ดินเป็นหนึ่งในทรัพยากรที่มนุษย์พึ่งพาเพื่อความอยู่รอด และเป็นรากฐานขององค์ประกอบสำคัญของสภาพแวดล้อมทางนิเวศน์ ในกระบวนการเปลี่ยนแปลงธรรมชาติ โดยเฉพาะอย่างยิ่งกับการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมและการขยายตัวของการค้าโลก อุตสาหกรรมเคมีได้รับการพัฒนาอย่างรวดเร็ว ต่อมาความเสียหายต่อสิ่งแวดล้อมที่เกิดจากมลภาวะทางเคมีมีความรุนแรงมากขึ้น ปัญหามลภาวะของโลหะหนักในดินมีความโดดเด่นเป็นพิเศษ ในต่างประเทศ อาการปวดกระดูกที่เกิดจากระดับแคดเมียมที่มากเกินไป และโรคมินามาตะที่เกิดจากระดับปรอทที่มากเกินไป ส่งผลโดยตรงต่อชีวิตและความปลอดภัยด้านสุขภาพของผู้คน “เหตุการณ์ข้าวแคดเมียมหูหนาน” ที่เกิดขึ้นราวปี 2013 ในมณฑลกวางตุ้ง ประเทศจีน ยังได้ส่งสัญญาณเตือนให้กับผู้คนเช่นกัน เมื่อวันที่ 28 พฤษภาคม 2016 สภาแห่งรัฐได้ดำเนินการ "แผนปฏิบัติการป้องกันและควบคุมมลพิษในดิน" (มาตรา 10) ซึ่งกำหนดไว้อย่างชัดเจนว่าควรดำเนินการควบคุมและแก้ไขมลพิษเพื่อปรับปรุงคุณภาพของสภาพแวดล้อมในดินในภูมิภาค โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ที่มีมลพิษในดินโลหะหนัก เช่น เมืองไถโจวในมณฑลเจ้อเจียง เมืองหวงซีในมณฑลหูเป่ย เมืองฉางเต๋อในมณฑลหูหนาน เมืองเส้ากวนในมณฑลกวางตุ้ง เมืองเหอฉือในเขตปกครองตนเองกว่างซีจ้วง และเมืองถงเหรินในมณฑลกุ้ยโจว ควรกำหนดพื้นที่ลำดับความสำคัญ ให้บทบาทนำของรัฐบาลอย่างเต็มที่ จัดตั้งกองทุนพิเศษสำหรับการป้องกันและควบคุมมลพิษในดินโดยรัฐบาลกลางและรัฐบาลท้องถิ่นในทุกระดับ และเพิ่มการสนับสนุนงานป้องกันและควบคุมมลพิษในดิน นับตั้งแต่ทศวรรษ 1990 สารเคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมและเทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องมีความก้าวหน้าอย่างมากในการรักษามลพิษจากโลหะหนักในดิน โดยมีงานวิจัยที่โดดเด่นเกี่ยวกับอนุพันธ์ของกรดแอสปาร์ติก กรดโพลีแอสปาร์ติก (PASP) และกรดอิมิโนไดซักซินิก (IDHA)

1. เคมีภัณฑ์สังเคราะห์ทางชีวภาพ - PASP

PASP เป็นโปรตีนสังเคราะห์ที่ละลายน้ำได้ซึ่งมีอยู่ตามธรรมชาติในเมือกของหอยทะเล เช่น หอยนางรม โครงสร้าง PASP ไม่มีหมู่คาร์บอกซิลและอะมิโนจำนวนมาก โดยมีการกำหนดค่า α、β สองแบบที่ไม่สมมาตร ซึ่งเป็นวัสดุโพลีเมอร์ชีวภาพอเนกประสงค์ที่เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อมพร้อมการใช้งานที่หลากหลาย ใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการเสริมธาตุอาหารพืช การเพิ่มประสิทธิภาพปุ๋ย การยับยั้งตะกรันกระจายในอุตสาหกรรมบำบัดน้ำ การบำบัดโลหะหนักในดิน ฯลฯ ในการใช้งานหลายประเภท PASP ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช ที่สำคัญที่สุดคือ. ด้วยฟังก์ชันคีเลตและการกระจายไอออนของโลหะที่เป็นเอกลักษณ์ของ PASP การใช้เกลือของกรดโพลีแอสปาร์ติกในการบำบัดมลพิษจากโลหะหนักในดินจึงมีมูลค่าเพิ่มมากขึ้นจากนักวิจัยหลายคน ปัจจุบันการวิจัยเกี่ยวกับเกลือของกรดโพลีแอสปาร์ติกในสาขานี้มุ่งเน้นไปที่วิธีการบำบัดทางเคมีและชีวภาพเป็นหลัก

1.1กฎหมายการบำบัดด้วยสารเคมี

วิธีบำบัดทางเคมีสำหรับมลพิษของโลหะหนักในดิน PASP หมายถึงวิธีการใช้คุณลักษณะของไอออนโลหะคีเลตของ PASP รวมกับไอออนของโลหะหนัก จากนั้นใช้วิธีการชะล้างหรือสกัดเพื่อแยกคีเลตของโลหะหนัก PASP ออกจากดิน ด้วยเหตุนี้ กำจัดโลหะหนักออกจากดิน เมื่อใช้ PASP ในการควบคุมมลพิษจากโลหะหนักในดิน ค่า pH ของสิ่งแวดล้อมจะได้รับผลกระทบน้อยลง การวิจัยของ Cao Zhenyu แสดงให้เห็นว่าเมื่อใช้ PASP กับการบำบัดด้วยการชะล้างแบบสั่นของดินที่ปนเปื้อน อัตราการกำจัดโลหะหนักด้วยเกลือของกรดโพลีแอสปาร์ติกจะสูงขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มี pH ต่ำกว่า โดยเฉพาะที่ pH 1 ในการศึกษาเกี่ยวกับโลหะหนักในตะกอนจาก นักวิจัยพบว่าโรงงานบำบัดน้ำเสียเถาผู่ในเซี่ยงไฮ้พบว่า PASP มีประสิทธิภาพในการสกัดโลหะหนักต่างๆ ในตะกอนที่มีความเป็นกรดปานกลางได้ดี อย่างไรก็ตาม นักวิจัยมีความคิดเห็นที่แตกต่างกันเกี่ยวกับประเภทของโลหะหนักที่ PASP สามารถกระตุ้นได้ แต่พวกเขาสามารถแสดงให้เห็นถึงความสมบูรณ์ของโลหะหนักที่เป็นคีเลตได้จากมุมมองด้านข้าง Zhang Hua พบว่าการทำงานร่วมกันกับไฮโดรเจนเปอร์ออกไซด์ PASP สามารถสกัด Zn, Ni, Cu รวมถึง Cd และ Cr บางส่วนจากตะกอนได้อย่างมีประสิทธิภาพ ฟาง อี้เฟิง และคณะ จากการวิจัยพบว่า PASP มีผลการสกัดที่ดีต่อไอออนโลหะหนัก Cd โดยมีอัตราการสกัดเกิน 50% และยิ่งปริมาณ PASP ที่ใช้มากเท่าใด ผลการสกัดก็จะยิ่งดีขึ้นเท่านั้น Wen Dongdong เชื่อว่า PASP สามารถกำจัด Pb ออกจากดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ แต่ผลการปรับปรุงในการกำจัด Cu และ Cr นั้นไม่มีนัยสำคัญ เหตุผลหลักสำหรับข้อสรุปนี้คือ PASP ส่งเสริมการเปลี่ยนแปลงของโลหะหนักในรูป Cu และ Cr ในดิน ส่งผลให้เคลื่อนที่ได้ไม่ดีและส่งผลต่อประสิทธิภาพในการสกัด

1.2กฎหมายธรรมาภิบาลทางชีวภาพ

วิธีบำบัดทางชีวภาพสำหรับมลพิษจากโลหะหนักในดิน PASP หมายถึงการใช้ PASP เป็นวิธีเสริมสำหรับการบำบัดทางชีวภาพสำหรับมลพิษจากโลหะหนักในดิน ด้วยการใช้ผลด้านกฎระเบียบของ PASP ต่อเอนไซม์ชีวภาพในพืชผลหรือผลการปรับปรุงของ PASP บนดิน PASP สามารถรวมกับไอออนของโลหะ เช่น Fe, Zn, Mn ในดินเพื่อสร้างเอนไซม์ชีวภาพจากภายนอกสำหรับพืชผล ดังนั้นจึงส่งเสริมการปรับปรุง ของผลผลิตและคุณภาพพืชผลและเพิ่มการดูดซึมโลหะหนักของพืช จึงเป็นวิธีการควบคุมโลหะหนักในดิน ในฐานะตัวแทนเสริมฤทธิ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในประเทศจีน PASP มีผลกระทบอย่างไม่ต้องสงสัยต่อการเจริญเติบโตของพืช ซึ่งเป็นแรงบันดาลใจสำหรับนักวิจัยในการวิจัยการบำบัดโลหะหนัก

การวิจัยของ Xu Li แสดงให้เห็นว่า PASP สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของหญ้าแฝก เพิ่มปริมาณคลอโรฟิลล์ในหญ้าแฝก เสริมสร้างการสังเคราะห์ด้วยแสงของพืช โดยเฉพาะอย่างยิ่งภายใต้สภาวะ Cu ที่มีความเข้มข้นต่ำ PASP สามารถส่งเสริมการเจริญเติบโตของหญ้าแฝกและบรรเทาความเสียหายของ Cu ต่อเนื้อเยื่อของหญ้าแฝกได้ในระดับหนึ่ง จาง ซิน และคณะ พบว่าภายในช่วงความเข้มข้นที่กำหนด ความสามารถในการกระตุ้น PASP สำหรับ Pb และ Cd จะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของ PASP ในเวลาเดียวกัน พบในการทดลองในหม้อว่า PASP มีผลเสริมความแข็งแกร่งอย่างมีนัยสำคัญต่อการฟื้นฟูดินที่ปนเปื้อนโลหะหนักด้วยข้าวโพด ซู เว่ยเว่ย และคณะ เชื่อว่าการแบ่งปัน PASP และ FeCl3 มีผลดีต่อมลภาวะของแคดเมียม และการใช้การบำบัด PASP ต่างจากสารเคมีอื่นๆ ตรงที่สามารถปรับปรุงการเติบโตของชีวมวลของพืชได้อย่างมีนัยสำคัญ Dou Qiaohui พบว่าภายใต้ความเครียด Cu และ Cd การใช้เกลือของกรด polyaspartic ในมะเขือเทศไม่เพียงแต่สามารถสร้างสมดุลทางโภชนาการของพืช ปรับปรุงการทำงานของเอนไซม์ในสิ่งมีชีวิต ส่งเสริมการเจริญเติบโตของพืช แต่ยังปรับปรุงคุณภาพมะเขือเทศ ลดปริมาณการดูดซึมของ Cu และ Cd อีกด้วย ซึ่งเป็นประโยชน์ต่อการจัดการมลพิษโลหะหนักในดิน 

2. ตัวแทนคีเลตสีเขียว - IDHA

สารคีเลตเป็นหนึ่งในสารเคมีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด ครอบคลุมเกือบทุกอุตสาหกรรม เช่น ยา เคมีภัณฑ์ สิ่งทอ เคมีรายวัน การผลิตกระดาษ อาหาร หนัง ยาง เกษตรกรรม แหล่งน้ำมัน เหมืองแร่ การบำบัดดิน ฯลฯ สารคีเลตแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ รวมถึงกรดเอทิลีนไดเอมีนเตตระอะซิติกและเกลือของมัน (EDTA), กรดไฮโปอะมิโนไตรอะซิติกและเกลือของมัน (NTA), กรดไดเอทิลีนไตรเอมีนเพนตะอะซิติกและเกลือของมัน (DTPA), กรดซิตริก, กรดทาร์ทาริก ฯลฯ ในบรรดาสารเหล่านี้ EDTA ได้กลายเป็นสารคีเลตที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุด เนื่องจากมีความสามารถในการคีเลตที่ดีเยี่ยมและความคุ้มทุนที่ดีเยี่ยม อย่างไรก็ตาม กระบวนการผลิต EDTA มีมลพิษอย่างรุนแรงและยากต่อการย่อยสลายในสภาพแวดล้อมทางธรรมชาติ ซึ่งอาจก่อให้เกิดมลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมอย่างร้ายแรง และอาจทำให้เกิดการชะล้างของสารโลหะหนักเข้าสู่ระบบน้ำใต้ดินหลังการใช้ ซึ่งก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อสุขภาพของมนุษย์ นอกจากนี้ น้ำเสียที่มี EDTA จะนำโลหะที่เป็นอันตรายจากตะกอนใต้น้ำเข้าสู่แหล่งน้ำหลังการปล่อยทิ้ง ก่อให้เกิดอันตรายใหม่ต่อสุขภาพของมนุษย์และระบบนิเวศ ดังนั้น สหภาพยุโรปได้ออกกฎระเบียบที่เกี่ยวข้องซึ่งกำหนดให้ความเข้มข้นของ EDTA ในแม่น้ำต้องอยู่ระหว่าง 10 ถึง 100 μ G/L โดยมีความเข้มข้น 1-10 ในทะเลสาบ μ G/L ถือเป็นข้อกำหนดที่เข้มงวดที่สุดในบรรดาสารประกอบสังเคราะห์ทั้งหมด . ด้วยการเสริมสร้างความตระหนักรู้ด้านสิ่งแวดล้อม ผู้คนจึงค่อยๆ เริ่มดำเนินการในเรื่องนี้ EU Directive 1999/476/ECL187/52 ห้ามมิให้มีการใช้ EDTA ในอุตสาหกรรมต่างๆ อย่างชัดเจน เช่น อาหาร ยา และสิ่งทอ ในขณะเดียวกัน ก็จำกัดการใช้ในอุตสาหกรรมซักผ้า และค่อยๆ เสริมสร้างการวิจัยเกี่ยวกับสารเคมีที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ในเวลาเพียงไม่กี่ปี สารเคมีชนิดใหม่หลายชนิดที่มีคุณสมบัติเป็นคีเลตได้ถือกำเนิดขึ้นทั่วโลก โดยมี IDHA เป็นตัวแทนของสารเคมีเหล่านี้ IDHA มีคุณสมบัติทางเคมีค่อนข้างเสถียรและสามารถรักษาเสถียรภาพที่ดีในตัวกลางที่เป็นกรดและด่างแก่ได้ เมื่อเปรียบเทียบกับ EDTA จะมีลักษณะเด่นสองประการ: (1) มีโครงสร้างลิแกนด์ของกรดเตตร้าคาร์บอกซิลิก มีความสามารถในการคีเลตปานกลาง และง่ายต่อการบรรลุคีเลชั่นและดีเลชั่นของไอออนของโลหะ ค่าคงที่ของคีเลชั่นสำหรับไอออนของโลหะทั่วไปจะต่ำกว่า EDTA เล็กน้อย แต่ไอออนบางตัว เช่น Cu2+ มีค่าคงที่ของคีเลชั่นที่สูงกว่า EDTA (2) กระบวนการผลิตที่ปลอดสารพิษ ไม่เป็นอันตราย สะอาด ย่อยสลายทางชีวภาพได้ง่าย และสามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์เป็นกรดอะมิโนและกรดซัคซินิกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพ ปัจจุบันสารเคมีนี้ค่อยๆ ถูกนำมาใช้ในด้านต่างๆ เช่น เกษตรกรรม การพิมพ์และการย้อมสี การทำกระดาษ สารเคมีรายวัน การบำบัดน้ำ และมลพิษจากโลหะหนัก รายงานเกี่ยวกับการแก้ไขมลพิษโลหะหนักในดินโดย IDHA มุ่งเน้นไปที่วิธีการบำบัดทางชีวภาพและเคมีเป็นหลัก

2.1กฎหมายธรรมาภิบาลทางชีวภาพ

Liu Xiaona เชื่อว่าการบำบัดพืชข้าวโพดด้วย IDHA (เกลือ) จะเพิ่มความเข้มข้นของ Cd ในส่วนเหนือพื้นดินอย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับการควบคุมแบบเปล่าและการบำบัด EDTA และยังช่วยเพิ่มความเข้มข้นของ Cu ในส่วนเหนือพื้นดินและส่วนรากได้อย่างมีนัยสำคัญ เมื่อเทียบกับการควบคุมแบบเปล่าและ EDTA การบำบัดซึ่งช่วยเร่งการจัดการโลหะหนักในดิน Tian Haoqi ได้แสดงให้เห็นผ่านการทดลองว่า IDHA (เกลือ) สามารถกระตุ้น As และ Cd คงที่ในดินได้ ซึ่งส่งเสริมการดูดซึมโลหะหนักของพืช

2.2กฎหมายการบำบัดด้วยสารเคมี

วิธีบำบัดด้วยสารเคมีมีลักษณะสามารถกำจัดโลหะหนักออกจากดินที่ปนเปื้อนได้อย่างรวดเร็วซึ่งใช้กันอย่างแพร่หลายและสามารถแก้ปัญหาได้อย่างสมบูรณ์ อย่างไรก็ตาม วิธีการแยกสารคีเลติ้งออกจากโลหะหนักอย่างมีประสิทธิผลและรีไซเคิลถือเป็นเรื่องท้าทาย

จากการวิจัยอย่างต่อเนื่อง นักวิจัยพบว่า IDHA ใหม่มีศักยภาพในการแก้ปัญหาข้างต้น: (1) IDHA มีประสิทธิภาพในการคีเลชั่นสูง จากการวิจัย ประสิทธิภาพการสกัด IDHA (เกลือ) สำหรับ Cd ในกากตะกอนโรงไฟฟ้าภายใต้เงื่อนไขบางประการคือ 68% ในเวลาเดียวกัน ภายใต้เงื่อนไขของการเติมกรดฟอสฟอริก 1.2% ประสิทธิภาพการสกัด IDHA สำหรับ Cu และ Ni ในตะกอนจะดีขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ โดยมีอัตราการสกัดเกิน 90% Duan Gaoqi พบจากการวิจัยว่า IDHA มีผลในการกำจัดโลหะหนักในกากตะกอนของโรงไฟฟ้าได้ดี โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่ออัตราส่วนโมลรวมของ IDHA ต่อโลหะหนักคือ 8:1 และเติม H3PO4 ในปริมาณเล็กน้อย ผลในการกำจัดจะดีที่สุด . (2) IDHA นั้นง่ายต่อการชะและแยกออกจากกัน Hu Xiaojun ถือว่า IDHA เป็นองค์ประกอบหลักของโซลูชันการชะล้างที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อม ภายใต้สภาวะความเป็นกรดของดินที่เป็นกลาง IDHA มีความสามารถในการชะล้างโลหะหนักในดินได้ดี โดยมีอัตราการชะล้างเดี่ยวสูงกว่า 90% สามารถชะล้างโลหะหนักในดินได้อย่างมีประสิทธิภาพ และพบว่า IDHA สามารถย่อยสลายได้อย่างสมบูรณ์โดยจุลินทรีย์ในสิ่งแวดล้อม โดยไม่ก่อให้เกิดมลภาวะ เป็นสารชะล้างฟื้นฟูดินโลหะหนักที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมในอุดมคติ (3) IDHA สามารถเปลี่ยนรูปแบบของโลหะหนักที่มีอยู่และมีศักยภาพในการแก้ปัญหามลพิษของโลหะหนักขั้นพื้นฐาน หวัง กุ้ยหยิน และคณะ จากการวิจัยพบว่า IDHA สามารถกำจัดโลหะหนักออกจากดินที่ปนเปื้อนได้อย่างมีประสิทธิภาพ และลดความเสี่ยงด้านสิ่งแวดล้อมของโลหะหนักที่ตกค้าง สามารถลดปริมาณ Cd, Pb และ Zn ที่ละลายน้ำได้ แลกเปลี่ยนได้ และคาร์บอเนตในดิน เฉิน ชุนเล่อ และคณะ ก็ได้รับผลเช่นเดียวกัน

3. การสำรวจ
4.  

เมื่อเปรียบเทียบกับสารคีเลตไอออนโลหะหนักในดินที่มีอยู่ PASP และ IDHA มีลักษณะเฉพาะ: (1) สารทั้งสองนี้มีความสามารถในการคีเลตในระดับปานกลาง และง่ายต่อการแยกออกจากไอออนของโลหะหนักในการบำบัดในภายหลัง; (2) สารทั้งสองนี้ย่อยสลายได้ง่าย และผลิตภัณฑ์ที่ย่อยสลายนั้นเป็นส่วนผสมของกรดแอสปาร์ติกและกรดมาลิก ซึ่งพืชผลหรือจุลินทรีย์สามารถใช้ได้โดยไม่มีสารตกค้าง และจะไม่ก่อให้เกิดมลพิษทางอินทรีย์ต่อดิน (3) สารทั้งสองนี้มีผลส่งเสริมทางชีวภาพและสามารถใช้เป็นวิธีการเสริมในการควบคุมมลพิษของโลหะหนักในดิน (4) ในบรรดาสารทั้งสองนี้ การทำงานของวิธีทางเคมีของ IDHA อาจเหนือกว่าการทำงานของวิธีทางชีววิทยา ในขณะที่ PASP ตรงกันข้าม จากการวิจัยที่เกี่ยวข้อง การผสมผสานวิธีการบำบัดที่แตกต่างกันสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของการควบคุมมลพิษจากโลหะหนักได้อย่างมีประสิทธิภาพ เช่น วิธีการบำบัดแบบผสมของสารฟื้นฟูจุลินทรีย์และสารเคมีบำบัด วิธีการบำบัดทางชีวภาพของวัสดุถ่านชีวภาพ (Yatuocao) จุลินทรีย์ซีโอไลต์ที่มีฤทธิ์สูง วิธีการฟื้นฟู และวิธีการฟื้นฟูพืชจุลินทรีย์ (Aspergillus flavus) (ไรย์กราส)

ดังนั้นผู้เขียนเชื่อว่าการรวมกันของผลิตภัณฑ์ข้างต้นสามารถรวมวิธีการทางชีวภาพและเคมีแบบออร์แกนิกซึ่งไม่เพียงสะท้อนถึงธรรมชาติของวิธีการทางเคมีที่รวดเร็วและมีประสิทธิภาพ แต่ยังสะท้อนถึงความปลอดภัยและธรรมชาติสีเขียวของวิธีการทางชีวภาพ และสามารถสร้างรูปแบบใหม่ รูปแบบการปกครองสำหรับวิธีเคมีชีวภาพ ผู้เขียนเชื่อว่าการประยุกต์ใช้ PASP และ IDHA ในการรักษามลพิษของโลหะหนักในดินสามารถทำได้โดยวิธีทางชีวเคมี ซึ่งหมายความว่าหลังจากใช้ทั้งสองอย่างร่วมกัน ประสิทธิภาพทางชีวภาพของ PASP และประสิทธิภาพการสกัดทางเคมีของ IDHA จะสามารถทำได้ เพื่อร่วมกันส่งเสริมการบำบัดมลพิษจากโลหะหนัก แม้ว่ารายงานบางส่วนที่กล่าวถึงในการศึกษานี้ยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัย โดยมีการดำเนินการตามกฎระเบียบที่เกี่ยวข้องในนโยบายระดับชาติ เช่น "หลักการสิบประการของดิน" และการเพิ่มประสิทธิภาพการสนับสนุน โอกาสในการใช้ PASP และ IDHA ในการรักษาโลหะหนัก ดินที่ปนเปื้อนจะดีขึ้นเรื่อยๆ