一種含有巨大芽孢桿菌HP-3的土壤修復劑及制備方法與流程

本技術涉及土壤修復劑領域，更具體地說，它涉及一種含有巨大芽孢桿菌hp-3的土壤修復劑及制備方法。

背景技術：

1、隨著工業的迅速發展，城市生活污水、石油化工污水和城市混合污水逐漸增加，污水灌溉或者排放到土壤表面，嚴重增加了土壤中重金屬離子含量，并且農藥、化肥中也含有重金屬離子，進一步加重了土壤污染，而土壤的健康指數會影響農作物以及水果蔬菜的品質，所以，對重金屬污染的土壤進行修復逐漸被人們重視。

2、巨大芽孢桿菌對受到重金屬或有機物污染的土壤進行生物吸附或生物降解，幫助修復土壤；在土壤修復時，巨大芽孢桿菌通過其細胞壁上的功能基團與重金屬離子結合發揮其吸附作用，將重金屬離子固定在細胞表面，從而降低土壤中重金屬的移動性和毒性，這種吸附作用通常是非特異性的，可以吸附多種不同的重金屬離子；但是巨大芽孢桿菌的吸附效果被巨大芽孢桿菌的品質所影響，并且土壤中存在鈉離子、鈣離子等共存離子，若鈉離子、鉀離子、鈣離子被巨大芽孢桿菌吸附，則影響了巨大芽孢桿菌對其他重金屬離子的吸附效果和吸附量，從而影響了土壤修復效果。

3、因此，如何制備一種吸附性穩定性強、吸附量高、作用時間長、不易被共存離子影響吸附效果的巨大芽孢桿菌土壤修復劑，是一個有待解決的問題。

技術實現思路

1、為了制備一種吸附穩定性強、吸附量高、作用時間長、不易被共存離子影響吸附效果的巨大芽孢桿菌土壤修復劑，本技術提供一種含有巨大芽孢桿菌hp-3的土壤修復劑及制備方法。

2、第一方面，本技術提供一種含有巨大芽孢桿菌hp-3的土壤修復劑，采用如下的技術方案：

3、一種含有巨大芽孢桿菌hp-3的土壤修復劑，所述土壤修復劑包含以下重量份的原料：10-20份巨大芽孢桿菌hp-3菌液、30-40份秸稈料、10-20份腐殖酸、5-10份礦物質、10-20份氮摻雜生物炭、5-10份載料纖維、5-10份吸附顆粒。

4、優選的，所述巨大芽孢桿菌hp-3菌液是由巨大芽孢桿菌hp-3經活化擴培制得，巨大芽孢桿菌hp-3(bacillusmegateriumhp-3)保藏于中國典型培養物保藏中心，保藏編號：cctcc?no:m20221791。

5、通過采用上述技術方案，巨大芽孢桿菌hp-3表面具有較高含量的羧基、磷酸基、羥基等物質，提高了巨大芽孢桿菌hp-3對重金屬離子的結合量和緊密結合度，結構穩定性較高，不易脫離吸附而重新游離在土壤中，從而具有較高的吸附量和較高的吸附穩定性；并且巨大芽孢桿菌hp-3對鈉離子和鈣離子的親和力弱于重金屬鉛、鉻、鎘等，能夠對土壤中的重金屬離子高效吸附，不易被共存離子影響吸附效果，從而對土壤進行高效、長效修復。

6、配合秸稈料、氮摻雜生物炭、吸附顆粒，能夠進一步對土壤中的重金屬離子進行吸附負載，其中氮摻雜生物炭能夠降低共存離子鈉離子和鈣離子對重金屬離子的吸附影響，使得生物炭便于對重金屬離子進行選擇性吸附，而秸稈料同樣具有對重金屬離子的吸附性，從而提高土壤中重金屬離子的吸附絡合效果，使土壤修復劑具有吸附穩定性高、吸附量高的優點。

7、配合礦物質、腐殖酸、載料纖維以及秸稈料為巨大芽孢桿菌hp-3以及土壤其他有益菌的提供營養物質需求，從而促進菌體的生長和繁殖，可以長時間修復土壤，即使在修復過程中土壤重新注入了重金屬離子，也能夠對新出現的重金屬離子進行吸附絡合，從而使得土壤修復劑具有作用時間長的優點。

8、優選的，所述秸稈料是由秸稈粉碎后經堿處理，然后添加枯草芽孢桿菌發酵后粘結海藻酸鈉制得。

9、通過采用上述技術方案，秸稈經粉碎后經堿處理，不僅提高了秸稈料的孔隙率，而且促進秸稈料吸附重金屬離子，并且利用枯草芽孢桿菌發酵后，通過分解纖維素和半纖維，進一步提高秸稈料對重金屬離子的吸附量，加速土壤修復；表面粘結的海藻酸鈉能夠進一步穩定絡合秸稈料表面的重金屬離子，若重金屬離子分散在秸稈料的孔隙內部，則重金屬離子被穩定束縛，但是秸稈料外表面吸附的重金屬離子容易隨雨水沖刷而脫離秸稈料表面，利用海藻酸鈉的穩定絡合效果，束縛重金屬離子在秸稈料表面穩定附著，不易受雨水沖刷而使重金屬離子重新游離，提高了土壤修復劑的吸附穩定性和吸附量，從而促進土壤修復。

10、優選的，所述氮摻雜生物炭是由尿素和賴氨酸摻雜生物炭制得。

11、通過采用上述技術方案，尿素和賴氨酸中均含有較好含量的氮元素，能夠實現氮摻雜生物炭，氮摻雜的生物炭對重金屬離子具有選擇性吸附的優點，降低土壤中共存離子鈉離子和鈣離子被吸附的概率，鈉離子和鈣離子如果被巨大芽孢桿菌hp-3或普通生物炭所吸附，則影響了土壤修復劑對重金屬離子的吸附量，所以氮摻雜生物炭不僅能夠提高重金屬離子的吸附效果和吸附穩定性，而且能夠降低共存離子對土壤中重金屬離子的吸附影響。

12、優選的，所述載料纖維由質量比為1:1-2糖改性椰殼纖維和燕麥改性聚乳酸纖維組成。

13、通過采用上述技術方案，糖改性椰殼纖維、燕麥改性聚乳酸纖維相配合，利用糖和燕麥中的蛋白質以及土壤中水分、降雨中水分，為巨大芽孢桿菌hp-3提供營養物質，促進巨大芽孢桿菌hp-3生長和繁殖，從而提高土壤修復劑對重金屬離子的吸附穩定性和吸附量，并且能夠長時間修復土壤；椰殼纖維和聚乳酸纖維均能被土壤中的微生物所降解，為巨大芽孢桿菌hp-3和土壤中其他有益菌生長和繁殖提供碳源和氮源，從而進一步延長修復劑的作用時間，并提高修復劑對土壤中重金屬離子的吸附量和吸附穩定性。

14、優選的，所述糖改性椰殼纖維由質量比為1:0.2-0.5:2-3的蔗糖、海藻酸鈉溶液和椰殼纖維制成。

15、通過采用上述技術方案，蔗糖、海藻酸鈉溶液、椰殼纖維相配合，利用海藻酸鈉的粘結效果，使得蔗糖粘結在椰殼纖維表面，當巨大芽孢桿菌hp-3或者土壤中其他枯草芽孢桿菌等菌體與蔗糖接觸后，均能夠被分解利用，促進菌體的生長繁殖，從而提高土壤修復劑對重金屬離子的吸附量和吸附穩定性，還可以長時間修復土壤；并且海藻酸鈉溶液中羧基配合巨大芽孢桿菌hp-3表面的羧基、羥基，以及秸稈料表面羧基均能夠產生交聯粘結效果，在土壤中形成較為穩定的交聯層結構，不易因降雨的雨水沖刷而使巨大芽孢桿菌hp-3、氮摻雜生物炭和秸稈料被沖走，保證土壤的修復。

16、優選的，所述燕麥改性聚乳酸纖維由質量比為1:0.1-0.5:0.1-0.5的聚乳酸纖維粘結羧甲基纖維素溶液和燕麥麩皮制得。

17、通過采用上述技術方案，聚乳酸纖維表面利用羧甲基纖維素溶液的粘結效果，便于將燕麥麩皮粘附在聚乳酸纖維表面，燕麥麩皮含有較高含量的蛋白質，能夠為土壤中菌體生長、繁殖提供營養物質，并且羧甲基纖維素中羧基能夠提高燕麥改性聚乳酸纖維與巨大芽孢桿菌hp-3、氮摻雜生物炭、秸稈料之間的粘結效果，從而使重金屬離子被穩定吸附、絡合，不易因雨水沖刷而影響土壤的修復效果。

18、優選的，所述吸附顆粒由質量比為1:0.5-1的聚乙二醇改性介孔二氧化硅和聚乙二醇改性介孔碳組成。

19、通過采用上述技術方案，當遇到降雨時，聚乙二醇水溶后具有的流動分散性，便于攜帶介孔二氧化硅和介孔碳均勻分散在土壤中，利用介孔二氧化硅和介孔碳對重金屬離子的吸附絡合效果，對土壤下方的重金屬離子進行吸附絡合，使得土壤上層、中下層均能夠被修復，提高土壤修復效果；并且聚乙二醇含有羥基能夠使吸附顆粒接觸秸稈料、氮摻雜生物炭、載料纖維后，形成交聯網絡，提高重金屬離子吸附穩定性的同時，使土壤修復劑不易被雨水沖走，保證土壤修復效果。

20、優選的，所述聚乙二醇改性介孔二氧化硅的介孔平均孔徑為3-5nm，聚乙二醇改性介孔二氧化硅的介孔平均孔徑為8-10nm。

21、通過采用上述技術方案，限定孔徑，實現對重金屬離子的選擇性修復，盡量對降低共存離子的吸附，保證土壤的修復效果。

22、第二方面，本技術提供一種含有巨大芽孢桿菌hp-3的土壤修復劑的制備方法，采用如下的技術方案：

23、一種含有巨大芽孢桿菌hp-3的土壤修復劑的制備方法，包括以下步驟：

24、s1、將巨大芽孢桿菌hp-3菌液添加到秸稈料、載料纖維中混合攪拌均勻，制得初混料；

25、s2、在初混料中添加腐殖酸、礦物質、氮摻雜生物炭、吸附顆粒，混合攪拌均勻，制得土壤修復劑。

26、通過采用上述技術方案，利用粘結液的粘結效果，便于將巨大芽孢桿菌hp-3均勻粘結在載料纖維和氮摻雜生物炭表面，利用載料纖維與氮摻雜生物炭中的營養元素，保證巨大芽孢桿菌hp-3的生長和繁殖，提高土壤中巨大芽孢桿菌hp-3的含量，從而使修復劑具有吸附穩定性強、吸附量高、作用時間長、不易吸附共存離子的優點，最后與秸稈料、腐殖酸等物質混合后，使得土壤修復劑能夠高效修復土壤。

27、綜上所述，本技術具有以下有益效果：

28、1、巨大芽孢桿菌hp-3對重金屬離子具有較高的吸附量和較高的吸附穩定性；并且巨大芽孢桿菌hp-3對鈉離子和鈣離子的親和力弱于重金屬鉛、鉻、鎘等，能夠對土壤中的重金屬離子高效吸附，不易被共存離子影響吸附效果，從而對土壤進行高效、長效修復。

29、2、氮摻雜生物炭、礦物質、腐殖酸、載料纖維以及秸稈料為巨大芽孢桿菌hp-3以及土壤其他有益菌的提供營養物質需求，從而促進菌體的生長和繁殖，可以長時間修復土壤，即使在修復過程中土壤重新注入了重金屬離子，也能夠對新出現的重金屬離子進行吸附絡合，從而使得土壤修復劑具有作用時間長的優點。

30、3、巨大芽孢桿菌hp-3、氮摻雜生物炭、載料纖維、吸附顆粒、秸稈料相配合，能夠在土壤中形成穩定的交聯網絡，從而使土壤修復劑不易受雨水沖刷的影響，保證土壤的修復效果；并且巨大芽孢桿菌hp-3、氮摻雜生物炭、載料纖維、吸附顆粒、秸稈料吸附重金屬離子后，利用其較高的