生物炭负载PSB钝化剂的制备及其修复Pb污染土壤的方法技术

生物炭负载PSB钝化剂的制备方法，属于土壤修复的技术领域，采用绿针假单胞菌，将其进行固定化处理，以生物炭为载体，将培养至对数生长期的绿针假单胞菌接种到发酵罐中，加入生物炭进行发酵培养，然后进行固定化处理，得到生物炭负载PSB钝化剂。本发明专利技术还提供了一种用生物炭负载PSB钝化剂修复Pb污染土壤的方法，本发明专利技术的方法简单、易操作，适用于大规模生产，本发明专利技术的生物炭负载PSB钝化剂对土壤的修复能力高，铅的去除率高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤修复的
，涉及生物钝化剂对土壤的修复，具体涉及生物炭负载PSB钝化剂的制备及其修复Pb污染土壤的方法。本发明生物炭负载PSB钝化剂的制备方法简单、易操作，易于大规模生产，用于修复Pb污染土壤的方法简单、快捷，修复能力强。
技术介绍
据统计，目前我国已有2667万hm2的耕地受到不同程度的重金属污染，已经导致土壤肥力退化、农作物产量降低和品质下降，威胁到人们的食品安全；受污染耕地占到全国耕地总面积的20％，大面积中轻度复合污染是我国重金属污染土壤的典型特征。在众多土壤重金属修复技术中，利用含磷物质钝化土壤中Pb、Cd、Zn等重金属已经被证明是一种有效的方法。我国农田磷肥施加量很高，但其利用率很低，施到土壤中的磷肥当季利用率只有10％～25％，累积利用率不到50％，导致土壤全磷与有效磷含量之比高达130～500。溶磷菌(Phosphatesolubilizingbacteria，简称PSB)广泛存在于土壤中，可以将土壤中无效磷通过其生命活动转化为有效磷。经PSB活化的磷既可以促进重金属的钝化，降低作物对重金属的吸收，又能促进农作物的生长；避免了化学钝化修复过程中大量投加钝化剂造成的二次污染、破坏土壤结构，治理成本过高等不足。因此利用微生物技术修复重金属污染土壤受到国内外的重视，成为当前国际研究的热点。但是，该方法目前存在的主要问题是直接施加外源活性PSB非常容易流失，或者被土著微生物吞噬。因而，研究微生物技术修复重金属污染，并保证施加的PSB不流失、不被土著微生物吞噬，对农业的可持续发展具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术为解决现有技术中在利用微生物技术修复重金属污染时，加入的活性PSB非常容易流失，或者被土著微生物吞噬，从而导致修复效果下的技术问题，提供了一种生物炭负载PSB钝化剂的制备及其修复Pb污染土壤的方法。本专利技术生物炭负载PSB钝化剂的制备方法简单，制备的生物炭负载PSB钝化剂应用到受污染的土壤中，修复效果好，对铅的去除率高。本专利技术为实现其目的采用的技术方案是：生物炭负载PSB钝化剂的制备方法，采用绿针假单胞菌，将其进行固定化处理，以生物炭为载体，将培养至对数生长期的绿针假单胞菌接种到发酵罐中，加入生物炭进行发酵培养，然后进行固定化处理，得到生物炭负载PSB钝化剂。生物炭通过下述方式制备：以牛粪为原料，风干后，于缺氧条件进行热解，自然冷却后，研磨，得到生物炭。于缺氧条件进行热解时，控制热解温度330-360℃，恒温热解2-2.5h。培养至对数生长期的绿针假单胞菌通过下述方式制备：a、筛选，采集重金属污染的土壤置于蒸馏水中，振荡培养后，接种于含有磷矿粉的选择性培养基中，进行再培养，即得到溶磷菌群混菌菌液；b、驯化，取步骤a的溶磷菌群混菌菌液进行离心处理，然后用灭菌的选择性培养基洗涤，然后接种到含有重金属Pb的选择性培液体培养基中，进行摇床培养，重新传代，进行驯化；c、驯化结束后，筛选所得驯化菌群，对比溶磷圈大小，得到1株耐受重金属的高效解磷单菌，然后用发酵培养基培养至对数期，甘油保存；经鉴定该株高效溶磷单菌为：绿针假单胞菌(Pseudomonascholoeaphtis)；d、将甘油保存的绿针假单胞菌活化后接种于新鲜的发酵培养基，振荡培养至对数生长期，得到培养至对数生长期的绿针假单胞菌。生物炭负载PSB钝化剂的制备包括以下步骤：e、将培养至对数生长期的菌种按5％-8％的接种量接入含有发酵培养基的发酵罐中，发酵罐中按照70-80g/L的比例加入生物炭，发酵温度28-32℃，DO值为6-9mg/L，培养至对数生长期，获得发酵液；f、向步骤e中获得的发酵液中按质量体积比18-23g/L加入灭菌的海藻酸钠，充分搅匀，获得悬浊液，备用；g、制备18-23g/L的CaCl2无菌溶液，将步骤f获得的悬浊液逐滴注入到CaCl2溶液中获得固化小球，继续强化10-15h后过滤去除小球，在无菌条件下风干，获得生物炭负载PSB钝化剂。步骤a中，采集重金属污染土壤5-10cm处的土壤置于蒸馏水中，于28-32℃恒温振荡培养22-26h后，接种于含有磷矿粉的选择性培养基中，进行再培养，即得到溶磷菌群。步骤a中，含有磷矿粉的选择性培养基的配方为：10g葡萄糖，5gCa3(PO4)2，5gMgCl2·6H2O，0.25gMgSO4·7H2O，0.2gKCl,0.1g(NH4)2SO4，1000ml纯净水。步骤b中，取步骤a的溶磷菌群混菌菌液进行离心处理，然后用灭菌的选择性培养基洗涤2-3次，然后接种到含有重金属Pb浓度为500mg/L的选择性培液体培养基中，于28-32℃、110-130rpm条件下进行摇床培养7-8天，重新传代，进行驯化5-6次。步骤b中，所述的灭菌的选择性培养的配方为：5gCa3(PO4)2，5gMgCl2·6H2O，0.2gKCl,0.1gNH4NO3，1000ml蒸馏水；所述的含有重金属Pb的选择性培养基的配方为：5gCa3(PO4)2，5gMgCl2·6H2O，0.2gKCl,0.1gNH4NO3，0.5gPb(NO3)2，1000ml蒸馏水。一种用生物炭负载PSB钝化剂的制备方法制备的生物炭负载PSB钝化剂修复Pb污染土壤的方法，将生物炭负载PSB钝化剂与受污染的含磷土壤按质量比1:(900-1100)的比例混合，混合后填入土柱中，然后用地下水对土柱进行淋溶，保持湿度达到田间持水量的45-55％，室温稳定60-65天，实现对污染土壤的修复。本专利技术的有益效果是：1、生物炭负载绿针假单胞菌的制备工艺简单易行，操作方便，易于大规模生产，所使用的原材料来源丰富、价格低廉。2、生物炭作为载体有助于PSB解磷效果在土壤中的表达，可以高效转化土壤内源磷用于重金属钝化，同时也可以促进农作物生长。3、生物炭本身是一种良好的土壤改良剂，有利于对土壤的改良，避免二次污染。4、本专利技术提出利用土壤内源磷钝化重金属，可以避免传统钝化方法中钝化剂的大量投加造成的二次污染，降低经济成本低。5、由于生物炭性质稳定，作为绿针假单胞菌的载体可以长期保持其在土壤中的活性，在土壤中建立有效的钝化体系，使得钝化效果长期稳定。6、本专利技术生物炭负载PSB这一钝化剂的制备，主要是利用生物炭含有的营养元素与多孔结构为目的菌株提供一个快速生长繁殖的环境，从而为PSB在土壤中快速繁殖本文档来自技高网...

【技术保护点】
生物炭负载PSB钝化剂的制备方法，采用绿针假单胞菌，将其进行固定化处理，其特征在于：以生物炭为载体，将培养至对数生长期的绿针假单胞菌接种到发酵罐中，加入生物炭进行发酵培养，然后进行固定化处理，得到生物炭负载PSB钝化剂。

【技术特征摘要】
1.生物炭负载PSB钝化剂的制备方法，采用绿针假单胞菌，将其进
行固定化处理，其特征在于：以生物炭为载体，将培养至对数生长期的绿
针假单胞菌接种到发酵罐中，加入生物炭进行发酵培养，然后进行固定化
处理，得到生物炭负载PSB钝化剂。
2.根据权利要求1所述的生物炭负载PSB钝化剂的制备方法，其特
征在于，生物炭通过下述方式制备：以牛粪为原料，风干后，于缺氧条件
进行热解，自然冷却后，研磨，得到生物炭。
3.根据权利要求2所述的生物炭负载PSB钝化剂的制备方法，其特
征在于，于缺氧条件进行热解时，控制热解温度330-360℃，恒温热解2-2.5h。
4.根据权利要求1所述的生物炭负载PSB钝化剂的制备方法，其特
征在于，培养至对数生长期的绿针假单胞菌通过下述方式制备：
a、筛选，采集重金属污染的土壤置于蒸馏水中，振荡培养后，接种于
含有磷矿粉的选择性培养基中，进行再培养，即得到溶磷菌群混菌菌液；
b、驯化，取步骤a的溶磷菌群混菌菌液进行离心处理，然后用灭菌的
选择性培养基洗涤，然后接种到含有重金属Pb的选择性培养基中，进行摇
床培养，重新传代，进行驯化；
c、驯化结束后，筛选所得驯化菌群，对比溶磷圈大小，得到1株耐受
重金属的高效解磷单菌，然后用发酵培养基培养至对数期，甘油保存；经
鉴定该株高效溶磷单菌为：绿针假单胞菌(Pseudomonascholoeaphtis)；
d、将甘油保存的绿针假单胞菌活化后接种于新鲜的发酵培养基，振荡
培养至对数生长期，得到培养至对数生长期的绿针假单胞菌。
5.根据权利要求1所述的生物炭负载PSB钝化剂的制备方法，其特

\t征在于，生物炭负载PSB钝化剂的制备包括以下步骤：
e、将培养至对数生长期的菌种按5％-8％的接种量接入含有发酵培养基
的发酵罐中，发酵罐中按照70-80g/L的比例加入生物炭，发酵温度28-32℃，
DO值为6-9mg/L，培养至对数生长期，获得发酵液；
f、向步骤e中获得的发酵液中按质量体积比18-23g/L加入灭菌的海藻酸
钠，充分搅匀，获得悬浊液，备用；
g、制备18-23g\...

【专利技术属性】
技术研发人员：张学庆，李亚松，李卉，费宇红，
申请(专利权)人：中国地质科学院水文地质环境地质研究所，
类型：发明
国别省市：河北;13