[發明專利]降低土壤鎘含量的復合鈍化劑及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201811643573.0
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109628437B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發明（設計）人: 劉微;孫慶超;喬建晨;梁淑軒;趙春霞;劉紅梅;武曉微;崔哲
• 申請（專利權）人: 河北大學
• 主分類號: C12N11/14
• 分類號: C12N11/14;C12N11/10;C12N11/04;B09C1/10;A01B79/02;C12R1/125
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理有限公司 11369
• 代理人: 湯小東

本發明公開了一種降低土壤鎘含量的復合鈍化劑的制備方法，主要包含以下步驟：步驟1：枯草芽孢桿菌依次經活化、擴培，獲得枯草芽孢桿菌的菌懸液；步驟2：所得枯草芽孢桿菌的菌懸液濃度為10⁸?10⁹cfu/mL，菌懸液與生物炭以體積：質量為2.5:1混合，振蕩培養45?55h，得到枯草芽孢桿菌?生物炭復合體；步驟3：將枯草芽孢桿菌?生物炭復合體與3％海藻酸鈉溶液等體積混合，形成復合凝膠劑，用注射器將其逐滴滴入等體積的1％氯化鈣溶液中，形成復合體微球，再靜止24h，得到復合鈍化劑。本發明還提供了復合鈍化劑在油菜種植應用，經測定降低土壤中鎘80.92％以及油菜中鎘55.10％，同時生物含量提高75.86％。

技術領域

本發明涉及土壤重金屬修復的技術領域，更具體地說，本發明涉及一種降低土壤鎘含量的復合鈍化劑及其制備方法與應用。

背景技術

2014年，國家環保部與國土資源部聯合發布的《全國土壤污染狀況調查公報(2014)》顯示，全國土壤總的點位超標率為16.1％，其中鎘(Cd)、汞、砷、銅、鉛、鉻、鋅、鎳8種無機污染物點位超標率分別為7.0％、1.6％、2.7％、2.1％、1.5％、1.1％、0.9％和4.8％，其中Cd超標率最高。由于利用強度高、化肥農藥等投入量大、污水灌溉比例高等原因，菜地土壤Cd污染問題尤為突出。Cd在土壤-作物系統中的遷移性很強，易在作物體內富集，并通過食物鏈威脅人類健康。因此，選取合適方法修復土壤Cd污染，可降低土壤Cd生物有效性，恢復其正常的農業安全生產價值，使農產品達到國家食品衛生標準要求；同時可促進對有限耕地資源的高效利用，緩解人口增長與耕地減少的矛盾，有利于社會穩定發展。

目前生物炭在土壤重金屬污染修復的研究多集中于生物炭的單獨施用，將生物炭施到土壤，能增加土壤有機物質，提高土壤肥力，使作物增產。生物炭的施用能夠顯著影響土壤中重金屬的形態和遷移行為，生物炭能降低土壤中Pb、Cd的酸可提取態含量，因而降低重金屬的生物有效性，對重金屬表現出很好的固定效果(孟莉蓉etal.，2018)。與活性炭等一些吸附材料相比，生物炭具有較低的吸附金屬成本，是一種很有前途的吸附劑。Inyang等人研究發現生物炭對Pb、Ni、Cd和Cr的金屬吸附能力分別為2.4-147mg/g、19.2-33.4mg/g、0.3-39.1mg/g和3.0-123mg/g(Inyangetal.，2016)。但是因為生物炭的孔隙度和官能團有限，其對于重金屬的吸附能力仍低于活性炭等一些材料并且不能迅速和自然地擴散。對于濃度較高的受污染介質，需要在去除過程中添加大量的生物炭，從而增加了處理費用。研究發現炭化后的生物炭，基本保留了原有生物質的良好孔隙結構，具有較大的孔隙度和比表面積和豐富的土壤養分元素N、P、Ca、Mg、K及微量元素Mn、Zn、Cu等，同時生物炭還為土壤微生物提供更多載體(Chenetal.，2012)，生物炭作為一種土壤改良劑，可以減少土壤污染物對土壤微生物的毒性，有利于微生物數量和活性的增加(Andersonetal.，2014)。土壤微生物作為土壤中有生命的有機膠體，具有比表面積大，吸附及絡合能力強等特點，因此微生物及其與土壤膠體成分的相互作用對重金屬的修復有深刻的影響。微生物可以通過來對環境中重金屬離子進行吸收、沉淀、固定、共價轉化等方式，把重金屬離子轉化為低毒產物，從而降低環境中重金屬的毒性。微生物修復重金屬污染土壤因低成本、低能耗、高效率、無二次污染等特點具有非常好的應用前景。有研究表明研究枯草芽孢桿菌對土壤生物有效態Cd含量的影響，證實枯草芽孢桿菌可以降低土壤中有效Cd的含量，使有效態Cd向其他形態Cd轉移(李曉晴，2013；紀宏偉etal.，2015)，但是枯草芽孢桿菌直接施加到土壤后受不同地區的土壤理化性質和農民使用技術參差不齊等因素的影響，容易導致的菌體活性下降，使得實際的鈍化效果遠低于理論效果。