Ang lupa ay isa sa mga pinagkukunang-yaman na umaasa ang mga tao para mabuhay, at ito ang pundasyon ng mahahalagang bahagi ng kapaligirang ekolohikal. Sa proseso ng pagbabago ng kalikasan, lalo na sa mabilis na pag-unlad ng industriya at paglawak ng pandaigdigang kalakalan, ang industriya ng kemikal ay nakamit ang mabilis na pag-unlad. Kasunod nito, ang pinsala sa kapaligiran na dulot ng polusyon ng kemikal ay lalong tumitindi. Ang problema ng mabibigat na metal na polusyon sa lupa ay naging partikular na kitang-kita. Sa mga dayuhang bansa, ang pananakit ng buto na dulot ng labis na antas ng cadmium at sakit sa Minamata na dulot ng labis na antas ng mercury ay direktang nagbabanta sa buhay at kaligtasan ng kalusugan ng mga tao. Ang "Hunan Cadmium Rice Incident" na naganap noong 2013 sa Guangdong, China ay nagpatunog din ng alarma para sa mga tao. Noong Mayo 28, 2016, ipinatupad ng Konseho ng Estado ang "Soil Pollution Prevention and Control Action Plan" (Artikulo 10), na tahasang nagsasaad na ang kontrol sa polusyon at remediation ay dapat isagawa upang mapabuti ang kalidad ng rehiyonal na kapaligiran sa lupa. Lalo na sa mga lugar na may mabigat na metal na polusyon sa lupa, tulad ng Taizhou City sa Zhejiang Province, Huangshi City sa Hubei Province, Changde City sa Hunan Province, Shaoguan City sa Guangdong Province, Hechi City sa Guangxi Zhuang Autonomous Region, at Tongren City sa Guizhou Province, dapat itatag ang mga prayoridad na lugar. Bigyan ng buong laro ang nangungunang papel ng pamahalaan, magtatag ng mga espesyal na pondo para sa pag-iwas at pagkontrol ng polusyon sa lupa ng sentral at lokal na pamahalaan sa lahat ng antas, at dagdagan ang suporta para sa gawaing pag-iwas at pagkontrol sa polusyon sa lupa. Mula noong 1990s, ang mga berdeng kemikal at mga kaugnay na teknolohiya ay gumawa ng malaking pag-unlad sa paggamot ng mabibigat na metal na polusyon sa lupa, na may kilalang pananaliksik na nauugnay sa mga derivatives ng aspartic acid, polyaspartic acid (PASP) at iminodisuccinic acid (IDHA).

1. Biomimetic Synthetic Chemical - PASP

Ang PASP ay isang water-soluble synthetic protein na natural na umiiral sa mucus ng marine shellfish tulad ng oysters. Ang istruktura ng PASP ay walang maraming carboxyl at amino group, na may asymmetric α、β Dalawang configuration, isang versatile at environment friendly na multifunctional biopolymer na materyal na may malawak na hanay ng mga aplikasyon. Malawakang ginagamit para sa suplemento ng nutrisyon ng halaman, pagpapahusay ng kahusayan ng pataba, dispersed scale inhibition sa industriya ng water treatment, soil heavy metal treatment, atbp. Sa maraming larangan ng aplikasyon, ang PASP ay nagtataguyod ng paglago ng pananim. Pinaka-mahalaga. Dahil sa natatanging chelating at dispersing metal ions function ng PASP, ang paggamit ng polyaspartic acid salts sa paggamot ng polusyon sa heavy metal sa lupa ay lalong pinahahalagahan ng maraming mananaliksik. Sa kasalukuyan, ang pananaliksik sa mga polyaspartic acid salts sa larangang ito ay pangunahing nakatuon sa mga pamamaraan ng kemikal at biological na paggamot.

1.1 Batas sa Paggamot ng Kemikal

Ang pamamaraan ng kemikal na paggamot para sa mabibigat na metal na polusyon sa PASP soil ay tumutukoy sa paraan ng paggamit ng mga katangian ng PASP chelating metal ions, pagsasama-sama ng mga ito sa heavy metal ions, at pagkatapos ay gumagamit ng leaching o extraction na pamamaraan upang paghiwalayin ang PASP heavy metal chelates mula sa lupa, sa gayon pag-alis ng mabibigat na metal sa lupa. Kapag ginamit ang PASP para sa pagkontrol ng polusyon sa mabibigat na metal sa lupa, hindi gaanong apektado ng pH sa kapaligiran. Ang pananaliksik ni Cao Zhenyu ay nagpapakita na kapag ang PASP ay inilapat sa oscillatory leaching treatment ng kontaminadong lupa, ang rate ng pag-alis ng mabibigat na metal sa pamamagitan ng polyaspartic acid salt ay mas mataas sa isang mababang pH na kapaligiran, lalo na sa pH 1. Sa isang pag-aaral sa mabibigat na metal sa putik mula sa Taopu Sewage Treatment Plant sa Shanghai, natuklasan ng mga mananaliksik na ang PASP ay may mahusay na pagganap ng pagkuha para sa iba't ibang mabibigat na metal sa putik sa katamtamang kaasiman. Gayunpaman, ang mga mananaliksik ay may iba't ibang opinyon sa mga uri ng mabibigat na metal na maaaring i-activate ng PASP, ngunit maaari nilang ipakita ang kayamanan ng kanilang mga chelated heavy metal na uri mula sa isang side perspective. Nalaman ni Zhang Hua na sa pamamagitan ng pakikipagtulungan sa hydrogen peroxide, mabisang makukuha ng PASP ang Zn, Ni, Cu, gayundin ang ilang Cd at Cr mula sa putik. Fang Yifeng et al. natagpuan sa pamamagitan ng pananaliksik na ang PASP ay may magandang epekto sa pagkuha sa mabibigat na metal na mga ion na Cd, na may mga rate ng pagkuha ng higit sa 50%, at mas mataas ang halaga ng PASP na ginamit, mas mahusay ang epekto ng pagkuha. Naniniwala si Wen Dongdong na mabisang maaalis ng PASP ang Pb sa lupa, ngunit ang epekto nito sa pagpapahusay sa pagtanggal ng Cu at Cr ay hindi makabuluhan; Ang pangunahing dahilan para sa konklusyon na ito ay ang PASP ay nagtataguyod ng pagbabago ng mabibigat na metal na Cu at Cr na mga form sa lupa, na nagreresulta sa mahinang kadaliang kumilos at nakakaapekto sa kahusayan ng pagkuha nito.

1.2Biological Governance Law

Ang biyolohikal na paraan ng paggamot para sa mabibigat na metal na polusyon sa PASP na lupa ay tumutukoy sa paggamit ng PASP bilang pantulong na paraan para sa biyolohikal na paggamot ng mabigat na metal na polusyon sa lupa. Sa pamamagitan ng paggamit ng regulatory effect ng PASP sa biological enzymes sa crop o ang improvement effect ng PASP sa lupa, ang PASP ay maaaring pagsamahin sa mga metal ions tulad ng Fe, Zn, Mn sa lupa upang bumuo ng mga exogenous biological enzymes para sa mga pananim, at sa gayon ay nagsusulong ng pagpapabuti ng ani at kalidad ng pananim, at pagpapahusay sa pagsipsip ng mabibigat na metal ng mga pananim, Kaya, ito ay isang paraan para sa pagkontrol ng mabibigat na metal sa lupa. Bilang isang malawakang ginagamit na synergistic agent sa China, ang PASP ay may hindi mapag-aalinlanganang epekto sa paglago ng pananim, na nagbibigay ng inspirasyon para sa mga mananaliksik sa pananaliksik sa paggamot ng heavy metal.

Ang pananaliksik ni Xu Li ay nagpapakita na ang PASP ay maaaring magsulong ng paglago ng vetiver grass, dagdagan ang chlorophyll na nilalaman ng vetiver grass, palakasin ang photosynthesis ng halaman, lalo na sa ilalim ng mababang konsentrasyon ng mga kondisyon ng Cu. Maaaring isulong ng PASP ang paglaki ng damo ng vetiver at sa ilang sukat ay maibsan ang pinsala ng Cu sa tissue ng damo ng vetiver. Zhang Xin et al. natagpuan na sa loob ng isang tiyak na hanay ng konsentrasyon, ang kakayahan sa pag-activate ng PASP para sa Pb at Cd ay tumataas sa pagtaas ng konsentrasyon ng PASP; Kasabay nito, natagpuan sa mga eksperimento sa palayok na ang PASP ay may makabuluhang epekto sa pagpapalakas sa remediation ng mabigat na metal na kontaminadong lupa ng mais. Xu Weiwei et al. naniniwala na ang pagbabahagi ng PASP at FeCl3 ay may magandang epekto sa polusyon ng Cd, at hindi tulad ng iba pang mga ahente ng kemikal, ang paggamit ng paggamot sa PASP ay maaaring makabuluhang mapabuti ang paglago ng biomass ng pananim. Nalaman ni Dou Qiaohui na sa ilalim ng stress ng Cu at Cd, ang paglalagay ng polyaspartic acid salt sa mga kamatis ay hindi lamang makakapagbalanse ng nutrisyon ng halaman, nagpapabuti ng aktibidad ng enzyme sa mga organismo, nagsusulong ng paglago ng pananim, ngunit nagpapabuti din ng kalidad ng kamatis, nakakabawas sa absorbable na nilalaman ng Cu at Cd, na kapaki-pakinabang para sa pamamahala ng polusyon sa mabigat na metal sa lupa. 

2. Green chelating agent - IDHA

Ang mga ahente ng chelating ay isa sa pinakamalawak na ginagamit na kemikal, na sumasaklaw sa halos lahat ng industriya tulad ng mga parmasyutiko, kemikal, tela, pang-araw-araw na kemikal, paggawa ng papel, pagkain, katad, goma, agrikultura, mga patlang ng langis, pagmimina, paggamot sa lupa, atbp. Pangunahing mga tradisyunal na ahente ng chelating isama ang ethylenediaminetetraacetic acid at mga asing-gamot nito (EDTA), hypoaminotriacetic acid at mga asin nito (NTA), diethylenetriaminepentaacetic acid at mga asing-gamot nito (DTPA), citric acid, tartaric acid, atbp; Kabilang sa mga ito, ang EDTA ay naging pinakamalawak na ginagamit na ahente ng chelating dahil sa mahusay na kakayahan sa chelating at mahusay na pagiging epektibo sa gastos. Gayunpaman, ang proseso ng produksyon ng EDTA ay lubhang nadumihan at mahirap i-degrade sa natural na kapaligiran, na maaaring magdulot ng malubhang polusyon sa kapaligiran at maaaring magdulot ng pag-leaching ng mga mabibigat na metal na sangkap sa sistema ng tubig sa lupa pagkatapos ng aplikasyon, at sa gayon ay nagdudulot ng isang tiyak na panganib sa kalusugan ng tao. Bilang karagdagan, ang wastewater na naglalaman ng EDTA ay magdadala ng mga mapaminsalang metal mula sa ilalim ng tubig na putik papunta sa katawan ng tubig pagkatapos ng paglabas, na magdudulot ng mga bagong panganib sa kalusugan ng tao at ekolohikal; Samakatuwid, ang European Union ay naglabas ng mga kaugnay na regulasyon na nangangailangan ng konsentrasyon ng EDTA sa mga ilog na nasa pagitan ng 10 at 100 μ G/L, na may konsentrasyon na 1-10 sa lawa μ G/L ang pinaka mahigpit na kinakailangan sa lahat ng mga artipisyal na compound. . Sa pagpapalakas ng kamalayan sa kapaligiran, unti-unting nagsisimulang kumilos ang mga tao dito. Ang EU Directive 1999/476/ECL187/52 ay tahasang ipinagbabawal ang paggamit ng EDTA sa maraming industriya gaya ng pagkain, gamot, at tela. Kasabay nito, nililimitahan nito ang paggamit nito sa industriya ng paghuhugas at unti-unting pinalalakas ang pananaliksik sa mga berdeng kemikal. Sa loob lamang ng ilang taon, maraming bagong uri ng mga kemikal na may mga katangian ng chelating ang lumitaw sa buong mundo, kung saan ang IDHA ang kinatawan ng mga ito. Ang IDHA ay may medyo matatag na mga katangian ng kemikal at maaaring mapanatili ang mahusay na katatagan sa malakas na acid at alkali media. Kung ikukumpara sa EDTA, mayroon itong dalawang kilalang katangian: (1) mayroon itong istraktura ng ligand na tetracarboxylic acid, katamtamang kakayahan sa chelating, at madaling makamit ang chelation at de chelation ng mga metal ions. Ang pare-parehong chelation para sa pangkalahatang mga ion ng metal ay bahagyang mas mababa kaysa sa EDTA, ngunit ang ilang mga ion tulad ng Cu2+ay may mas mataas na mga pare-parehong chelation kaysa sa EDTA; (2) Hindi nakakalason, hindi nakakapinsala, malinis na proseso ng produksyon, madaling nabubulok, at maaaring ganap na mabulok sa biodegradable na amino acid at succinic acid. Sa kasalukuyan, ang kemikal na ito ay unti-unting nailapat sa iba't ibang larangan tulad ng agrikultura, pag-imprenta at pagtitina, paggawa ng papel, pang-araw-araw na kemikal, paggamot sa tubig, at polusyon sa mabigat na metal. Ang mga ulat sa remediation ng mabibigat na metal na polusyon sa lupa ng IDHA ay pangunahing nakatuon sa biyolohikal at kemikal na mga pamamaraan ng paggamot.

2.1Biological Governance Law

Naniniwala si Liu Xiaona na ang paggamot ng IDHA (asin) ng mga halaman ng mais ay makabuluhang nagpapataas ng konsentrasyon ng Cd sa mga bahagi sa itaas ng lupa kumpara sa blangko na kontrol at paggamot sa EDTA, at makabuluhang nagpapabuti din sa konsentrasyon ng Cu sa itaas ng lupa at mga bahagi ng ugat kumpara sa blangkong kontrol at EDTA paggamot, na tumutulong upang mapabilis ang pamamahala ng mabibigat na metal sa lupa. Ipinakita ni Tian Haoqi sa pamamagitan ng mga eksperimento na maaaring i-activate ng IDHA (asin) ang fixed As at Cd sa lupa, na nagtataguyod ng pagsipsip ng mga mabibigat na metal ng halaman.

2.2Batas sa Paggamot ng Kemikal

Ang paraan ng paggamot sa kemikal ay may katangian ng mabilis na pag-alis ng mabibigat na metal mula sa kontaminadong lupa, na malawakang ginagamit at ganap na malulutas ang mga problema. Gayunpaman, kung paano epektibong paghiwalayin ang mga ahente ng chelating mula sa mabibigat na metal at i-recycle ang mga ito ay isang hamon.

Sa pamamagitan ng patuloy na pananaliksik, natuklasan ng mga mananaliksik na ang bagong IDHA ay may potensyal na lutasin ang mga nabanggit na problema: (1) Ang IDHA ay may mataas na kahusayan sa chelation. Ayon sa pananaliksik, ang kahusayan ng pagkuha ng IDHA (asin) para sa Cd sa putik ng power plant sa ilalim ng ilang mga kundisyon ay 68%. Kasabay nito, sa ilalim ng kondisyon ng pagdaragdag ng 1.2% phosphoric acid, ang kahusayan ng pagkuha ng IDHA para sa Cu at Ni sa putik ay makabuluhang napabuti, na may mga rate ng pagkuha na higit sa 90%. Nalaman ni Duan Gaoqi sa pamamagitan ng pananaliksik na ang IDHA ay may magandang epekto sa pag-alis sa mga mabibigat na metal sa putik ng power plant, lalo na kapag ang kabuuang molar ratio ng IDHA sa mabibigat na metal ay 8:1 at may idinagdag na maliit na halaga ng H3PO4, ang epekto ng pagtanggal ay ang pinakamahusay. . (2) Ang IDHA ay madaling i-elute at makamit ang paghihiwalay. Itinuturing ni Hu Xiaojun ang IDHA bilang pangunahing bahagi ng solusyon sa leaching na madaling gamitin sa kapaligiran. Sa ilalim ng neutral na mga kondisyon ng acidity ng lupa, ang IDHA ay may mahusay na kakayahan sa elution para sa mabibigat na metal sa lupa, na may solong mga rate ng pag-alis ng leaching na higit sa 90%. Mahusay nitong matanggal ang mga mabibigat na metal sa lupa, at nalaman na ang IDHA ay maaaring ganap na masira ng mga mikroorganismo sa kapaligiran nang hindi nagdudulot ng polusyon. Ito ay isang mainam na environmentally friendly na heavy metal soil remediation leaching substance. (3) Maaaring baguhin ng IDHA ang mga umiiral na anyo ng mabibigat na metal at may potensyal na saligang lutasin ang polusyon ng mga mabibigat na metal. Wang Guiyin et al. natagpuan sa pamamagitan ng pananaliksik na ang IDHA ay maaaring epektibong mag-alis ng mabibigat na metal mula sa kontaminadong lupa at mabawasan ang panganib sa kapaligiran ng mga natitirang mabibigat na metal. Maaari nitong bawasan ang natitirang dami ng nalulusaw sa tubig, napapapalitan, at nakatali sa carbonate na Cd, Pb, at Zn sa lupa. Chen Chunle et al. nakakuha din ng mga katulad na resulta.

3. Prospecting
4.  

Kung ikukumpara sa mga umiiral nang soil heavy metal ion chelating agents, ang PASP at IDHA ay may mga kakaibang katangian: (1) ang dalawang substance na ito ay may katamtamang kakayahan sa chelating at mas madaling mahiwalay sa mga heavy metal ions sa susunod na paggamot; (2) Ang dalawang sangkap na ito ay madaling masira, at ang nasirang produkto ay pinaghalong aspartic acid at maleic acid, na maaaring gamitin ng mga pananim o mikroorganismo na walang nalalabi at hindi magdudulot ng organikong polusyon sa lupa; (3) Ang dalawang sangkap na ito ay may biological na nagpo-promote na epekto at maaaring magamit bilang pantulong na paraan para sa pagkontrol sa polusyon ng mabibigat na metal sa lupa; (4) Sa dalawang sangkap na ito, ang pag-andar ng kemikal na pamamaraan ng IDHA ay maaaring higit na mataas sa pag-andar ng biyolohikal na pamamaraan, habang ang PASP ay ang kabaligtaran. Sa pamamagitan ng nauugnay na pananaliksik, ang kumbinasyon ng iba't ibang mga paraan ng remediation ay maaaring epektibong mapabuti ang kahusayan ng mabibigat na metal na polusyon control, tulad ng halo-halong paraan ng remediation ng microbial remediation agent at chemical remediation agent, ang biochar material bioremediation method (Yatuocao), ang highly active zeolite microbial paraan ng remediation, at ang microbial (Aspergillus flavus) plant (Ryegrass) na paraan ng remediation.

Samakatuwid, naniniwala ang may-akda na ang kumbinasyon ng mga produkto sa itaas ay maaaring organikong pagsamahin ang mga biological at kemikal na pamamaraan, na hindi lamang sumasalamin sa mabilis at mahusay na likas na katangian ng mga kemikal na pamamaraan, ngunit sumasalamin din sa kaligtasan at berdeng kalikasan ng mga biological na pamamaraan, at maaaring bumuo ng isang bagong anyo ng pamamahala para sa mga pamamaraang biyolohikal na kemikal. Naniniwala ang may-akda na ang paggamit ng PASP at IDHA sa paggamot ng mabibigat na metal na polusyon sa lupa ay maaaring subukan sa pamamagitan ng isang biochemical na pamamaraan, na nangangahulugang pagkatapos na magamit ang dalawa nang magkasama, ang biological na kahusayan ng PASP at ang kahusayan ng pagkuha ng kemikal ng IDHA ay maaaring gamitin upang sama-samang isulong ang paggamot ng mabigat na metal polusyon. Bagama't ang ilan sa mga ulat na binanggit sa pag-aaral na ito ay nasa yugto pa ng pananaliksik, sa pagpapatupad ng mga nauugnay na regulasyon sa mga pambansang patakaran tulad ng "Sampung Prinsipyo ng Lupa" at ang pagpapahusay ng suporta, ang mga prospect ng paggamit ng PASP at IDHA upang gamutin ang mabibigat na metal. ang kontaminadong lupa ay magiging mas mabuti at mas mabuti.