[发明专利]一种解磷菌协同铁基含磷纳米材料体系及其在钝化重金属中的应用

说明书

本发明公开了一种解磷菌协同铁基含磷纳米材料体系及其在钝化重金属中的应用。本发明构建的解磷菌协同铁基含磷纳米材料体系充分发挥了铁基材料对重金属的还原和吸附作用，进而降低了重金属对解磷菌的毒害，同时解磷菌的添加强化了材料中磷酸盐的释放，二者协同作用大大强化了对铅的钝化。该方法具有修复剂用量低，不会造成二次污染，且能使土壤中的重金属高效钝化，适用范围广、操作简单等优点，解决了现有技术操作困难、反应周期长、处理成本高等问题，易于实现产业化应用。

技术领域

本发明涉及重金属污染修复技术领域，具体涉及一种解磷菌协同铁基含磷纳米材料体系及其在钝化重金属中的应用。

背景技术

土壤重金属污染对环境生态系统和人类健康有着巨大的危害，重金属不能被生物降解，易在生物体内累积，并随食物链进入人体，进而危害人体健康及生态系统平衡。目前传统的重金属修复方法有淋洗法、化学沉淀法、吸附法和生物法等，但这些方法具体应用时存在低效、成本高、二次污染等问题，很难达到预期的效果。其中，磷酸盐能够在一定程度上通过化学作用降低环境中重金属的毒性和生物可利用性。目前有很多种磷酸盐材料，如磷酸氢二铵、磷酸三钙、羟基磷灰石等应用于土壤中重金属的钝化，但过量磷酸盐材料的添加可能会造成环境的二次污染。因此，开发高效、经济环保的磷酸盐材料及重金属修复技术是迫切需要解决的问题。研究表明，微生物联合铁基含磷纳米材料修复是一种非常有前途、生态良性的方法。

解磷微生物作为土壤微生物的重要组成部分，能够依靠自身的代谢产物(有机酸、磷酸酶)或通过与其他生物的协同作用，将土壤中难溶态磷(如铁磷、钙磷、中稳定性有机磷、高稳定性有机磷等)转化为可供植物吸收利用的磷，不仅可大幅提高土壤中磷的利用率，改善植物磷营养状态，促进植物生长，而且可以改变重金属的形态，提高重金属污染的修复效率。但是高浓度的重金属会抑制解磷微生物的活性，使修复过程受到限制。因此，本发明试图寻找一种既可以降低重金属对解磷微生物的毒害作用，又可以利用修复材料持续释放可溶性磷来钝化重金属的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种解磷菌协同铁基含磷纳米材料体系及其在钝化重金属中的应用。该修复体系工艺简单，二次污染少，且对生态系统的影响较小，可有效降低土壤重金属的迁移以及对人类健康的潜在风险，并且可以为纳米材料联合微生物修复土壤重金属污染提供理论支撑。

本发明提供的解磷菌协同铁基含磷纳米材料体系，由解磷菌、铁基含磷纳米材料和解磷菌培养基组成；

所述解磷菌培养基以50mL计，所述铁基含磷材料的投加量为0-1g/L；

解磷菌菌悬液占所述解磷菌培养基体积的百分含量为1％～5％；

所述解磷菌菌悬液的OD₆₀₀值为0.8-1。

上述体系中，所述解磷菌选自非脱羧勒克菌、恶臭假单胞菌和苏云金芽孢杆菌中至少一种；

所述铁基含磷纳米材料的粒径小于等于200nm，且制备铁基含磷材料的原料中磷、铁、碳的摩尔比为1-5：10：200；

所述解磷菌培养基为无机盐培养基，其组成如下：葡萄糖10.0g/L、NaCl 0.3g/L、(NH₄)₂SO₄ 0.5g/L、MgSO₄·7H₂O 0.3g/L、MnSO₄·4H₂O 0.03g/L、KCl 0.3g/L、FeSO₄·7H₂O0.03g/L；

所述铁基含磷材料的投加量具体为0.2g/L、0.4g/L、0.6g/L、0.8g/L或1g/L；

解磷菌菌悬液占所述解磷菌培养基体积的百分含量具体为1％、2％、3％、4％或5％。