[发明专利]骨炭/CMC稳定化FeS复合材料负载解磷菌的功能化菌剂的制备方法及其应用

说明书

骨炭/CMC稳定化FeS复合材料负载解磷菌的功能化菌剂的制备方法及其应用，涉及土壤修复技术领域。本发明的目的是为了解决采用生物修复法修复铅污染时，由于高浓度铅会严重抑制解磷菌(PSB)的生物活性进而导致钝化效率低的问题。方法：将解磷菌置于LB培养基中，震荡培养7～9h，得到解磷菌悬浮液；将骨炭/CMC稳定化的FeS复合材料与解磷菌悬浮液混合，震荡培养5～8h，离心，洗涤，冷冻干燥，得到骨炭/CMC稳定化FeS复合材料负载解磷菌的功能化菌剂。本发明可获得骨炭/CMC稳定化FeS复合材料负载解磷菌的功能化菌剂的制备方法及其应用。

技术领域

本发明涉及土壤修复技术领域，具体涉及骨炭/CMC稳定化FeS复合材料负载解磷菌的功能化菌剂的制备方法及其应用。

背景技术

铅是土壤中最常被检测到的重金属之一，可通过农药施用、固体废物处置、大气沉降和废水灌溉等方式在土壤中积累。铅进入土壤后难降解、难迁移且易累积，可对土壤微生物种类及群落结构产生有害影响，导致土壤肥力下降，干扰农作物正常生长，引起作物减产。此外，铅污染物还能通过食物链的传导在动物和人体内蓄积，对生态环境、食品安全和人体健康构成严重威胁。可见，土壤铅污染已成为亟待解决的土壤环境安全问题。

目前已有几种方法(如化学沉淀，生物修复和电化学等)被提出用于铅污染的修复，其中生物修复因其经济效益好、易于应用于污染土壤等优点被众多学者广泛关注。解磷菌(PSB)作为一种功能性菌株，可以通过产生有机酸和酸性磷酸酶将不溶性磷酸盐转化为可溶性磷酸盐形式。可溶性磷酸盐可以进一步与铅相互作用，将铅转化为稳定的含铅磷酸盐化合物(如Pb₅(PO₄)₃OH和Pb₅(PO₄)₃Cl)。然而，高浓度铅可能严重抑制解磷菌(PSB)的生物活性，导致钝化效率下降。因此，为了提高细菌对高浓度铅的耐受性，解磷菌(PSB)可被固定化在天然基质(如硅藻土和活性污泥)和合成聚合物基质(如丙烯酰胺)等载体材料上，以提高微生物的活性和稳定性以及对有害物质的抗性。最近，骨炭(BC)是动物骨骼在无氧条件下热分解的产物，由于其发达的孔隙性能和丰富的表面官能团，已成为解磷菌(PSB)的理想载体材料。因此，骨炭(BC)可以为解磷菌(PSB)提供一个庇护所，以应对铅污染的危害，并减少来自本地微生物的竞争。因此，在多孔载体中创造适宜的栖息地环境，可以有效地加强污染物的吸附和生物矿化。然而，原生物炭作为固定化基质，并不能减轻较高Pb(II)浓度对解磷菌(PSB)的毒性。因此，为了提高解磷菌(PSB)的Pb(II)生物矿化效果，设计多功能固定化基质尤为必要。

近年来的研究表明，工程结构纳米材料在固定重金属方面有很好的前景，从而使它们无法接触更深的土层和地下水。在这些纳米材料中，纳米级硫化铁(FeS)因其在重金属固定化方面具有较高性能而受到广泛的关注。然而，裸露的FeS粒子由于其不稳定且易聚集的特性，其性能受到严重阻碍。因此，稳定剂和载体是防止FeS裸露颗粒发生团聚和氧化的关键。羧甲基纤维素(CMC)是一种从纤维素中提取的无毒、低成本的多糖，可有效防止纳米颗粒团聚，从而促进合成更稳定的纳米颗粒。因此，以骨炭为基质，引入羧甲基纤维素(CMC)作为稳定剂，可以同时抑制FeS粒子的聚集和氧化。然而，关于解磷菌(PSB)在骨炭支撑的羧甲基纤维素(CMC)稳定化FeS复合材料上的有效固定，以及磷酸盐的释放和钝化土壤中的Pb的研究较少。

发明内容

本发明的目的是为了解决采用生物修复法修复铅污染时，由于高浓度铅会严重抑制解磷菌(PSB)的生物活性进而导致钝化效率低的问题，而提供骨炭/CMC稳定化FeS复合材料负载解磷菌的功能化菌剂的制备方法及其应用。

骨炭/CMC稳定化FeS复合材料负载解磷菌的功能化菌剂的制备方法，按以下步骤进行：