Tla so eden od virov, od katerih se ljudje zanašajo za preživetje, in so temelj pomembnih sestavin ekološkega okolja. V procesu preoblikovanja narave, predvsem s hitrim razvojem industrije in širitvijo svetovne trgovine, je kemična industrija dosegla hiter razvoj. Pozneje je okoljska škoda, ki jo povzroča kemično onesnaženje, postala vse hujša. Posebej v ospredju je postal problem onesnaženosti tal s težkimi kovinami. V tujini bolečine v kosteh, ki jih povzročajo previsoke ravni kadmija, in bolezen Minamata, ki jih povzročajo previsoke ravni živega srebra, neposredno ogrožajo življenje in zdravstveno varnost ljudi. "Incident s kadmijevim rižem Hunan", ki se je zgodil okoli leta 2013 v Guangdongu na Kitajskem, je prav tako sprožil alarm za ljudi. Državni svet je 28. maja 2016 uveljavil »Akcijski načrt za preprečevanje in nadzor onesnaževanja tal« (10. člen), ki je izrecno določal, da je treba izvajati nadzor in sanacijo onesnaževanja za izboljšanje kakovosti regionalnega talnega okolja. Zlasti na območjih z onesnaženostjo tal s težkimi kovinami, kot so mesto Taizhou v provinci Zhejiang, mesto Huangshi v provinci Hubei, mesto Changde v provinci Hunan, mesto Shaoguan v provinci Guangdong, mesto Hechi v avtonomni regiji Guangxi Zhuang in mesto Tongren v provinci Guizhou, prednostna področja. V celoti izkoristiti vodilno vlogo vlade, vzpostaviti posebne sklade za preprečevanje in nadzor onesnaževanja tal s strani centralnih in lokalnih oblasti na vseh ravneh ter povečati podporo za preprečevanje in nadzorovanje onesnaževanja tal. Od devetdesetih let prejšnjega stoletja so zelene kemikalije in sorodne tehnologije dosegle velik napredek pri zdravljenju onesnaženja s težkimi kovinami v tleh, z vidnimi raziskavami v zvezi z derivati ​​asparaginske kisline, poliasparaginske kisline (PASP) in iminodisukcinske kisline (IDHA).

1. Biomimetične sintetične kemikalije - PASP

PASP je vodotopen sintetični protein, ki naravno obstaja v sluzi morskih školjk, kot so ostrige. Struktura PASP je brez številnih karboksilnih in amino skupin, z asimetričnimi α、β dvema konfiguracijama, vsestranski in okolju prijazen večnamenski biopolimerni material s širokim spektrom uporabe. Pogosto se uporablja za dopolnjevanje prehrane rastlin, izboljšanje učinkovitosti gnojil, zaviranje razpršenega vodnega kamna v industriji čiščenja vode, obdelavo tal s težkimi kovinami itd. Na številnih področjih uporabe PASP spodbuja rast pridelkov. Najpomembneje. Glede na edinstveno funkcijo PASP za kelatiranje in dispergiranje kovinskih ionov, mnogi raziskovalci vedno bolj cenijo uporabo soli poliasparaginske kisline pri zdravljenju onesnaženosti tal s težkimi kovinami. Trenutno se raziskave soli poliasparaginske kisline na tem področju osredotočajo predvsem na kemične in biološke metode obdelave.

1.1 Zakon o kemični obdelavi

Metoda kemične obdelave onesnaženosti s težkimi kovinami v tleh PASP se nanaša na metodo uporabe značilnosti PASP kelatnih kovinskih ionov, njihovega združevanja z ioni težkih kovin in nato z uporabo metod izpiranja ali ekstrakcije za ločevanje kelatov težkih kovin PASP iz zemlje, s čimer odstranjevanje težkih kovin iz zemlje. Ko se PASP uporablja za nadzor onesnaževanja tal s težkimi kovinami, pH okolja manj vpliva nanj. Raziskava Cao Zhenyuja kaže, da je pri uporabi PASP za obdelavo z oscilatornim izpiranjem onesnažene zemlje stopnja odstranitve težkih kovin s soljo poliasparaginske kisline večja v okolju z nižjim pH, zlasti pri pH 1. V študiji o težkih kovinah v blatu iz V čistilni napravi Taopu v Šanghaju so raziskovalci ugotovili, da ima PASP dobro zmogljivost ekstrakcije različnih težkih kovin v blatu pri zmerni kislosti. Vendar imajo raziskovalci različna mnenja o vrstah težkih kovin, ki jih lahko aktivira PASP, vendar lahko pokažejo bogastvo svojih keliranih vrst težkih kovin s stranske perspektive. Zhang Hua je ugotovil, da lahko PASP s sodelovanjem z vodikovim peroksidom učinkovito izloči Zn, Ni, Cu, pa tudi nekaj Cd in Cr iz blata. Fang Yifeng et al. z raziskavo ugotovil, da ima PASP dober ekstrakcijski učinek na ione težkih kovin Cd, s stopnjami ekstrakcije, ki presegajo 50 %, in večja kot je uporabljena količina PASP, boljši je učinek ekstrakcije. Wen Dongdong verjame, da lahko PASP učinkovito odstrani Pb iz tal, vendar njegov učinek izboljšanja odstranjevanja Cu in Cr ni pomemben; Glavni razlog za ta zaključek je, da PASP spodbuja transformacijo oblik težkih kovin Cu in Cr v tleh, kar ima za posledico slabo mobilnost in vpliva na njegovo učinkovitost ekstrakcije.

1.2Zakon o biološkem upravljanju

Metoda biološkega čiščenja onesnaženja s težkimi kovinami v tleh PASP se nanaša na uporabo PASP kot pomožnega sredstva za biološko čiščenje onesnaženja s težkimi kovinami v tleh. Z uporabo regulacijskega učinka PASP na biološke encime v pridelku ali izboljšavnega učinka PASP na prst se lahko PASP poveže s kovinskimi ioni, kot so Fe, Zn, Mn v tleh, da tvori eksogene biološke encime za pridelke in tako spodbuja izboljšanje donosa in kakovosti pridelka ter izboljšanje absorpcije težkih kovin s pridelki. Tako je to metoda za nadzor težkih kovin v tleh. Kot široko uporabljeno sinergijsko sredstvo na Kitajskem ima PASP nesporen učinek na rast pridelkov, kar daje navdih raziskovalcem pri raziskavah obdelave težkih kovin.

Raziskave Xu Lija kažejo, da lahko PASP spodbuja rast trave vetiver, poveča vsebnost klorofila v travi vetiver, okrepi fotosintezo rastlin, zlasti v pogojih nizke koncentracije bakra. PASP lahko spodbuja rast vetiver trave in do neke mere ublaži poškodbe Cu na tkivu vetiver trave. Zhang Xin et al. ugotovili, da se v določenem koncentracijskem območju aktivacijska sposobnost PASP za Pb in Cd poveča s povečanjem koncentracije PASP; Hkrati je bilo v poskusih v loncih ugotovljeno, da ima PASP pomemben krepilni učinek na sanacijo s težkimi kovinami onesnažene zemlje s koruzo. Xu Weiwei et al. verjamejo, da ima delitev PASP in FeCl3 dober učinek na onesnaženje s Cd in za razliko od drugih kemičnih dejavnikov lahko uporaba obdelave PASP znatno izboljša rast biomase pridelka. Dou Qiaohui je ugotovil, da pod stresom Cu in Cd uporaba soli poliasparaginske kisline v paradižnikih ne more le uravnotežiti prehrane rastlin, izboljšati encimske aktivnosti v organizmih, pospešiti rasti pridelka, ampak tudi izboljšati kakovost paradižnika, zmanjšati absorpcijsko vsebnost Cu in Cd, kar je koristno za obvladovanje onesnaženosti tal s težkimi kovinami. 

2. Zeleni kelator - IDHA

Kelatna sredstva so ene najbolj razširjenih kemikalij, ki pokrivajo skoraj vse industrije, kot so farmacija, kemikalije, tekstil, dnevne kemikalije, izdelava papirja, hrana, usnje, guma, kmetijstvo, naftna polja, rudarstvo, obdelava tal itd. Tradicionalna kelatna sredstva predvsem vključujejo etilendiamintetraocetno kislino in njene soli (EDTA), hipoaminotriocetno kislino in njene soli (NTA), dietilentriaminpentaocetno kislino in njene soli (DTPA), citronsko kislino, vinsko kislino itd.; Med njimi je EDTA postala najbolj razširjeno kelatno sredstvo zaradi svoje odlične kelatne sposobnosti in odlične stroškovne učinkovitosti. Vendar pa je proizvodni proces EDTA močno onesnažen in ga je težko razgraditi v naravnem okolju, kar lahko povzroči resno onesnaženje okolja in lahko povzroči izpiranje snovi težkih kovin v sistem podtalnice po uporabi, kar predstavlja določeno tveganje za zdravje ljudi. Poleg tega bo odpadna voda, ki vsebuje EDTA, po izpustu prenašala škodljive kovine iz podvodnega blata v vodno telo, kar bo povzročilo nove nevarnosti za zdravje ljudi in okolje; Zato je Evropska unija izdala ustrezne predpise, ki zahtevajo, da je koncentracija EDTA v rekah med 10 in 100 μG/L, pri čemer je koncentracija 1-10 μG/L v jezeru najstrožja zahteva med vsemi umetnimi spojinami. . S krepitvijo okoljske zavesti se ljudje postopoma začenjajo tudi ukvarjati s tem. Direktiva EU 1999/476/ECL187/52 izrecno prepoveduje uporabo EDTA v številnih panogah, kot so hrana, medicina in tekstil. Hkrati omejuje njegovo uporabo v pralni industriji in postopoma krepi raziskave zelenih kemikalij. V samo nekaj letih se je po vsem svetu pojavilo veliko novih vrst kemikalij s kelatnimi lastnostmi, med katerimi je predstavnik IDHA. IDHA ima relativno stabilne kemijske lastnosti in lahko ohranja dobro stabilnost v močnih kislinskih in alkalnih medijih. V primerjavi z EDTA ima dve vidni značilnosti: (1) ima strukturo liganda tetrakarboksilne kisline, zmerno sposobnost keliranja in je enostavno doseči kelacijo in dekelacijo kovinskih ionov. Kelacijska konstanta za splošne kovinske ione je nekoliko nižja od EDTA, vendar imajo nekateri ioni, kot je Cu2+, višje kelacijske konstante kot EDTA; (2) Nestrupen, neškodljiv, čist proizvodni proces, zlahka biološko razgradljiv in se lahko popolnoma razgradi v biološko razgradljive aminokisline in jantarno kislino. Trenutno se ta kemikalija postopoma uporablja na različnih področjih, kot so kmetijstvo, tiskanje in barvanje, izdelava papirja, dnevne kemikalije, čiščenje vode in onesnaževanje s težkimi kovinami. Poročila o sanaciji onesnaženja s težkimi kovinami v tleh s strani IDHA se osredotočajo predvsem na biološke in kemične metode čiščenja.

2.1 Zakon o biološkem upravljanju

Liu Xiaona meni, da tretiranje koruznih rastlin z IDHA (soli) bistveno poveča koncentracijo Cd v nadzemnih delih v primerjavi s slepo kontrolo in obdelavo z EDTA ter bistveno izboljša koncentracijo Cu v nadzemnih in koreninskih delih v primerjavi s slepo kontrolo in EDTA. obdelavo, ki pomaga pospešiti obvladovanje težkih kovin v tleh. Tian Haoqi je s poskusi dokazal, da lahko IDHA (sol) aktivira fiksirana As in Cd v tleh, kar spodbuja rastlinsko absorpcijo težkih kovin.

2.2Zakon o kemični obdelavi

Metoda kemičnega čiščenja ima značilnost hitrega odstranjevanja težkih kovin iz onesnažene zemlje, kar se pogosto uporablja in lahko v celoti reši težave. Vendar pa je izziv, kako učinkovito ločiti kelate od težkih kovin in jih reciklirati.

Z nenehnimi raziskavami so raziskovalci ugotovili, da ima nova IDHA potencial za rešitev zgoraj omenjenih težav: (1) IDHA ima visoko učinkovitost kelacije. Po raziskavah je učinkovitost ekstrakcije IDHA (sol) za Cd v blatu elektrarn pod določenimi pogoji 68 %. Hkrati se pod pogojem dodajanja 1,2 % fosforne kisline učinkovitost ekstrakcije IDHA za Cu in Ni v blatu bistveno izboljša, pri čemer stopnje ekstrakcije presegajo 90 %. Duan Gaoqi je z raziskavo ugotovil, da ima IDHA dober učinek odstranjevanja težkih kovin v blatu elektrarn, še posebej, če je skupno molsko razmerje IDHA in težkih kovin 8:1 in je dodana majhna količina H3PO4, je učinek odstranjevanja najboljši . (2) IDHA je enostavno eluirati in doseči ločitev. Hu Xiaojun meni, da je IDHA glavna sestavina okolju prijazne raztopine za izpiranje. V pogojih nevtralne kislosti tal ima IDHA dobro sposobnost eluiranja težkih kovin v tleh, s stopnjo odstranitve enkratnega izpiranja nad 90 %. Lahko učinkovito eluira težke kovine v tleh in ugotovil je, da lahko mikroorganizmi v okolju popolnoma razgradijo IDHA, ne da bi povzročili onesnaženje. Je idealna okolju prijazna snov za izpiranje tal za sanacijo težkih kovin. (3) IDHA lahko spremeni obstoječe oblike težkih kovin in ima potencial za temeljito rešitev onesnaženja s težkimi kovinami. Wang Guiyin et al. z raziskavo ugotovil, da lahko IDHA učinkovito odstrani težke kovine iz onesnažene zemlje in zmanjša tveganje za okolje zaradi ostankov težkih kovin. Zmanjša lahko preostale količine vodotopnega, izmenljivega in karbonatno vezanega Cd, Pb in Zn v tleh. Chen Chunle idr. tudi dobili podobne rezultate.

3. Iskanje
4.  

V primerjavi z obstoječimi sredstvi za kelatiranje težkih kovin v tleh imata PASP in IDHA svoje edinstvene značilnosti: (1) ti dve snovi imata zmerno kelatno sposobnost in ju je lažje ločiti od ionov težkih kovin pri kasnejši obdelavi; (2) Ti dve snovi je enostavno razgraditi, razgrajeni produkt pa je mešanica asparaginske kisline in maleinske kisline, ki jo lahko uporabijo pridelki ali mikroorganizmi brez ostankov in ne bo povzročila organskega onesnaženja tal; (3) Ti dve snovi imata biološki spodbujevalni učinek in ju je mogoče uporabiti kot pomožno sredstvo za nadzor onesnaženosti tal s težkimi kovinami; (4) Med tema dvema snovema je lahko funkcija kemične metode IDHA boljša od funkcije biološke metode, medtem ko je PASP ravno nasprotno. Z ustreznimi raziskavami lahko kombinacija različnih metod sanacije učinkovito izboljša učinkovitost nadzora onesnaževanja s težkimi kovinami, kot je mešana metoda sanacije mikrobnega sredstva za sanacijo in kemičnega sredstva za sanacijo, metoda bioremediacije materiala z bioogljem (Yatuocao), visokoaktivna zeolit ​​mikrobna metoda sanacije in metoda sanacije mikrobne (Aspergillus flavus) rastline (ljulj).

Zato avtor verjame, da lahko kombinacija zgornjih izdelkov organsko združuje biološke in kemične metode, kar ne odraža le hitre in učinkovite narave kemičnih metod, temveč odraža tudi varnost in zeleno naravo bioloških metod ter lahko tvori novo oblika upravljanja za biološke kemijske metode. Avtor verjame, da je mogoče poskusiti uporabo PASP in IDHA pri zdravljenju onesnaženosti tal s težkimi kovinami z biokemično metodo, kar pomeni, da se po uporabi obeh skupaj lahko poveča biološka učinkovitost PASP in učinkovitost kemične ekstrakcije IDHA. uporabiti za skupno spodbujanje zdravljenja onesnaženosti s težkimi kovinami. Čeprav so nekatera poročila, omenjena v tej študiji, še vedno v fazi raziskovanja, z izvajanjem ustreznih predpisov v nacionalnih politikah, kot je "Soil Ten Principles" in povečanjem podpore, so možnosti uporabe PASP in IDHA za zdravljenje težkih kovin onesnažena tla bodo vedno boljša.