[发明专利]一种磷基生物炭材料在铅污染土壤治理中的应用

说明书

本发明公开了一种磷基生物炭材料在铅污染土壤治理中的应用。本发明的磷基生物炭材料以微生物为原料，掺入特定比例的磷基材料，通过缺氧高温碳化，形成具有特殊结构和功能的磷基生物炭材料。该材料制备过程简单，成本较低，可生物降解，无二次污染，获得的磷基生物炭材料对铅污染土壤修复具有较好的作用，能有效降低土壤中铅的生物有效性。将合成的磷基生物炭材料按一定比例与土壤混合均匀，经7天固定后，土壤中有效态铅降低33.0‑59.8％，优于纯磷基材料的处理效果。

技术领域

本发明属于土壤重金属修复技术领域，具体涉及一种磷基生物炭材料在治理铅污染土壤的应用。

背景技术

目前，我国土壤环境中重金属污染形成积累趋势，增大了土壤环境的压力，出现了大面积的区域性污染。据2013年光明日报的一项调查显示，我国受重金属污染的耕地面积达2000万公顷，占全国总耕地面积的1/6，大中城市郊区蔬菜、粮食、水果、肉类、畜产品中铅的超标率分别为38.6％、28.0％、27.6％、41.9％、71.1％。从2006年河南省卢氏县的“铅污染事件”到2011年广东省河源紫金县的“血铅超标事件”，人们逐渐意识到铅污染的严重性。环保部门估算，全国每年会有1200万粮食受到重金属污染，带来的直接经济损失超过200亿元。由此可见，重金属污染已经对人类生活造成严重的威胁，土壤重金属污染已成为人类迫不及待解决的问题。

现有的土壤重金属铅污染修复措施在实际运用过程中，受各自的不足以及局限性的制约。其中，物理修复和化学修复效果明显，但治理成本较高，还可能产生二次污染；虽然生物修复技术费用低廉，不破坏土体结构，可以美化环境，但其治理效率较低，修复周期长。因此，高效的、低成本的修复技术是目前土壤重金属污染亟需解决的难点。

许多学者发现磷基材料不仅能作为肥料提高农作物产量，还能够有效地固定土壤中的重金属，是一种价格低廉、修复高效的土壤固定剂。我国磷资源丰富，利用含磷物质对污染土壤中的重金属进行化学固定修复，是目前研究较多且极具应用前景的一种修复方法。利用丝状真菌高横纵比和具有生物粘性等的特性，将具有高比表面积、高反应活性和强吸附的纳米羟基磷灰石(n-HAP)负载于菌丝体上，制成包埋有n-HAP的菌丝球。该固定剂解决了n-HAP在土壤中过于分散、容易流失的问题，但较难定量地运用于土壤修复中，距离工业应用还需作大量的改进。

近年来，生物炭材料在重金属污染修复方面的应用逐步得到重视。生物炭是指将生物质原料于限氧或者厌氧的条件下，在较高温度(＜700℃)中热解生成的一类稳定的、纹理细腻的富含碳的多孔状固型材料。生物炭原料来源广泛，具有大量的微孔结构和巨大的比表面积，吸附能力较强。施入到土壤后，生物炭能吸附重金属并将其固定在表面，显著降低大多数重金属的生物有效性。因此，如何将包埋有n-HAP的菌丝球与生物炭的环境作用结合，制备出磷基生物炭复合材料，具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种磷基生物炭材料的制备方法及其在铅污染土壤治理中的应用，该磷基生物炭材料固定修复效果好，成本较低，制备和应用方法简单，不影响土壤理化性质，且对农作物无毒副作用，施用安全。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种磷基生物炭材料在铅污染土壤治理中的应用，用于修复铅污染土壤，所述的磷基生物炭材料通过以下方法制备：

(1)采用培养基活化及扩大培养丝状真菌，备用；

(2)将羟基磷灰石纳米粒子加入液体培养基内分散；

(3)纳米粒子和培养基灭菌处理；

(4)在超净无菌操作台内，将步骤(1)中已活化和培养的菌丝体接种至步骤(3)的灭菌培养基中；

(5)步骤(4)中已接种的培养基振荡培养形成的菌丝球；

(6)取出步骤(5)中的菌丝球，放入烘箱烘干后将其热解碳化。