[发明专利]一种基于微生物组装合成的镉污染土壤修复固定剂及其制备和应用方法

说明书

本发明公开了一种基于微生物组装合成的镉污染土壤修复固定剂及其制备和应用方法。目前很多针对镉污染土壤修复的纳米磷酸盐类固定剂因为其易分散、易流失导致地下水体富营养化，造成二次污染。针对这些问题，本发明以纳米羟基磷灰石为中心物质，采用黑曲霉菌丝包裹纳米羟基磷灰石，制成针对高污染高酸度的镉污染土壤修复固定剂，以解决其在实际应用中过于分散的问题。将合成的产物按一定比例与镉污染土壤混合均匀，有效态镉含量降低了67‑86％。本发明所述的固定剂，制备过程简单，成本低廉，高效无毒害，可生物降解，无二次污染，是一种环境友好型固定剂。

技术领域

本发明涉及微纳材料组装与镉污染土壤修复结合的技术领域，具体涉及一种适用于镉污染土壤修复的固定剂产品及其制备和应用方法。

背景技术

近年来，“镉大米”、“重金属蔬菜”、“血铅事件”等土壤污染案件频频见报，引起公众极大的关注。根据环境保护部与国土资源部2014年4月联合发布的《全国土壤污染状况调查公报》显示，全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。污染类型以无机型为主，有机型次之，无机污染物超标点位数占全部超标点位的82.8％。“环境五毒”镉、铅、砷、铬、汞无机污染物点位超标率分别为7.0％、1.5％、2.7％、1.1％、1.6％。土壤中的镉(Cd)主要来源于矿区的大量开采和农田污灌，进入土壤中的重金属不仅影响农产品产量、品质及整个农田生态系统，并可通过食物链更严重地危及人类及其它生物的健康。由此可见，对我国镉(Cd)污染土壤进行合理有效的修复已经迫在眉睫。

目前，土壤中镉污染的治理主要有两条思路：一是去除化，也就 是说将重金属从土壤环境系统中移除；二是固定化，即利用固定剂将重金属固定于土壤中。归根到底，这两种方式的目的都是为了减少重金属在土壤中的迁移性和降低其生物有效性。围绕这两条思路，国内外发展出一系列修复技术，主要有工程技术(包括换土法、客土法等)，物理法(包括电动修复法、电热修复法等)，化学法(包括化学淋洗法、固化/稳定化法等)，生物法(包括植物修复、微生物修复等)等。每种修复技术都有其优缺点。比如换土法和客土法适用于重度污染的小面积土壤，工程量大，费用高；电动修复法尚处于试验研究阶段，能耗大，投资成本高；化学淋洗法易破坏土壤理化性质；固化/稳定化法处理效果依固定剂而定，且存在一定的环境风险；生物修复法操作简便，对土壤无害，也无二次污染，但修复周期长，也不适用于高浓度污染土壤。因此，亟需开发一种固定效果好、持效性强、对土壤理化性质影响较小的修复剂。

有文献报道，纳米羟基磷灰石(nano-HAP)对Cd²⁺有很高的吸附能力，并且能明显提高土壤溶液pH值，显著降低土壤Cd的生物有效性。分散在土壤中的纳米羟基磷灰石可快速与污染物碰撞并实现固定，然而，此优点也正是超细粉体材料的缺点。纳米级羟基磷灰石粉体在大规模使用中一经分散，容易随水流走，造成水体富营养化。这不仅导致物料损失，增加成本，而且会引入二次污染，不利于其实际应用。组装是解决超细粉体材料实际应用的一项可行技术，通过一定形式将纳米基元组合成宏观尺寸体系，以求在宏观世界展示纳米尺度的性质。丝状真菌是一种典型的微生物，从形貌结构上分析，丝状真 菌具有很高的横纵比，菌丝间高度相互交错；从组成上分析，丝状真菌表面含有胞外聚合物，其主要成分为多糖和蛋白质，具有一定的生物粘性。正是这些特性，使其能够成为纳米粉体材料的负载体，以期开发出清洁高效的土壤修复固定剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于微生物组装合成的镉污染土壤修复固定剂及其制备和应用方法，该固定剂固定修复效果好，成本较低，制备和应用方法简单，不影响土壤理化性质，修复后的土壤可直接用于种植。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种基于微生物组装合成的镉污染土壤修复固定剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)采用培养基活化及扩大培养丝状真菌，备用；

(2)将羟基磷灰石纳米粒子加入液体培养基内分散；