[發明專利]一種基于微生物組裝合成的鎘污染土壤修復固定劑及其制備和應用方法

有效

• 申請號: 201610059262.4
• 申請日: 2016-01-28
• 公開（公告）號: CN105733599B
• 公開（公告）日: 2019-04-23
• 發明（設計）人: 楊志輝;粱麗芬;柴立元;侍維;王海鷹;廖騏;楊衛春
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C09K17/40
• 分類號: C09K17/40
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

本發明公開了一種基于微生物組裝合成的鎘污染土壤修復固定劑及其制備和應用方法。目前很多針對鎘污染土壤修復的納米磷酸鹽類固定劑因為其易分散、易流失導致地下水體富營養化，造成二次污染。針對這些問題，本發明以納米羥基磷灰石為中心物質，采用黑曲霉菌絲包裹納米羥基磷灰石，制成針對高污染高酸度的鎘污染土壤修復固定劑，以解決其在實際應用中過于分散的問題。將合成的產物按一定比例與鎘污染土壤混合均勻，有效態鎘含量降低了67?86％。本發明所述的固定劑，制備過程簡單，成本低廉，高效無毒害，可生物降解，無二次污染，是一種環境友好型固定劑。

技術領域

本發明涉及微納材料組裝與鎘污染土壤修復結合的技術領域，具體涉及一種適用于鎘污染土壤修復的固定劑產品及其制備和應用方法。

背景技術

近年來，“鎘大米”、“重金屬蔬菜”、“血鉛事件”等土壤污染案件頻頻見報，引起公眾極大的關注。根據環境保護部與國土資源部2014年4月聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報》顯示，全國土壤環境狀況總體不容樂觀，部分地區土壤污染較重，耕地土壤環境質量堪憂，工礦業廢棄地土壤環境問題突出。污染類型以無機型為主，有機型次之，無機污染物超標點位數占全部超標點位的82.8％。“環境五毒”鎘、鉛、砷、鉻、汞無機污染物點位超標率分別為7.0％、1.5％、2.7％、1.1％、1.6％。土壤中的鎘(Cd)主要來源于礦區的大量開采和農田污灌，進入土壤中的重金屬不僅影響農產品產量、品質及整個農田生態系統，并可通過食物鏈更嚴重地危及人類及其它生物的健康。由此可見，對我國鎘(Cd)污染土壤進行合理有效的修復已經迫在眉睫。

目前，土壤中鎘污染的治理主要有兩條思路：一是去除化，也就 是說將重金屬從土壤環境系統中移除；二是固定化，即利用固定劑將重金屬固定于土壤中。歸根到底，這兩種方式的目的都是為了減少重金屬在土壤中的遷移性和降低其生物有效性。圍繞這兩條思路，國內外發展出一系列修復技術，主要有工程技術(包括換土法、客土法等)，物理法(包括電動修復法、電熱修復法等)，化學法(包括化學淋洗法、固化/穩定化法等)，生物法(包括植物修復、微生物修復等)等。每種修復技術都有其優缺點。比如換土法和客土法適用于重度污染的小面積土壤，工程量大，費用高；電動修復法尚處于試驗研究階段，能耗大，投資成本高；化學淋洗法易破壞土壤理化性質；固化/穩定化法處理效果依固定劑而定，且存在一定的環境風險；生物修復法操作簡便，對土壤無害，也無二次污染，但修復周期長，也不適用于高濃度污染土壤。因此，亟需開發一種固定效果好、持效性強、對土壤理化性質影響較小的修復劑。

有文獻報道，納米羥基磷灰石(nano-HAP)對Cd²⁺有很高的吸附能力，并且能明顯提高土壤溶液pH值，顯著降低土壤Cd的生物有效性。分散在土壤中的納米羥基磷灰石可快速與污染物碰撞并實現固定，然而，此優點也正是超細粉體材料的缺點。納米級羥基磷灰石粉體在大規模使用中一經分散，容易隨水流走，造成水體富營養化。這不僅導致物料損失，增加成本，而且會引入二次污染，不利于其實際應用。組裝是解決超細粉體材料實際應用的一項可行技術，通過一定形式將納米基元組合成宏觀尺寸體系，以求在宏觀世界展示納米尺度的性質。絲狀真菌是一種典型的微生物，從形貌結構上分析，絲狀真 菌具有很高的橫縱比，菌絲間高度相互交錯；從組成上分析，絲狀真菌表面含有胞外聚合物，其主要成分為多糖和蛋白質，具有一定的生物粘性。正是這些特性，使其能夠成為納米粉體材料的負載體，以期開發出清潔高效的土壤修復固定劑。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于微生物組裝合成的鎘污染土壤修復固定劑及其制備和應用方法，該固定劑固定修復效果好，成本較低，制備和應用方法簡單，不影響土壤理化性質，修復后的土壤可直接用于種植。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于微生物組裝合成的鎘污染土壤修復固定劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)采用培養基活化及擴大培養絲狀真菌，備用；

(2)將羥基磷灰石納米粒子加入液體培養基內分散；