Земљиште је један од ресурса на који се људи ослањају за опстанак, и темељ је важних компоненти еколошког окружења. У процесу трансформације природе, посебно брзим развојем индустрије и експанзијом глобалне трговине, хемијска индустрија је остварила брзи развој. Последично, штета по животну средину изазвана хемијским загађењем постаје све већа. Проблем загађења земљишта тешким металима постао је посебно изражен. У страним земљама, болови у костима узроковани превисоким нивоом кадмијума и Минамата болест узрокована прекомерним нивоом живе директно угрожавају животе и здравствену безбедност људи. „Инцидент с кадмијум пиринчем у Хунан“ који се догодио око 2013. у Гуангдонгу у Кини такође је алармирао људе. Државни савет је 28. маја 2016. године спровео „Акциони план за спречавање и контролу загађења земљишта“ (члан 10), којим је изричито прописано да се контрола и санација загађења спроводи ради побољшања квалитета регионалне животне средине земљишта. Посебно у областима са загађењем земљишта тешким металима, као што су град Таизхоу у провинцији Џеђианг, град Хуангсхи у провинцији Хубеи, град Цхангде у провинцији Хунан, град Схаогуан у провинцији Гуангдонг, град Хецхи у аутономном региону Гуангки Зхуанг и град Тонгрен у провинцији Гуизхоу, треба успоставити приоритетне области. Дати пуну улогу водећој улози владе, успоставити посебне фондове за спречавање и контролу загађења земљишта од стране централних и локалних власти на свим нивоима и повећати подршку раду на превенцији и контроли загађења земљишта. Од 1990-их, зелене хемикалије и сродне технологије су оствариле велики напредак у третману загађења земљишта тешким металима, уз истакнута истраживања везана за деривате аспарагинске киселине, полиаспарагинске киселине (ПАСП) и иминодисукцинске киселине (ИДХА).

1. Биомиметичке синтетичке хемикалије - ПАСП

ПАСП је синтетички протеин растворљив у води који природно постоји у слузи морских шкољки као што су остриге. ПАСП структура је без бројних карбоксилних и амино група, са асиметричним α、β две конфигурације, свестраним и еколошки прихватљивим мултифункционалним биополимерним материјалом са широким спектром примена. Широко се користи за исхрану биљака, побољшање ефикасности ђубрива, инхибицију распршеног каменца у индустрији пречишћавања воде, третман тешких метала у земљишту, итд. У бројним областима примене, ПАСП промовише раст усева. Најважније. Узимајући у обзир јединствену функцију ПАСП-а за хелирање и дисперговање металних јона, многи истраживачи све више цене употребу соли полиаспарагинске киселине у третману загађења земљишта тешким металима. Тренутно се истраживања соли полиаспарагинске киселине у овој области углавном фокусирају на хемијске и биолошке методе третмана.

1.1 Закон о хемијском третману

Метода хемијског третмана за загађење тешким металима у ПАСП земљишту се односи на методу коришћења карактеристика ПАСП хелирајућих металних јона, комбиновањем са јонима тешких метала, а затим коришћењем метода лужења или екстракције за одвајање ПАСП хелата тешких метала из земљишта, чиме се уклањање тешких метала из земљишта. Када се ПАСП користи за контролу загађења земљишта тешким металима, на њега мање утиче пХ околине. Истраживање Цао Зхениуа показује да када се ПАСП примењује на третман осцилаторног испирања контаминираног земљишта, брзина уклањања тешких метала соли полиаспарагинске киселине је већа у окружењу са нижим пХ, посебно при пХ 1. У студији о тешким металима у муљу из Таопу фабрика за пречишћавање отпадних вода у Шангају, истраживачи су открили да ПАСП има добре перформансе екстракције разних тешких метала у муљу умерене киселости. Међутим, истраживачи имају различита мишљења о врстама тешких метала које ПАСП може активирати, али могу показати богатство својих хелираних типова тешких метала са стране. Зханг Хуа је открио да радећи заједно са водоник пероксидом, ПАСП може ефикасно извући Зн, Ни, Цу, као и нешто Цд и Цр из муља. Фанг Јифенг и др. истраживањем је откривено да ПАСП има добар ефекат екстракције на јоне тешких метала Цд, са стопом екстракције која прелази 50%, а што је већа количина коришћеног ПАСП-а, то је бољи ефекат екстракције. Вен Донгдонг верује да ПАСП може ефикасно уклонити Пб из тла, али његов ефекат побољшања на уклањање Цу и Цр није значајан; Главни разлог за овај закључак је да ПАСП подстиче трансформацију облика тешких метала Цу и Цр у земљишту, што резултира слабом покретљивошћу и утиче на његову ефикасност екстракције.

1.2 Закон о биолошком управљању

Метода биолошког третмана загађења тешким металима у земљишту ПАСП односи се на коришћење ПАСП као помоћног средства за биолошки третман загађења тешким металима у земљишту. Користећи регулаторни ефекат ПАСП на биолошке ензиме у усеву или ефекат побољшања ПАСП на земљиште, ПАСП може да се комбинује са металним јонима као што су Фе, Зн, Мн у земљишту да формира егзогене биолошке ензиме за усеве, чиме се промовише побољшање приноса и квалитета усева, као и побољшање апсорпције тешких метала усева, Дакле, то је метод за контролу тешких метала у земљишту. Као синергистички агенс који се широко користи у Кини, ПАСП има неупитан ефекат на раст усева, што даје инспирацију истраживачима у истраживању третмана тешких метала.

Истраживање Ксу Лија показује да ПАСП може подстаћи раст траве ветивера, повећати садржај хлорофила у трави ветивера, ојачати фотосинтезу биљака, посебно у условима ниске концентрације Цу. ПАСП може подстаћи раст траве ветивера и донекле ублажити оштећење Цу ткива траве ветивера. Зханг Ксин ет ал. открили да унутар одређеног опсега концентрација, активациона способност ПАСП за Пб и Цд расте са повећањем концентрације ПАСП; Истовремено, у експериментима са саксијама је утврђено да ПАСП има значајан ефекат јачања на ремедијацију кукурузом контаминираног земљишта тешким металима. Ксу Веивеи ет ал. верују да дељење ПАСП и ФеЦл3 има добар ефекат на загађење Цд, а за разлику од других хемијских агенаса, употреба ПАСП третмана може значајно побољшати раст биомасе усева. Доу Киаохуи је открио да под стресом Цу и Цд, примена соли полиаспарагинске киселине у парадајзу не само да може уравнотежити исхрану биљака, побољшати активност ензима у организмима, промовисати раст усева, већ и побољшати квалитет парадајза, смањити апсорбујући садржај Цу и Цд, што је корисно за управљање загађењем земљишта тешким металима. 

2. Зелени хелатни агенс - ИДХА

Хелатни агенси су једна од најчешће коришћених хемикалија, покривајући скоро све индустрије као што су фармацеутска, хемијска, текстилна, дневна хемикалија, производња папира, храна, кожа, гума, пољопривреда, нафтна поља, рударство, третман земљишта, итд. Традиционални хелатни агенси су углавном укључују етилендиаминтетрасирћетну киселину и њене соли (ЕДТА), хипоаминотрисирћетну киселину и њене соли (НТА), диетилентриаминпентасирћетну киселину и њене соли (ДТПА), лимунску киселину, винску киселину, итд; Међу њима, ЕДТА је постала најчешће коришћени хелирајући агенс због своје одличне способности хелирања и одличне исплативости. Међутим, процес производње ЕДТА је озбиљно загађен и тешко се деградира у природном окружењу, што може проузроковати озбиљно загађење животне средине и може изазвати испирање супстанци тешких метала у систем подземних вода након примене, што представља одређени ризик по здравље људи. Поред тога, отпадне воде које садрже ЕДТА ће пренети штетне метале из подводног муља у водно тело након испуштања, изазивајући нове опасности по људско и еколошко здравље; Стога је Европска унија издала релевантне прописе који захтевају да концентрација ЕДТА у рекама буде између 10 и 100 μ Г/Л, са концентрацијом од 1-10 у језеру μ Г/Л је најстрожи захтев међу свим вештачким једињењима. . Са јачањем еколошке свести, људи постепено почињу да предузимају акције по овом питању. Директива ЕУ 1999/476/ЕЦЛ187/52 изричито забрањује употребу ЕДТА у више индустрија као што су храна, медицина и текстил. Истовремено, ограничава његову употребу у индустрији прања и постепено јача истраживања о зеленим хемикалијама. За само неколико година широм света су се појавиле многе нове врсте хемикалија са хелатним својствима, а ИДХА је њихов представник. ИДХА има релативно стабилна хемијска својства и може одржати добру стабилност у јаким киселим и алкалним медијима. У поређењу са ЕДТА, има две истакнуте карактеристике: (1) има структуру лиганда тетракарбоксилне киселине, умерену способност хелирања и лако је постићи хелацију и дехелацију металних јона. Константа хелације за опште металне јоне је нешто нижа од ЕДТА, али неки јони као што је Цу2+ имају веће константе хелације од ЕДТА; (2) Нетоксичан, безопасан, чист производни процес, лако биоразградив и може се потпуно разградити на биоразградиве аминокиселине и јантарну киселину. Тренутно се ова хемикалија постепено примењује у различитим областима као што су пољопривреда, штампање и бојење, производња папира, дневне хемикалије, третман воде и загађење тешким металима. Извештаји ИДХА о санацији загађења земљишта тешким металима углавном се фокусирају на биолошке и хемијске методе третмана.

2.1 Закон о биолошком управљању

Лиу Ксиаона верује да ИДХА (сол) третман биљака кукуруза значајно повећава концентрацију Цд у надземним деловима у поређењу са слепом контролом и третманом ЕДТА, а такође значајно побољшава концентрацију Цу у надземним и кореновим деловима у поређењу са слепом контролом и ЕДТА. третман, који помаже да се убрза управљање тешким металима у земљишту. Тиан Хаоки је кроз експерименте показао да ИДХА (сол) може активирати фиксирани Ас и Цд у земљишту, промовишући апсорпцију тешких метала из биљака.

2.2 Закон о хемијском третману

Метода хемијског третмана има карактеристику брзог уклањања тешких метала из контаминираног земљишта, што се широко користи и може у потпуности решити проблеме. Међутим, изазов је како ефикасно одвојити хелатне агенсе од тешких метала и рециклирати их.

Кроз континуирано истраживање, истраживачи су открили да нова ИДХА има потенцијал да реши горе поменуте проблеме: (1) ИДХА има високу ефикасност хелације. Према истраживањима, ефикасност екстракције ИДХА (соли) за Цд у муљу електране под одређеним условима износи 68%. Истовремено, под условом додавања 1,2% фосфорне киселине, ефикасност екстракције ИДХА за Цу и Ни у муљу је значајно побољшана, са стопом екстракције која прелази 90%. Дуан Гаоки је открио кроз истраживање да ИДХА има добар ефекат уклањања тешких метала у муљу електране, посебно када је укупан моларни однос ИДХА према тешким металима 8:1 и додата мала количина Х3ПО4, ефекат уклањања је најбољи . (2) ИДХА се лако елуира и постиже одвајање. Ху Ксиаојун сматра ИДХА главну компоненту еколошки прихватљивог решења за испирање. У условима неутралне киселости земљишта, ИДХА има добру способност елуирања за тешке метале у земљишту, са стопом уклањања појединачних испирања изнад 90%. Може ефикасно да елуира тешке метале у тлу и открио је да ИДХА може бити потпуно разграђен од стране микроорганизама у животној средини без изазивања загађења. То је идеална еколошки прихватљива супстанца за испирање земљишта за ремедијацију тешких метала. (3) ИДХА може да промени постојеће облике тешких метала и има потенцијал да суштински реши загађење тешким металима. Ванг Гуииин и др. истраживањем је откривено да ИДХА може ефикасно уклонити тешке метале из контаминираног земљишта и смањити ризик по животну средину од заосталих тешких метала. Може да смањи преостале количине Цд, Пб и Зн растворљивог у води, измењивог и карбонатног везаног у земљишту. Цхен Цхунле и др. такође добија сличне резултате.

3. Проспекција
4.  

У поређењу са постојећим агенсима за хелирање јона тешких метала у земљишту, ПАСП и ИДХА имају своје јединствене карактеристике: (1) ове две супстанце имају умерену способност хелирања и лакше се одвајају од јона тешких метала у каснијем третману; (2) Ове две супстанце се лако разграђују, а деградирани производ је мешавина аспарагинске киселине и малеинске киселине, коју усеви или микроорганизми могу користити без остатака и неће изазвати органско загађење земљишта; (3) Ове две супстанце имају биолошки промотивни ефекат и могу се користити као помоћна средства за контролу загађења земљишта тешким металима; (4) Међу ове две супстанце, функција хемијске методе ИДХА може бити супериорнија од функције биолошке методе, док је ПАСП супротна. Кроз релевантна истраживања, комбинација различитих метода ремедијације може ефикасно побољшати ефикасност контроле загађења тешким металима, као што је мешовити метод ремедијације агенса за микробну ремедијацију и агенса за хемијску ремедијацију, метода биоремедијације материјала биоугљева (Иатуоцао), високоактивног микробног зеолита. методом ремедијације и методом ремедијације микробне (Аспергиллус флавус) биљке (Риграсс).

Стога, аутор сматра да комбинација наведених производа може органски комбиновати биолошке и хемијске методе, што не само да одражава брзу и ефикасну природу хемијских метода, већ одражава и сигурност и зелену природу биолошких метода, те може формирати нову облик управљања за биолошке хемијске методе. Аутор сматра да се примена ПАСП и ИДХА у третману загађења земљишта тешким металима може покушати биохемијском методом, што значи да након што се ова два заједно користе, биолошка ефикасност ПАСП и ефикасност хемијске екстракције ИДХА могу користити за заједничку промоцију третмана загађења тешким металима. Иако су неки од извештаја који се помињу у овој студији још увек у фази истраживања, уз примену релевантних прописа у националним политикама као што су „Десет принципа тла” и побољшање подршке, изгледи за коришћење ПАСП и ИДХА за лечење тешких метала контаминирано земљиште ће постајати све боље и боље.