[发明专利]一种甲壳低聚糖重金属生物修复剂及其制备方法与应用

说明书

一种甲壳低聚糖重金属生物修复剂及其制备方法与应用，涉及重金属生物修复。甲壳低聚糖重金属生物修复剂的组成为甲壳低聚糖溶液5～70、地衣芽孢杆菌发酵液10～30、胶冻样芽孢杆菌发酵液10～50。制备方法：制备改性甲壳低聚糖溶液；制备地衣芽孢杆菌发酵液；制备胶冻样芽孢杆菌发酵液；制备甲壳低聚糖重金属生物修复剂。所述甲壳低聚糖重金属生物修复剂可在制备土壤淋洗剂、植物修复剂、土壤生物修复剂等中应用。能吸附土壤中的重金属，利用土壤淋洗技术能有效去除土壤中重金属含量，或施于土壤强化植物吸收重金属，达到修复土壤的目的，有利于土壤微生物活动，有效改良土壤结构，促进植物根系发育，调节植物生长代谢，提高作物产量。

技术领域

本发明涉及重金属生物修复，尤其是涉及一种甲壳低聚糖重金属生物修复剂及其制备方法与应用。

背景技术

随着工业快速发展以及人类活动逐渐加强，土壤重金属污染的问题也日益严重，其中土壤Cd污染范围最广、污染程度最严重。其中Cd是造成耕地土壤重金属污染的最主要来源。2013年2月，南方日报刊发了《湖南问题大米流向广东餐桌》的文章，耕地土壤受重金属Cd的污染引起广泛关注。福州除了滨海岛屿区外，其他几类区域都出现Cd含量超标现象，近郊区菜地土壤中Cd含量超标率最高，其超标率为40％(丁玉娟,林昌虎,何腾兵,等.蔬菜重金属污染现状及研究进展[J].贵州科学,2012,5:78-83)。

我国受重金属污染严重，微生物修复技术通过改变重金属的生物有效性，来降低其毒性或提高其超积累植物富集量，减少重金属对食物链的污染，兼具成本低和促进土壤可持续生产的优越性和科学性，土壤淋洗技术也是去除土壤重金属的有效方法，利用淋洗剂溶解土壤中的重金属使其随淋洗液流出，然后对淋洗液进行后续处理，从而达到修复土壤污染的目的。中国专利CN201110334587.6提供一种重金属污染土壤的化学淋洗修复方法，该方法使用Na₂EDTA溶液淋洗重金属污染土壤，有效去除土壤中的有效态镉和铅，但EDTA存在价格昂贵且在自然环境体系中难以降解。

壳聚糖具有较强的金属离子配位能力，其分子中的氨基和与氨基相邻的羟基基与许多金属离子(如Hg²⁺、Ni²⁺、Cu²⁺、Pb²⁺、Cd²⁺等)能形成稳定的鳌合物(李增新,梁强,孟韵,等.壳聚糖对污染土壤中吸附态Pb(Ⅱ)的解吸作用[J].生态环境,2008,(03):1049-1052)。相关研究人员根据壳聚糖分子链中含有大量氨基和羟基，对壳聚糖进行酰化、酯化和醚化等化学改性，生成一系列壳聚糖衍生物，可改善其水溶性、生物活性及力学性能，拓展壳聚糖对水体、土壤环境中重金属的修复功能(武娜娜.壳聚糖改性吸附剂的制备及其在重金属污染的污水和土壤处理中的应用[M].华南理工大学,2014)。甲壳低聚糖(chitooligosaccharides，缩写为COS)是由甲壳素(chitin)和壳聚糖(chitosan)经水解后产生的一类低聚合度、可溶于水的氨基糖类化合物，是甲壳素低聚物(chitinoligosaccharides)和壳寡糖(chitosan oligosaccharides)的总称，具有较高水溶性，能够改善土壤的微生物体系以及土壤团粒结构。由于甲壳低聚糖分子量小，所以甲壳低聚糖与重金属螯合后，容易被植物吸收。中国专利CN201410078241.8提供一种亚磷酸盐-壳寡糖复合生物药肥的制备方法，该亚磷酸盐-壳寡糖复合生物药肥，既是一种生物肥料，又是一种生物农药，同时还是一种重金属污染土壤原位修复剂；亚磷酸能使重金属形成难溶性的磷酸盐沉淀，但壳寡糖与重金属结合后容易被植物吸收，造成植物重金属超标。中国专利CN201110413145.0提供一种修复重金属镉污染土壤的方法，采用壳聚糖、微生物联合植物修复重金属污染，但壳聚糖水溶性差，需要溶解在浓盐酸溶液中，一定程度上限制了其应用。

发明内容

本发明目的在于针对现有技术存在的上述问题，提供不仅制备方法简单、环境友好，而且能够促进土壤有效态镉含量的增加，提高土壤淋洗效果或强化植物对镉吸收的一种甲壳低聚糖重金属生物修复剂及其制备方法与应用。