Tanah adalah salah satu sumber yang manusia harapkan untuk kelangsungan hidup, dan ia merupakan asas kepada komponen penting persekitaran ekologi. Dalam proses mengubah alam semula jadi, terutamanya dengan perkembangan pesat industri dan pengembangan perdagangan global, industri kimia telah mencapai perkembangan pesat. Seterusnya, kerosakan alam sekitar yang disebabkan oleh pencemaran kimia menjadi semakin teruk. Masalah pencemaran logam berat dalam tanah telah menjadi sangat ketara. Di negara luar, sakit tulang yang disebabkan oleh paras kadmium yang berlebihan dan penyakit Minamata yang disebabkan oleh paras merkuri yang berlebihan secara langsung mengancam nyawa dan keselamatan kesihatan manusia. "Insiden Beras Kadmium Hunan" yang berlaku sekitar 2013 di Guangdong, China turut membunyikan penggera kepada orang ramai. Pada 28 Mei 2016, Majlis Negeri melaksanakan "Pelan Tindakan Pencegahan dan Kawalan Pencemaran Tanah" (Perkara 10), yang secara jelas menetapkan bahawa kawalan dan pemulihan pencemaran perlu dijalankan untuk meningkatkan kualiti persekitaran tanah serantau. Terutamanya di kawasan yang mempunyai pencemaran tanah logam berat, seperti Bandar Taizhou di Wilayah Zhejiang, Bandar Huangshi di Wilayah Hubei, Bandar Changde di Wilayah Hunan, Bandar Shaoguan di Wilayah Guangdong, Bandar Hechi di Wilayah Autonomi Guangxi Zhuang, dan Bandar Tongren di Wilayah Guizhou, bidang keutamaan harus diwujudkan. Berikan permainan sepenuhnya kepada peranan utama kerajaan, wujudkan dana khas untuk pencegahan dan kawalan pencemaran tanah oleh kerajaan pusat dan tempatan di semua peringkat, dan meningkatkan sokongan untuk kerja-kerja pencegahan dan kawalan pencemaran tanah. Sejak tahun 1990-an, bahan kimia hijau dan teknologi yang berkaitan telah mencapai kemajuan besar dalam rawatan pencemaran logam berat dalam tanah, dengan penyelidikan terkemuka berkaitan derivatif asid aspartik, asid polyaspartic (PASP) dan asid iminodisuccinic (IDHA).

1. Bahan Kimia Sintetik Biomimetik - PASP

PASP ialah protein sintetik larut air yang secara semula jadi wujud dalam lendir kerang laut seperti tiram. Struktur PASP bebas daripada banyak kumpulan karboksil dan amino, dengan konfigurasi α、β asimetrik, bahan biopolimer pelbagai fungsi yang serba boleh dan mesra alam dengan pelbagai aplikasi. Digunakan secara meluas untuk suplemen pemakanan tumbuhan, peningkatan kecekapan baja, perencatan skala tersebar dalam industri rawatan air, rawatan logam berat tanah, dll. Dalam pelbagai bidang aplikasi, PASP menggalakkan pertumbuhan tanaman. Yang paling penting. Memandangkan fungsi pengkelat dan penyerakan ion logam PASP yang unik, penggunaan garam asid polyaspartik dalam rawatan pencemaran logam berat tanah semakin dihargai oleh ramai penyelidik. Pada masa ini, penyelidikan mengenai garam asid polyaspartik dalam bidang ini tertumpu terutamanya kepada kaedah rawatan kimia dan biologi.

1.1Undang-undang Rawatan Kimia

Kaedah rawatan kimia untuk pencemaran logam berat dalam tanah PASP merujuk kepada kaedah memanfaatkan ciri-ciri ion logam pengkelat PASP, menggabungkannya dengan ion logam berat, dan kemudian menggunakan kaedah larut lesap atau pengekstrakan untuk memisahkan kelat logam berat PASP daripada tanah, dengan itu. mengeluarkan logam berat dari tanah. Apabila PASP digunakan untuk kawalan pencemaran logam berat tanah, ia kurang terjejas oleh pH persekitaran. Penyelidikan Cao Zhenyu menunjukkan bahawa apabila PASP digunakan untuk rawatan larut lesap berayun tanah yang tercemar, kadar penyingkiran logam berat oleh garam asid polyaspartik adalah lebih tinggi dalam persekitaran pH yang lebih rendah, terutamanya pada pH 1. Dalam kajian ke atas logam berat dalam enap cemar daripada Loji Rawatan Kumbahan Taopu di Shanghai, penyelidik mendapati bahawa PASP mempunyai prestasi pengekstrakan yang baik untuk pelbagai logam berat dalam enap cemar pada keasidan sederhana. Walau bagaimanapun, penyelidik mempunyai pendapat berbeza tentang jenis logam berat yang boleh diaktifkan oleh PASP, tetapi mereka boleh menunjukkan kekayaan jenis logam berat kelat mereka dari perspektif sampingan. Zhang Hua mendapati bahawa dengan bekerjasama dengan hidrogen peroksida, PASP boleh mengekstrak Zn, Ni, Cu, serta beberapa Cd dan Cr daripada enapcemar dengan berkesan. Fang Yifeng et al. didapati melalui kajian bahawa PASP mempunyai kesan pengekstrakan yang baik terhadap ion logam berat Cd, dengan kadar pengekstrakan melebihi 50%, dan semakin tinggi jumlah PASP yang digunakan, semakin baik kesan pengekstrakan. Wen Dongdong percaya bahawa PASP boleh mengeluarkan Pb dari tanah dengan berkesan, tetapi kesan peningkatannya terhadap penyingkiran Cu dan Cr adalah tidak ketara; Sebab utama kesimpulan ini ialah PASP menggalakkan transformasi logam berat Cu dan bentuk Cr dalam tanah, mengakibatkan mobiliti yang lemah dan menjejaskan kecekapan pengekstrakannya.

1.2Undang-undang Tadbir Urus Biologi

Kaedah rawatan biologi untuk pencemaran logam berat dalam tanah PASP merujuk kepada menggunakan PASP sebagai cara tambahan untuk rawatan biologi pencemaran logam berat dalam tanah. Dengan menggunakan kesan pengawalseliaan PASP pada enzim biologi dalam tanaman atau kesan penambahbaikan PASP pada tanah, PASP boleh bergabung dengan ion logam seperti Fe, Zn, Mn dalam tanah untuk membentuk enzim biologi eksogen untuk tanaman, dengan itu menggalakkan penambahbaikan. hasil dan kualiti tanaman, dan meningkatkan penyerapan logam berat oleh tanaman, Oleh itu, ia adalah kaedah untuk mengawal logam berat dalam tanah. Sebagai agen sinergi yang digunakan secara meluas di China, PASP mempunyai kesan yang tidak boleh dipertikaikan terhadap pertumbuhan tanaman, yang memberikan inspirasi kepada penyelidik dalam penyelidikan rawatan logam berat.

Penyelidikan Xu Li menunjukkan PASP boleh menggalakkan pertumbuhan rumput vetiver, meningkatkan kandungan klorofil rumput vetiver, menguatkan fotosintesis tumbuhan, terutamanya dalam keadaan Cu kepekatan rendah. PASP boleh menggalakkan pertumbuhan rumput vetiver dan sedikit sebanyak mengurangkan kerosakan Cu pada tisu rumput vetiver. Zhang Xin et al. mendapati bahawa dalam julat kepekatan tertentu, keupayaan pengaktifan PASP untuk Pb dan Cd meningkat dengan peningkatan kepekatan PASP; Pada masa yang sama, didapati dalam eksperimen pasu bahawa PASP mempunyai kesan pengukuhan yang ketara terhadap pemulihan tanah tercemar logam berat oleh jagung. Xu Weiwei et al. percaya bahawa perkongsian PASP dan FeCl3 mempunyai kesan yang baik terhadap pencemaran Cd, dan tidak seperti agen kimia lain, penggunaan rawatan PASP boleh meningkatkan pertumbuhan biojisim tanaman dengan ketara. Dou Qiaohui mendapati bahawa di bawah tekanan Cu dan Cd, penggunaan garam asid polyaspartik dalam tomato bukan sahaja dapat mengimbangi pemakanan tumbuhan, meningkatkan aktiviti enzim dalam organisma, menggalakkan pertumbuhan tanaman, tetapi juga meningkatkan kualiti tomato, mengurangkan kandungan Cu dan Cd yang boleh diserap, yang bermanfaat untuk pengurusan pencemaran logam berat tanah. 

2. Agen kelat hijau - IDHA

Ejen kelat adalah salah satu bahan kimia yang paling banyak digunakan, meliputi hampir semua industri seperti farmaseutikal, bahan kimia, tekstil, bahan kimia harian, pembuatan kertas, makanan, kulit, getah, pertanian, ladang minyak, perlombongan, rawatan tanah, dll. Ejen pengkelat tradisional terutamanya termasuk asid ethylenediaminetetraacetic dan garamnya (EDTA), asid hypoaminotriacetic dan garamnya (NTA), asid diethylenetriaminepentaacetic dan garamnya (DTPA), asid sitrik, asid tartarik, dsb; Antaranya, EDTA telah menjadi agen pengkelat yang paling banyak digunakan kerana keupayaan pengkelat yang sangat baik dan keberkesanan kos yang sangat baik. Walau bagaimanapun, proses pengeluaran EDTA sangat tercemar dan sukar untuk didegradasi dalam persekitaran semula jadi, yang boleh menyebabkan pencemaran alam sekitar yang serius dan boleh menyebabkan larut lesap bahan logam berat ke dalam sistem air bawah tanah selepas aplikasi, dengan itu menimbulkan risiko tertentu kepada kesihatan manusia. Selain itu, air sisa yang mengandungi EDTA akan membawa logam berbahaya daripada enap cemar di bawah air ke dalam badan air selepas dibuang, menyebabkan bahaya baharu kepada kesihatan manusia dan ekologi; Oleh itu, Kesatuan Eropah telah mengeluarkan peraturan berkaitan yang menghendaki kepekatan EDTA dalam sungai antara 10 dan 100 μ G/L, dengan kepekatan 1-10 di tasik μ G/L adalah keperluan paling ketat antara semua sebatian tiruan . Dengan pengukuhan kesedaran alam sekitar, orang ramai secara beransur-ansur mula mengambil tindakan ke atas perkara ini. Arahan EU 1999/476/ECL187/52 secara jelas melarang penggunaan EDTA dalam pelbagai industri seperti makanan, perubatan dan tekstil. Pada masa yang sama, ia mengehadkan penggunaannya dalam industri pencucian dan secara beransur-ansur mengukuhkan penyelidikan mengenai bahan kimia hijau. Dalam beberapa tahun sahaja, banyak jenis bahan kimia baharu dengan sifat kelat telah muncul di seluruh dunia, dengan IDHA menjadi wakilnya. IDHA mempunyai sifat kimia yang agak stabil dan boleh mengekalkan kestabilan yang baik dalam media asid dan alkali yang kuat. Berbanding dengan EDTA, ia mempunyai dua ciri yang menonjol: (1) ia mempunyai struktur ligan asid tetrakarboksilik, keupayaan pengkelat sederhana, dan mudah untuk mencapai pengkelat dan dechelasi ion logam. Pemalar khelasi untuk ion logam am adalah lebih rendah sedikit daripada EDTA, tetapi sesetengah ion seperti Cu2+mempunyai pemalar khelasi yang lebih tinggi daripada EDTA; (2) Proses pengeluaran yang tidak toksik, tidak berbahaya, bersih, mudah terbiodegradasi, dan boleh diuraikan sepenuhnya kepada asid amino dan asid suksinik yang boleh terbiodegradasi. Pada masa ini, bahan kimia ini telah digunakan secara beransur-ansur dalam pelbagai bidang seperti pertanian, percetakan dan pencelupan, pembuatan kertas, bahan kimia harian, rawatan air, dan pencemaran logam berat. Laporan mengenai pemulihan pencemaran logam berat dalam tanah oleh IDHA tertumpu terutamanya pada kaedah rawatan biologi dan kimia.

2.1Undang-undang Tadbir Urus Biologi

Liu Xiaona percaya bahawa rawatan IDHA (garam) tanaman jagung dengan ketara meningkatkan kepekatan Cd di bahagian atas tanah berbanding kawalan kosong dan rawatan EDTA, dan juga meningkatkan kepekatan Cu di bahagian atas tanah dan akar dengan ketara berbanding kawalan kosong dan EDTA rawatan, yang membantu mempercepatkan pengurusan logam berat dalam tanah. Tian Haoqi telah menunjukkan melalui eksperimen bahawa IDHA (garam) boleh mengaktifkan As dan Cd tetap dalam tanah, menggalakkan penyerapan tumbuhan logam berat.

2.2Undang-undang Rawatan Kimia

Kaedah rawatan kimia mempunyai ciri-ciri cepat mengeluarkan logam berat dari tanah yang tercemar, yang digunakan secara meluas dan boleh menyelesaikan masalah sepenuhnya. Walau bagaimanapun, bagaimana untuk memisahkan agen pengkelat secara berkesan daripada logam berat dan mengitar semulanya adalah satu cabaran.

Melalui penyelidikan berterusan, penyelidik mendapati bahawa IDHA baharu berpotensi untuk menyelesaikan masalah yang dinyatakan di atas: (1) IDHA mempunyai kecekapan khelasi yang tinggi. Menurut penyelidikan, kecekapan pengekstrakan IDHA (garam) untuk Cd dalam enap cemar loji kuasa dalam keadaan tertentu ialah 68%. Pada masa yang sama, di bawah syarat menambah 1.2% asid fosforik, kecekapan pengekstrakan IDHA untuk Cu dan Ni dalam enapcemar meningkat dengan ketara, dengan kadar pengekstrakan melebihi 90%. Duan Gaoqi mendapati melalui penyelidikan bahawa IDHA mempunyai kesan penyingkiran yang baik terhadap logam berat dalam enap cemar loji kuasa, terutamanya apabila nisbah molar keseluruhan IDHA kepada logam berat ialah 8:1 dan sedikit H3PO4 ditambah, kesan penyingkiran adalah yang terbaik. . (2) IDHA mudah dielusi dan mencapai pemisahan. Hu Xiaojun menganggap IDHA sebagai komponen utama penyelesaian larut lesap mesra alam. Di bawah keadaan keasidan tanah yang neutral, IDHA mempunyai keupayaan elusi yang baik untuk logam berat di dalam tanah, dengan kadar penyingkiran larut lesap tunggal melebihi 90%. Ia boleh mencairkan logam berat di dalam tanah dengan cekap, dan mendapati bahawa IDHA boleh didegradasi sepenuhnya oleh mikroorganisma dalam persekitaran tanpa menyebabkan pencemaran. Ia adalah bahan larut lesap tanah logam berat mesra alam mesra alam. (3) IDHA boleh mengubah bentuk logam berat yang sedia ada dan berpotensi untuk menyelesaikan pencemaran logam berat secara asas. Wang Guiyin et al. didapati melalui penyelidikan bahawa IDHA boleh mengeluarkan logam berat secara berkesan daripada tanah yang tercemar dan mengurangkan risiko alam sekitar bagi sisa logam berat. Ia boleh mengurangkan jumlah baki Cd, Pb, dan Zn yang larut dalam air, boleh ditukar dan berkarbonat di dalam tanah. Chen Chunle et al. juga memperoleh keputusan yang serupa.

3. Mencari gali
4.  

Berbanding dengan agen pengkelat ion logam berat tanah sedia ada, PASP dan IDHA mempunyai ciri uniknya: (1) kedua-dua bahan ini mempunyai keupayaan pengkelat sederhana dan lebih mudah diasingkan daripada ion logam berat dalam rawatan kemudian; (2) Kedua-dua bahan ini mudah terdegradasi, dan produk terdegradasi adalah campuran asid aspartik dan asid maleik, yang boleh digunakan oleh tanaman atau mikroorganisma tanpa sisa dan tidak akan menyebabkan pencemaran organik kepada tanah; (3) Kedua-dua bahan ini mempunyai kesan menggalakkan biologi dan boleh digunakan sebagai cara tambahan untuk mengawal pencemaran logam berat tanah; (4) Di antara kedua-dua bahan ini, fungsi kaedah kimia IDHA mungkin lebih tinggi daripada fungsi kaedah biologi, manakala PASP adalah sebaliknya. Melalui penyelidikan yang berkaitan, gabungan kaedah pemulihan yang berbeza dapat meningkatkan kecekapan kawalan pencemaran logam berat dengan berkesan, seperti kaedah pemulihan campuran agen pemulihan mikrob dan agen pemulihan kimia, kaedah bioremediasi bahan biochar (Yatuocao), mikrob zeolit ​​yang sangat aktif. kaedah pemulihan, dan kaedah pemulihan tumbuhan mikrob (Aspergillus flavus) (Ryegrass).

Oleh itu, penulis percaya bahawa gabungan produk di atas boleh menggabungkan kaedah biologi dan kimia secara organik, yang bukan sahaja mencerminkan sifat kaedah kimia yang cepat dan cekap, tetapi juga mencerminkan keselamatan dan sifat hijau kaedah biologi, dan boleh membentuk kaedah biologi yang baru. bentuk tadbir urus untuk kaedah kimia biologi. Penulis percaya bahawa aplikasi PASP dan IDHA dalam rawatan pencemaran logam berat dalam tanah boleh dicuba melalui kaedah biokimia, yang bermaksud bahawa selepas kedua-duanya digunakan bersama, kecekapan biologi PASP dan kecekapan pengekstrakan kimia IDHA dapat digunakan untuk bersama-sama mempromosikan rawatan pencemaran logam berat. Walaupun beberapa laporan yang dinyatakan dalam kajian ini masih dalam peringkat penyelidikan, dengan pelaksanaan peraturan yang relevan dalam dasar negara seperti "Sepuluh Prinsip Tanah" dan peningkatan sokongan, prospek penggunaan PASP dan IDHA untuk merawat logam berat tanah yang tercemar akan menjadi lebih baik dan lebih baik.