Jord er en av ressursene som mennesker er avhengige av for å overleve, og det er grunnlaget for det økologiske miljøets viktige komponenter. I prosessen med å transformere naturen, spesielt med den raske utviklingen av industrien og utvidelsen av global handel, har den kjemiske industrien oppnådd en rask utvikling. Deretter har miljøskadene forårsaket av kjemisk forurensning blitt stadig mer alvorlige. Problemet med tungmetallforurensning i jord har blitt spesielt fremtredende. I fremmede land truer beinsmerter forårsaket av for høye kadmiumnivåer og Minamata sykdom forårsaket av for høye kvikksølvnivåer direkte menneskers liv og helsesikkerhet. "Hunan Cadmium Rice Incident" som skjedde rundt 2013 i Guangdong, Kina, slo også alarm for folk. Statsrådet iverksatte 28. mai 2016 «Handlingsplan for forebygging og kontroll av jordforurensninger» (artikkel 10), som eksplisitt foreskrev at forurensningskontroll og sanering skulle utføres for å forbedre kvaliteten på det regionale jordmiljøet. Spesielt i områder med tungmetall-jordforurensning, som Taizhou City i Zhejiang-provinsen, Huangshi City i Hubei-provinsen, Changde City i Hunan-provinsen, Shaoguan City i Guangdong-provinsen, Hechi City i Guangxi Zhuang autonome region og Tongren City i Guizhou-provinsen, prioriterte områder bør etableres. Gi fullt utspill til regjeringens ledende rolle, opprette spesielle fond for forebygging og kontroll av jordforurensning fra sentrale og lokale myndigheter på alle nivåer, og øke støtten til arbeid for å forebygge og kontrollere jordforurensning. Siden 1990-tallet har grønne kjemikalier og relaterte teknologier gjort store fremskritt i behandlingen av tungmetallforurensning i jord, med fremtredende forskning knyttet til derivatene av asparaginsyre, polyasparaginsyre (PASP) og iminodiravsyre (IDHA).

1. Biomimetiske syntetiske kjemikalier - PASP

PASP er et vannløselig syntetisk protein som finnes naturlig i slimet til marine skalldyr som østers. PASP-strukturen er fri for mange karboksyl- og aminogrupper, med asymmetriske α、β to konfigurasjoner, et allsidig og miljøvennlig multifunksjonelt biopolymermateriale med et bredt spekter av bruksområder. Mye brukt for plantenæringstilskudd, forbedring av gjødseleffektivitet, spredd avleiringshemming i vannbehandlingsindustrien, jordbehandling av tungmetaller, etc. I en rekke bruksområder fremmer PASP avlingsvekst. Viktigst. Gitt den unike chelaterende og dispergerende metallioner-funksjonen til PASP, blir bruken av polyasparaginsyresalter i behandlingen av tungmetallforurensning i jord i økende grad verdsatt av mange forskere. For tiden fokuserer forskning på polyasparaginsyresalter på dette feltet hovedsakelig på kjemiske og biologiske behandlingsmetoder.

1.1 Kjemisk behandlingslov

Den kjemiske behandlingsmetoden for tungmetallforurensning i PASP-jord refererer til metoden for å utnytte egenskapene til PASP-chelaterende metallioner, kombinere dem med tungmetallioner, og deretter bruke utvaskings- eller ekstraksjonsmetoder for å skille PASP-tungmetallchelater fra jorda, og derved fjerning av tungmetaller fra jorda. Når PASP brukes til jordforurensningskontroll av tungmetaller, påvirkes det mindre av miljøets pH. Cao Zhenyus forskning viser at når PASP brukes på oscillerende utvaskingsbehandling av forurenset jord, er fjerningshastigheten av tungmetaller med polyasparaginsyresalt høyere i et miljø med lavere pH, spesielt ved pH 1. I en studie på tungmetaller i slam fra Taopu Sewage Treatment Plant i Shanghai, fant forskere at PASP har god utvinningsytelse for ulike tungmetaller i slam ved moderat surhet. Imidlertid har forskere forskjellige meninger om hvilke typer tungmetaller som kan aktiveres av PASP, men de kan demonstrere rikdommen til deres chelaterte tungmetalltyper fra et sideperspektiv. Zhang Hua fant at ved å jobbe sammen med hydrogenperoksid, kan PASP effektivt trekke ut Zn, Ni, Cu, samt litt Cd og Cr fra slammet. Fang Yifeng et al. funnet gjennom forskning at PASP har en god ekstraksjonseffekt på tungmetallioner Cd, med ekstraksjonshastigheter som overstiger 50 %, og jo høyere mengde PASP som brukes, jo bedre ekstraksjonseffekt. Wen Dongdong mener at PASP effektivt kan fjerne Pb fra jord, men dets forbedringseffekt på Cu- og Cr-fjerning er ikke signifikant; Hovedårsaken til denne konklusjonen er at PASP fremmer transformasjonen av tungmetall Cu- og Cr-former i jord, noe som resulterer i dårlig mobilitet og påvirker utvinningseffektiviteten.

1.2 Lov om biologisk styring

Den biologiske behandlingsmetoden for tungmetallforurensning i PASP-jord refererer til bruk av PASP som et hjelpemiddel for biologisk behandling av tungmetallforurensning i jord. Ved å utnytte den regulatoriske effekten av PASP på biologiske enzymer i avlingen eller den forbedrede effekten av PASP på jord, kan PASP kombineres med metallioner som Fe, Zn, Mn i jorda for å danne eksogene biologiske enzymer for avlinger, og dermed fremme forbedringen av avlingsutbytte og kvalitet, og forbedre absorpsjonen av tungmetaller av avlinger. Dermed er det en metode for å kontrollere tungmetaller i jord. Som et mye brukt synergistisk middel i Kina, har PASP en ubestridelig effekt på avlingsvekst, noe som gir inspirasjon for forskere innen tungmetallbehandlingsforskning.

Xu Lis forskning viser at PASP kan fremme veksten av vetivergress, øke klorofyllinnholdet i vetivergress, styrke plantefotosyntesen, spesielt under Cu-forhold med lav konsentrasjon. PASP kan fremme vetivergressvekst og til en viss grad lindre skaden av Cu på vetivergressvev. Zhang Xin et al. fant at innenfor et visst konsentrasjonsområde øker aktiveringsevnen til PASP for Pb og Cd med økningen av PASP-konsentrasjonen; Samtidig ble det i potteforsøk funnet at PASP har en betydelig styrkende effekt på sanering av tungmetallforurenset jord med mais. Xu Weiwei et al. mener at deling av PASP og FeCl3 har en god effekt på Cd-forurensning, og i motsetning til andre kjemiske midler kan bruk av PASP-behandling forbedre avlingsbiomasseveksten betydelig. Dou Qiaohui fant at under Cu- og Cd-stress, kan påføring av polyasparaginsyresalt i tomater ikke bare balansere plantenæring, forbedre enzymaktiviteten i organismer, fremme avlingsvekst, men også forbedre tomatkvaliteten, redusere det absorberbare innholdet av Cu og Cd, som er gunstig for håndtering av tungmetallforurensning i jord. 

2. Grønt chelateringsmiddel - IDHA

Chelateringsmidler er en av de mest brukte kjemikaliene, og dekker nesten alle industrier som farmasøytiske produkter, kjemikalier, tekstiler, daglige kjemikalier, papirfremstilling, mat, lær, gummi, landbruk, oljefelt, gruvedrift, jordbehandling, etc. Tradisjonelle chelateringsmidler hovedsakelig inkluderer etylendiamintetraeddiksyre og dens salter (EDTA), hypoaminotrieddiksyre og dens salter (NTA), dietylentriaminpentaeddiksyre og dens salter (DTPA), sitronsyre, vinsyre, etc; Blant dem har EDTA blitt det mest brukte chelateringsmidlet på grunn av dets utmerkede chelateringsevne og utmerkede kostnadseffektivitet. Imidlertid er EDTA-produksjonsprosessen sterkt forurenset og vanskelig å bryte ned i det naturlige miljøet, noe som kan forårsake alvorlig miljøforurensning og kan forårsake utlekking av tungmetallstoffer i grunnvannssystemet etter påføring, og dermed utgjøre en viss risiko for menneskers helse. I tillegg vil avløpsvann som inneholder EDTA føre skadelige metaller fra undervannsslam inn i vannmassen etter utslipp, og forårsake nye farer for menneskers og økologiske helse; Derfor har EU utstedt relevante forskrifter som krever at konsentrasjonen av EDTA i elver skal være mellom 10 og 100 μ G/L, med en konsentrasjon på 1-10 i innsjøen. μ G/L er det strengeste kravet blant alle kunstige forbindelser. . Med styrkingen av miljøbevisstheten begynner folk gradvis å ta grep på dette. EU-direktiv 1999/476/ECL187/52 forbyr eksplisitt bruk av EDTA i flere bransjer som mat, medisin og tekstiler. Samtidig begrenser det bruken i vaskeindustrien og styrker gradvis forskningen på grønne kjemikalier. På bare noen få år har mange nye typer kjemikalier med chelaterende egenskaper dukket opp over hele verden, med IDHA som en representant for dem. IDHA har relativt stabile kjemiske egenskaper og kan opprettholde god stabilitet i sterke syre- og alkalimedier. Sammenlignet med EDTA har den to fremtredende egenskaper: (1) den har en tetrakarboksylsyreligandstruktur, moderat chelateringsevne og er lett å oppnå chelering og dechelering av metallioner. Kelateringskonstanten for generelle metallioner er litt lavere enn EDTA, men noen ioner som Cu2+ har høyere kelasjonskonstanter enn EDTA; (2) Ikke giftig, ufarlig, ren produksjonsprosess, lett biologisk nedbrytbar og kan dekomponeres fullstendig til biologisk nedbrytbare aminosyrer og ravsyre. For tiden har dette kjemikaliet gradvis blitt brukt i forskjellige felt som landbruk, trykking og farging, papirfremstilling, daglige kjemikalier, vannbehandling og tungmetallforurensning. Rapportene om sanering av tungmetallforurensning i jord fra IDHA fokuserer hovedsakelig på biologiske og kjemiske behandlingsmetoder.

2.1 Lov om biologisk styring

Liu Xiaona mener at IDHA (salt) behandling av maisplanter øker Cd-konsentrasjonen i de overjordiske delene betydelig sammenlignet med blindprøven og EDTA-behandlingen, og forbedrer også Cu-konsentrasjonen i de overjordiske og rotdelene betydelig sammenlignet med blankkontrollen og EDTA. behandling, som bidrar til å fremskynde håndteringen av tungmetaller i jord. Tian Haoqi har demonstrert gjennom eksperimenter at IDHA (salt) kan aktivere fiksert As og Cd i jord, noe som fremmer plantens absorpsjon av tungmetaller.

2.2 Kjemisk behandlingslov

Den kjemiske behandlingsmetoden har egenskapen til å raskt fjerne tungmetaller fra forurenset jord, som er mye brukt og fullstendig kan løse problemer. Det er imidlertid en utfordring hvordan man effektivt skiller chelateringsmidler fra tungmetaller og resirkulerer dem.

Gjennom kontinuerlig forskning har forskere funnet ut at ny IDHA har potensial til å løse de nevnte problemene: (1) IDHA har høy cheleringseffektivitet. I følge forskning er utvinningseffektiviteten til IDHA (salt) for Cd i kraftverksslam under visse forhold 68 %. Samtidig, under betingelsen om å tilsette 1,2 % fosforsyre, er ekstraksjonseffektiviteten til IDHA for Cu og Ni i slam betydelig forbedret, med ekstraksjonshastigheter som overstiger 90 %. Duan Gaoqi fant gjennom forskning at IDHA har en god fjerningseffekt på tungmetaller i kraftverksslam, spesielt når det totale molforholdet mellom IDHA og tungmetaller er 8:1 og en liten mengde H3PO4 er tilsatt, er fjerningseffekten best . (2) IDHA er lett å eluere og oppnå separasjon. Hu Xiaojun ser på IDHA som hovedkomponenten i en miljøvennlig utvaskingsløsning. Under nøytrale jordsurhetsforhold har IDHA god elueringsevne for tungmetaller i jorda, med en enkelt utlutningsfjerningsgrad på over 90 %. Den kan effektivt eluere tungmetaller i jorda, og fant at IDHA kan brytes fullstendig ned av mikroorganismer i miljøet uten å forårsake forurensning. Det er et ideelt miljøvennlig utvaskingsmiddel for jordsanering av tungmetaller. (3) IDHA kan endre de eksisterende formene for tungmetaller og har potensial til å fundamentalt løse forurensning av tungmetaller. Wang Guiyin et al. funnet gjennom forskning at IDHA effektivt kan fjerne tungmetaller fra forurenset jord og redusere miljørisikoen for rester av tungmetaller. Det kan redusere restmengdene av vannløselig, utskiftbar og karbonatbundet Cd, Pb og Zn i jord. Chen Chunle et al. også oppnådd lignende resultater.

3. Prospektering
4.  

Sammenlignet med eksisterende jord-tungmetallion-chelateringsmidler, har PASP og IDHA sine unike egenskaper: (1) disse to stoffene har moderat chelaterende evne og er lettere å skille fra tungmetallioner ved senere behandling; (2) Disse to stoffene er lette å bryte ned, og det nedbrytte produktet er en blanding av asparaginsyre og maleinsyre, som kan brukes av avlinger eller mikroorganismer uten rester og vil ikke forårsake organisk forurensning til jorda; (3) Disse to stoffene har en biologisk fremmende effekt og kan brukes som hjelpemidler for å kontrollere jordforurensning av tungmetaller; (4) Blant disse to stoffene kan den kjemiske metodefunksjonen til IDHA være overlegen den biologiske metodefunksjonen, mens PASP er det motsatte. Gjennom relevant forskning kan kombinasjonen av ulike saneringsmetoder effektivt forbedre effektiviteten til tungmetallforurensningskontroll, for eksempel den blandede saneringsmetoden for mikrobiell saneringsmiddel og kjemisk saneringsmiddel, biokullmaterialebioremedieringsmetoden (Yatuocao), den høyaktive zeolittmikrobielle. saneringsmetoden, og den mikrobielle (Aspergillus flavus) plantesaneringsmetoden (raigras).

Derfor mener forfatteren at kombinasjonen av de ovennevnte produktene organisk kan kombinere biologiske og kjemiske metoder, som ikke bare gjenspeiler den raske og effektive naturen til kjemiske metoder, men også gjenspeiler sikkerheten og den grønne naturen til biologiske metoder, og kan danne en ny styringsform for biologiske kjemiske metoder. Forfatteren mener at anvendelsen av PASP og IDHA i behandlingen av tungmetallforurensning i jord kan forsøkes gjennom en biokjemisk metode, som betyr at etter at de to er brukt sammen, kan den biologiske effektiviteten til PASP og den kjemiske utvinningseffektiviteten til IDHA brukes til i fellesskap å fremme behandlingen av tungmetallforurensning. Selv om noen av rapportene som er nevnt i denne studien fortsatt er på forskningsstadiet, med implementering av relevante forskrifter i nasjonal politikk som "Soil Ten Principles" og forbedring av støtten, er utsiktene til å bruke PASP og IDHA til å behandle tungmetaller. forurenset jord vil bli bedre og bedre.