cr을 효과적으로 추출할 수 있음을 발견했습니다. Fang Yifenget al. 연구를 통해 PASP는 중금속 이온 Cd에 대해 우수한 추출 효과를 가지며 추출율은 50%를 초과하며 PASP 사용량이 많을수록 추출 효과가 더 좋다는 사실이 밝혀졌습니다. Wen Dongdong은 PASP가 토양에서 Pb를 효과적으로 제거할 수 있다고 믿고 있지만 Cu 및 Cr 제거에 대한 향상 효과는 크지 않습니다. 이 결론의 주된 이유는 PASP가 토양에서 중금속 Cu 및 Cr 형태의 변형을 촉진하여 이동성이 떨어지고 추출 효율에 영향을 미치기 때문입니다.

1.2생물지배법

PASP 토양 중금속 오염의 생물학적 처리 방법은 PASP를 토양 중 중금속 오염의 생물학적 처리를 위한 보조 수단으로 사용하는 것을 의미합니다. PASP가 작물 내 생물학적 효소에 대한 조절 효과 또는 PASP의 토양 개량 효과를 활용하여 PASP는 토양 내 Fe, Zn, Mn 등의 금속 이온과 결합하여 작물에 대한 외인성 생물학적 효소를 형성함으로써 개량을 촉진할 수 있습니다. 작물의 수확량 및 품질을 향상시키고, 작물의 중금속 흡수를 향상시켜 토양 중 중금속을 조절하는 방법입니다. 중국에서 널리 사용되는 상승작용제인 PASP는 작물 성장에 의심할 여지 없는 영향을 미치며, 이는 중금속 처리 연구에 종사하는 연구자에게 영감을 줍니다.

Xu Li의 연구는 PASP가 베티버풀의 성장을 촉진하고, 베티버풀의 엽록소 함량을 증가시키며, 특히 낮은 Cu 농도 조건에서 식물 광합성을 강화할 수 있음을 보여줍니다. PASP는 베티버풀의 성장을 촉진하고 베티버풀 조직에 대한 Cu의 손상을 어느 정도 완화할 수 있습니다. Zhang Xinet al. 특정 농도 범위 내에서 PASP 농도가 증가함에 따라 Pb 및 Cd에 대한 PASP의 활성화 능력이 증가한다는 사실을 발견했습니다. 동시에 PASP가 옥수수에 의해 오염된 중금속 토양을 정화하는 데 상당한 강화 효과가 있음이 화분 실험에서 밝혀졌습니다. Xu Weiweiet al. PASP와 FeCl3의 공유는 Cd 오염에 좋은 영향을 미치고 다른 화학 물질과 달리 PASP 처리의 사용은 작물 바이오매스 성장을 크게 향상시킬 수 있다고 믿습니다. Dou Qiaohui는 Cu 및 Cd 스트레스 하에서 토마토에 폴리아스파르트산 염을 적용하면 식물 영양의 균형을 맞추고 유기체의 효소 활성을 개선하며 작물 성장을 촉진할 뿐만 아니라 토마토 품질을 향상시키고 Cu 및 Cd의 흡수 가능한 함량을 줄일 수 있음을 발견했습니다. 이는 토양 중금속 오염 관리에 유익합니다. 

2. 녹색 킬레이트제 - IDHA

킬레이트제는 의약품, 화학, 섬유, 일용화학제품, 제지, 식품, 가죽, 고무, 농업, 유전, 광업, 토양처리 등 거의 모든 산업에 걸쳐 가장 널리 사용되는 화학물질 중 하나입니다. 전통적인 킬레이트제는 주로 에틸렌디아민테트라아세트산 및 그의 염(EDTA), 하이포아미노트리아세트산 및 그의 염(NTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산 및 그의 염(DTPA), 시트르산, 타르타르산 등을 포함하고; 그 중 EDTA는 우수한 킬레이트 능력과 뛰어난 경제성으로 인해 가장 널리 사용되는 킬레이트제로 자리 잡았습니다. 그러나 EDTA 생산 공정은 오염이 심하고 자연 환경에서 분해가 어렵기 때문에 심각한 환경 오염을 초래할 수 있으며, 적용 후 중금속 물질이 지하수 시스템으로 침출되어 인체 건강에 일정한 위험을 초래할 수 있습니다. 또한, EDTA를 함유한 폐수는 배출 후 수중 슬러지의 유해 금속을 수역으로 운반하여 인간과 생태학적 건강에 새로운 위험을 야기합니다. 따라서 유럽 연합에서는 강의 EDTA 농도를 10~100μG/L로 요구하는 관련 규정을 발표했으며, 호수의 EDTA 농도는 1~10μG/L로 모든 인공 화합물 중에서 가장 엄격한 요구 사항입니다. . 환경에 대한 인식이 강화되면서 사람들은 점차 이에 대한 조치를 취하기 시작했습니다. EU 지침 1999/476/ECL187/52는 식품, 의약품, 섬유 등 다양한 산업에서 EDTA 사용을 명시적으로 금지합니다. 동시에 세탁업계에서의 사용을 제한하고 친환경 화학물질에 대한 연구를 점차 강화하고 있다. 불과 몇 년 만에 킬레이트 특성을 지닌 많은 새로운 유형의 화학물질이 전 세계적으로 등장했으며, IDHA가 그 대표적인 제품입니다. IDHA는 상대적으로 안정적인 화학적 특성을 가지며 강산 및 알칼리 매질에서 우수한 안정성을 유지할 수 있습니다. EDTA와 비교하여 두 가지 두드러진 특징이 있습니다. (1) 테트라카르복실산 리간드 구조를 가지며 킬레이트화 능력이 적당하며 금속 이온의 킬레이트화 및 탈킬레이트화를 쉽게 달성할 수 있습니다. 일반 금속 이온의 킬레이트화 상수는 EDTA보다 약간 낮지만 Cu2+와 같은 일부 이온은 EDTA보다 킬레이트화 상수가 더 높습니다. (2) 무독성, 무해하고 청정한 생산공정으로 쉽게 생분해되며 생분해성 아미노산과 숙신산으로 완전히 분해될 수 있다. 현재 이 화학물질은 농업, 인쇄 및 염색, 제지, 생활화학, 수처리, 중금속 오염 등 다양한 분야에 점차 적용되고 있다. IDHA의 토양 중금속 오염 개선에 관한 보고서는 주로 생물학적 및 화학적 처리 방법에 중점을 두고 있습니다.

2.1생물지배법

Liu Xiaona는 옥수수 식물의 IDHA(염) 처리가 블랭크 대조군 및 EDTA 처리에 비해 지상 부분의 Cd 농도를 크게 증가시키고 블랭크 대조군 및 EDTA에 비해 지상 및 뿌리 부분의 Cu 농도도 크게 향상시킨다고 믿습니다. 토양 중 중금속 관리를 가속화하는 데 도움이 되는 처리입니다. Tian Haoqi는 실험을 통해 IDHA(소금)가 토양에 고정된 As 및 Cd를 활성화하여 식물의 중금속 흡수를 촉진할 수 있음을 입증했습니다.

2.2화학적 처리법

화학적 처리 방법은 오염된 토양에서 중금속을 신속하게 제거하는 특성이 있어 널리 사용되고 있으며 문제를 완전히 해결할 수 있다. 그러나 중금속에서 킬레이트제를 효과적으로 분리하고 재활용하는 방법은 과제입니다.

지속적인 연구를 통해 연구자들은 새로운 IDHA가 앞서 언급한 문제를 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있음을 발견했습니다. (1) IDHA는 킬레이트화 효율이 높습니다. 연구에 따르면, 특정 조건에서 발전소 슬러지 내 CD에 대한 IDHA(염) 추출 효율은 68%입니다. 동시에 1.2% 인산을 첨가하는 조건에서 슬러지 내 Cu 및 Ni에 대한 IDHA의 추출 효율이 크게 향상되어 추출률이 90%를 초과합니다. Duan Gaoqi는 연구를 통해 IDHA가 발전소 슬러지 중 중금속에 대한 좋은 제거 효과가 있음을 발견했습니다. 특히 IDHA와 중금속의 총 몰비가 8:1이고 소량의 H3PO4를 첨가할 때 제거 효과가 가장 좋습니다. . (2) IDHA는 쉽게 용출되어 분리됩니다. Hu Xiaojun은 IDHA를 환경 친화적인 침출 솔루션의 주요 구성 요소로 간주합니다. 중성 토양 산성도 조건에서 IDHA는 토양 내 중금속에 대한 우수한 용리 능력을 가지며 단일 침출 제거율은 90% 이상입니다. 토양 내 중금속을 효율적으로 용출할 수 있으며 IDHA가 오염을 일으키지 않고 환경 내 미생물에 의해 완전히 분해될 수 있음을 발견했습니다. 이상적인 환경 친화적인 중금속 토양 개선 침출 물질입니다. (3) IDHA는 중금속의 기존 형태를 변화시킬 수 있으며, 중금속 오염을 근본적으로 해결할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. Wang Guiyinet al. IDHA가 오염된 토양에서 중금속을 효과적으로 제거하고 잔류 중금속으로 인한 환경 위험을 줄일 수 있다는 연구 결과가 나왔습니다. 토양 내 수용성, 교환성, 탄산염 결합 Cd, Pb, Zn의 잔류량을 줄일 수 있습니다. Chen Chunleet al. 도 비슷한 결과를 얻었습니다.

3. 탐사
4.  

기존 토양 중금속 이온 킬레이트제와 비교하여 PASP 및 IDHA는 고유한 특성을 가지고 있습니다. (1) 이 두 물질은 중간 정도의 킬레이트 능력을 가지며 나중에 처리할 때 중금속 이온과 분리하기가 더 쉽습니다. (2) 이 두 물질은 쉽게 분해되며, 분해된 생성물은 아스파르트산과 말레산의 혼합물로서 농작물이나 미생물이 잔류물 없이 사용할 수 있고 토양에 유기 오염을 일으키지 않습니다. (3) 이 두 물질은 생물학적 촉진 효과가 있으며 토양 중금속 오염을 통제하는 보조 수단으로 사용될 수 있습니다. (4) 이 두 물질 중 IDHA의 화학적 방법 기능이 생물학적 방법 기능보다 우수할 수 있으며 PASP는 그 반대입니다. 관련 연구를 통해 미생물 정화제와 화학적 정화제의 혼합 정화 방법, 바이오 숯 물질 생물학적 정화 방법(Yatuocao), 고활성 제올라이트 미생물 등 다양한 정화 방법의 조합으로 중금속 오염 제어 효율성을 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 정화 방법과 미생물(Aspergillus flavus) 식물(Ryegrass) 정화 방법이 있습니다.

따라서 저자는 위 제품들의 조합이 생물학적 방법과 화학적 방법을 유기적으로 결합할 수 있으며, 이는 화학적 방법의 빠르고 효율적인 특성을 반영할 뿐만 아니라 생물학적 방법의 안전성과 친환경성을 반영하여 새로운 제품을 형성할 수 있다고 믿습니다. 생물학적, 화학적 방법에 대한 거버넌스 형태. 저자는 토양 중 중금속 오염 처리에 PASP와 IDHA의 적용이 생화학적 방법을 통해 시도될 수 있다고 믿고 있으며, 이는 두 가지를 함께 사용한 후에는 PASP의 생물학적 효율과 IDHA의 화학적 추출 효율이 동일하다는 것을 의미한다. 중금속 오염 처리를 공동으로 추진하는 데 활용됩니다. 본 연구에서 언급된 보고서 중 일부는 아직 연구 단계에 있지만, '토양 10대 원칙' 등 국가 정책 관련 규정의 시행과 지원 강화로 PASP와 IDHA를 중금속 처리에 활용하는 전망이 밝아지고 있다. 오염된 토양은 점점 더 좋아질 것입니다.