[發(fā)明專利]一種廣譜土壤重金屬鈍化菌劑及其制備方法與應用

有效

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• 申請日: 2022-01-25
• 公開（公告）號: CN114410527B
• 公開（公告）日: 2023-09-12
• 發(fā)明（設計）人: 周順桂;靖憲月;劉星
• 申請（專利權）人: 福建農林大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;C12N15/74;C12N15/65;B09C1/10;C09K17/40;C12R1/01;C09K101/00
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 薛建強

本發(fā)明公開了一種廣譜土壤重金屬鈍化菌劑及其制備方法與應用，其含有Geobacter?sulfurreducens?HMP?1和輔料。該廣譜重金屬鈍化菌劑通過Geobacter?sulfurreducens?HMP?1菌體表面富含的巰基(?HS)直接與重金屬離子形成金屬硫化物礦物，從而降低環(huán)境中的重金屬的毒性。而且該菌劑能夠有效解決了目前生物菌劑修復重金屬種類受限、鈍化作用不直接、經濟投入大的問題，對土壤及水稻中的重金屬去除率均達到70％以上，在不影響土壤理化性質的條件下實現了降低廣譜重金屬毒性的同時，推動了微生物修復重金屬污染技術的發(fā)展。

技術領域

本發(fā)明屬于污染處理工程技術領域，具體涉及一種廣譜土壤重金屬鈍化菌劑及其制備方法與應用。

背景技術

據調查，重金屬(Cd、Cu、Pb、Zn、Hg等)污染是目前全球農田土壤最主要的無機污染物之一。由于水稻、小麥及各類蔬菜對重金屬具有較強的吸收能力，容易吸收土壤中的重金屬并殘留在植物體內，若長期攝入這些重金屬超標的食品會對人體造成嚴重傷害，因此，土壤重金屬污染修復是保證糧食安全和人體健康亟需解決的重要難題。

目前，對土壤重金屬修復的報道與實踐中，化學鈍化劑能較好地固定土壤中的重金屬。化學鈍化劑修復技術是指使用化學鈍化劑與土壤中的重金屬發(fā)生反應，減少重金屬對作物的損害。該方法雖能一定程度上降低重金屬的植物有效性，但經濟投入高，操作復雜，同時還會改變土壤理化性質，影響土壤環(huán)境質量。而相較于傳統(tǒng)的化學鈍化劑，微生物菌劑不僅可以通過生物吸附、沉淀、轉化、絡合及堿化等作用降低重金屬有效性，而且可以維持土壤肥力，是近年來污染處理工程技術領域極具潛力的修復技術。

但相關技術中用于土壤重金屬修復的微生物菌劑尚且存在較多的使用缺陷或局限性。申請公布號為CN?110713959?A的中國專利公開了一種重金屬污染修復的微生物菌劑，該菌劑的組分為(按重量份計)：1-2份水生產堿菌、1-2份枯草芽孢桿菌、90-100份蛋白胨、15-20份酵母膏、0.5-1份磷酸高鐵、30-40份尿素、0.2-0.5份氫氧化鈉。該菌劑鈍化土壤重金屬的原理為：微生物分泌脲酶水解尿素，提高土壤pH，使土壤中的重金屬離子形成碳酸鹽沉淀，從而起到鈍化重金屬的功效。然而，這種由于尿素水解導致的pH上升屬于間接鈍化效應，其不僅存在菌劑生產成本高的問題，還存在重金屬鈍化功效不穩(wěn)定的使用缺陷，難以用于實際生產使用中。申請公布號為CN?07384433?A的中國專利公開了一種土壤重金屬鈍化劑，該菌劑的組分為(按重量份計)：30份花生殼、15份紅松松針、10份海泡石、10份粉煤灰、5份甲殼質、3份五水偏硅酸鈉、0.4份三聚磷酸鈉、0.1份氯化膽堿、1.2份微生物、0.05份生石灰。該鈍化劑微生物組分占比少，主要通過多種化學物質的專性吸附、表面絡合、離子交換以及共沉淀等一系列非生物反應鈍化重金屬，因此，其不能脫離傳統(tǒng)化學鈍化劑的影響土壤環(huán)境質量等固有弊端。申請公布號為CN?110951642?A的中國專利公開了一種微生物重金屬鈍化菌劑，該菌劑由凝膠微球固定的等量混勻的蠟狀芽孢桿菌與赤紅球菌制備而成。該菌劑鈍化重金屬的原理為：微生物將氧化鐵還原為二價鐵離子，二價鐵離子可將Gr(Ⅵ)還原為毒性較小的Gr(Ⅲ)。然而，該菌劑同樣屬于間接鈍化效應，且僅適用于修復鉻污染，對其他重金屬污染并無效力，不具有普適性。

因此，開發(fā)一種廣譜、高效、穩(wěn)定的重金屬鈍化菌劑對于未來農業(yè)與環(huán)境治理具有極為重要的意義。

發(fā)明內容

本發(fā)明旨在至少解決上述現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發(fā)明提出一種廣譜土壤重金屬鈍化菌劑及其制備方法與應用。該廣譜重金屬鈍化菌劑中含有Geobacter?sulfurreducens?HMP-1和輔料，通過Geobacter?sulfurreducens?HMP-1菌體表面富含的巰基(-HS)直接與重金屬離子形成金屬硫化物礦物，從而降低環(huán)境中的重金屬的毒性。該菌劑能夠有效解決了目前生物菌劑修復重金屬種類受限、鈍化作用不直接、經濟投入大的問題，從而實現高效降低廣譜重金屬的毒性，對土壤及水稻中的重金屬去除率均達到70％以上，在不影響土壤理化性質的條件下實現了降低廣譜重金屬毒性的同時，推動了微生物修復重金屬污染技術的發(fā)展。