1.本發(fā)明屬于土壤修復技術領域，具體涉及一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑及其制備方法和應用。

背景技術：

2.重金屬污染土壤修復的復雜性使得目前尚無一種真正穩(wěn)定高效的修復技術能滿足現實生產的需求。物理修復技術中的固化法利用固化劑和穩(wěn)定劑將重金屬離子包裹起來形成穩(wěn)定的結構，但固化法并不適合長期應用，因為隨著時間推移重金屬物質會釋放出來，并對土壤造成二次污染?；瘜W修復技術中的淋洗法通過溶劑將重金屬轉化成液態(tài)的形式從土壤中提取分離出來，但該方法不適用于滲透性較差的土壤，并且很容易污染地下水、破壞土壤結構。相比之下，生物修復技術是一種較為安全且符合新時期發(fā)展要求的修復技術。生物修復技術中的微生物修復可通過微生物的代謝功能吸收、富集、溶解土壤中的污染因子，然后將重金屬固定在土壤中或者將重金屬的價態(tài)/毒性進行一定程度的轉化，實現土壤重金屬低毒化甚至無毒化。

3.雖然微生物在重金屬污染土壤修復中的應用具有顯著優(yōu)勢，但是想要達到預期效果目前相關專利還存在以下問題：

①

大部分微生物修復試劑為單一菌屬，無法很好適應重金屬毒害作用和土壤環(huán)境的變化，也無法對多金屬污染土壤中的重金屬進行固定或轉化；

②

受土壤營養(yǎng)物質、土著微生物拮抗作用、重金屬毒性作用等土壤環(huán)境的影響，微生物菌劑對重金屬污染土壤的修復效果較差，持續(xù)性不佳。

技術實現要素：

4.針對以上技術問題，本發(fā)明的目的是提供一種修復重金屬污染土壤的復合生物菌劑及其制備方法和應用。本發(fā)明將生物炭與叢枝菌根真菌進行復配，得到復合生物菌劑；該復合生物菌劑能夠有效吸附、固定或轉化土壤重金屬，實現重金屬污染土壤的原位修復。

5.為達到上述目的，本發(fā)明采用如下技術方案：

6.本發(fā)明的第一方面，提供一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑，是生物炭-叢枝菌根真菌復合生物菌劑，其組分按重量百分比為：生物炭60-80％，叢枝菌根真菌20-40％。

7.優(yōu)選的，所述復合生物菌劑中的叢枝菌根真菌包括：異形根孢囊霉屬真菌(rhizophagus)、巨孢囊霉屬真菌(gigaspora)和球囊霉屬真菌(cladosporium)。

8.更優(yōu)選的，所述叢枝菌根真菌由異形根孢囊霉屬真菌(rhizophagus)、巨孢囊霉屬真菌(gigaspora)和球囊霉屬真菌(cladosporium)按重量比2-3:1-3:1-2組成。

9.本發(fā)明的第二方面，提供了所述復合生物菌劑的制備方法，包括以下步驟：

10.(1)將藻類生物質風干后粉碎、研磨，過1-5mm篩，得到生物質粉，將生物質粉裝入坩堝中壓實加蓋，放置于馬弗爐中，以3-5℃/min速率升至300-500℃,保持1-3h后自然冷卻

取出，粉碎過50-100目篩。

11.(2)將以孢子形式存在的不同菌屬的叢枝菌根真菌，分別接種到具備一定植物生長能力的含重金屬土壤中，以適應土壤土著微生物。待與植物形成共生菌根后，取接種叢枝菌根真菌的植物根段和根際土壤，按照每100重量土壤噴20-50重量的水，充分攪拌，至土壤形成直徑0.25-3mm的顆粒，風干得到不同菌屬的叢枝菌根真菌菌劑。

12.優(yōu)選的，所述藻類生物質為滸苔和石莼中的一種。

13.優(yōu)選的，所述植物為黑麥草和堿茅草中的至少一種。

14.本發(fā)明的第三方面，提供了所述復合生物菌劑在重金屬污染土壤中的應用。所述應用方法如下：

15.取復合生物菌劑均勻覆蓋在重金屬污染土壤表面，充分翻耕使菌劑與土壤混合均勻；其中，所述復合生物菌劑添加量為土壤重量的0.5-6％。

16.對于重金屬總含量為1500-2000mg/kg的污染土壤，按照土壤重量的0.5-2％稱取復合生物菌劑添加到土壤中，優(yōu)選為1-1.5％。

17.對于重金屬總含量為2000-3000mg/kg的污染土壤，按照土壤重量的2-4％稱取復合生物菌劑添加到土壤中，優(yōu)選為2.5-3.5％。

18.對于重金屬總含量大于3000mg/kg的污染土壤，按照土壤重量的4-6％稱取復合生物菌劑添加到土壤中，優(yōu)選為4.5-5.5％。

19.與現有技術相比，本發(fā)明的優(yōu)點在于：

20.(1)微生物試劑菌屬的多樣性：不同菌屬的叢枝菌根真菌以不同比例添加至重金屬污染土壤中，增強了微生物的代謝功能穩(wěn)定性和對重金屬的固定轉化能力，能夠更好適應重金屬毒害作用與土壤環(huán)境的變化。

21.(2)生物炭與叢枝菌根真菌菌劑的協(xié)同增效：一方面，生物炭為微生物提供營養(yǎng)來源和庇護所，保證了叢枝菌根真菌的成活率，增強了菌劑對重金屬污染土壤的修復效果；另一方面，生物炭改善了污染土壤的理化性質，增加了土壤孔隙度，提高了土壤肥力。

22.(3)對多金屬污染土壤的良好修復能力：所述復合菌劑對多種不同重金屬均有良好的修復效果，因此適用于更大范圍和更多類型的污染場地；作為對比，cn111187102a公開的復合生物土壤改良劑在重金屬污染土壤中的應用效果不佳，對重金屬的修復效果較差。

具體實施方式

23.下面將對本發(fā)明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

24.實施例1

25.(1)污染土壤獲取

26.從某化工廠所在地塊采集重金屬污染土壤，其重金屬總含量為1710mg/kg，其中cd：192mg/kg，cr(ⅵ)：175mg/kg，pb：1150mg/kg，sb：86mg/kg。原始土壤經自然風干晾曬后除去石塊、殘根等明顯雜物，充分混合后過2mm篩，于室溫下保存?zhèn)溆谩?br />
27.(2)復合生物菌劑的制備

28.生物炭的制備：

29.將滸苔生物質風干后粉碎、研磨，過2mm篩，得到滸苔粉；將滸苔粉裝入坩堝中壓實加蓋，放置于馬弗爐中，以4℃/min速率升至400℃，保持2h后自然冷卻取出，粉碎過60目篩，得到滸苔生物炭。

30.叢枝菌根真菌菌劑的制備：

31.將以孢子形式存在的異形根孢囊霉屬真菌(rhizophagus)、巨孢囊霉屬真菌(gigaspora)和球囊霉屬真菌(cladosporium)，分別施加到種植植物的天然含重金屬土壤中，種植植物為黑麥草，以適應土著微生物。待叢枝菌根真菌成功與植物形成共生菌根后，取接種叢枝菌根真菌的黑麥草根段和根際土壤，按每100重量土壤噴30重量的水，充分攪拌，至土壤形成直徑2mm的顆粒，風干得到叢枝菌根真菌菌劑。

32.生物炭-叢枝菌根真菌復合生物菌劑的制備：

33.取滸苔生物炭80份，異形根孢囊霉屬真菌(rhizophagus)菌劑10份，巨孢囊霉屬真菌(gigaspora)菌劑5份，球囊霉屬真菌(cladosporium)菌劑5份，均勻混合，得到生物炭與叢枝菌根真菌聯合制備的復合生物菌劑。

34.(3)復合生物菌劑的施用及功效評價方法

35.進行室內盆栽實驗，每盆取污染土壤1kg，添加去離子水使土壤水分保持在飽和持水量的60％左右，平衡2周備用。

36.共設置空白對照組(ck)、生物炭組(bc)、叢枝菌根真菌組(amf)與復合生物菌劑組(bc-amf)四組實驗，其中ck組不添加任何修復劑，其余各組分別向土壤中添加土壤重量1.5％的生物炭、叢枝菌根真菌菌劑、復合生物菌劑。將各組土壤在室溫與自然光照條件下放置60d，60d后取樣測定土壤重金屬含量變化。

37.經對比分析后發(fā)現，添加修復劑后各實驗組污染土壤中的重金屬含量均有所下降，其中復合生物菌劑組(bc-amf)的土壤重金屬含量下降幅度最大，cd、cr(ⅵ)、pb、sb含量分別下降了69.8％、62.3％、63.2％、59.3％，因此生物炭與叢枝菌根真菌的復合生物菌劑對重金屬污染土壤的修復效果明顯。具體實施例結果見表1。

38.表1實施例1不同處理組土壤重金屬含量

[0039][0040]

實施例2

[0041]

與實施例1的不同之處為：污染土壤重金屬總含量為2362mg/kg，其中cu：1052mg/kg，cr(ⅵ)：116mg/kg，ni：372mg/kg，pb：705mg/kg；復合生物菌劑的制備方式為取滸苔生物

炭70份，異形根孢囊霉屬真菌(rhizophagus)菌劑12份，巨孢囊霉屬真菌(gigaspora)菌劑10份，球囊霉屬真菌(cladosporium)菌劑8份，均勻混合；各實驗組分別向土壤中添加土壤重量3％的生物炭、叢枝菌根真菌菌劑、復合生物菌劑。

[0042]

經對比分析后發(fā)現，添加修復劑后各實驗組污染土壤中的重金屬含量均有所下降，其中復合生物菌劑組(bc-amf)的土壤重金屬含量下降幅度最大，cu、cr(ⅵ)、ni、pb含量分別下降了36.6％、62.9％、42.2％、47.5％，因此生物炭與叢枝菌根真菌的復合生物菌劑對重金屬污染土壤的修復效果明顯。具體實施例結果見表2。

[0043]

表2實施例2不同處理組土壤重金屬含量

[0044][0045]

實施例3

[0046]

與實施例1、2的不同之處為：污染土壤重金屬總含量為3562mg/kg，其中cu：1240mg/kg，ni：285mg/kg，pb：822mg/kg，mn：1126mg/kg；復合生物菌劑的制備方式為取滸苔生物炭60份，異形根孢囊霉屬真菌(rhizophagus)菌劑15份，巨孢囊霉屬真菌(gigaspora)菌劑15份，球囊霉屬真菌(cladosporium)菌劑10份，均勻混合；各實驗組分別向土壤中添加土壤重量5％的生物炭、叢枝菌根真菌菌劑、復合生物菌劑。

[0047]

表3實施例3不同處理組土壤重金屬含量

[0048][0049]

經對比分析后發(fā)現，添加修復劑后各實驗組污染土壤中的重金屬含量均有所下降，其中復合生物菌劑組(bc-amf)的土壤重金屬含量下降幅度最大，cu、ni、pb、mn含量分別下降了37.1％、35.8％、37.2％、38.7％，因此生物炭與叢枝菌根真菌的復合生物菌劑對重金屬污染土壤的修復效果明顯。具體實施例結果見表3。

[0050]

本發(fā)明中生物炭與微生物可有效吸附、固定或轉化土壤重金屬，同時生物炭可為微生物提供營養(yǎng)與庇護所，保證復合菌劑中的微生物成活率，因此二者的協(xié)同作用提高了彼此對重金屬的適應性，進而增強了對重金屬污染土壤的修復效果。

[0051]

以上所述僅為本技術的優(yōu)選實施例，并不用于限制本技術，對于熟悉本領域的技術人員來說，本技術可有各種更改和變化。凡在本技術的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本技術的保護范圍之內。技術特征：

1.一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑，其特征在于，是生物炭-叢枝菌根真菌復合生物菌劑，其組分按重量百分比為：生物炭60-80％，叢枝菌根真菌20-40％。2.根據權利要求1所述的一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑，其特征在于，所述復合生物菌劑中的叢枝菌根真菌包括：異形根孢囊霉屬真菌、巨孢囊霉屬真菌和球囊霉屬真菌。3.根據權利要求1所述的一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑，其特征在于，所述叢枝菌根真菌由異形根孢囊霉屬真菌、巨孢囊霉屬真菌和球囊霉屬真菌按重量比2-3:1-3:1-2組成。4.一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑的制備方法，包括以下步驟：(1)將藻類生物質風干后粉碎、研磨，過1-5mm篩，得到生物質粉，將生物質粉裝入坩堝中壓實加蓋，放置于馬弗爐中，以3-5℃/min速率升至300-500℃,保持1-3h后自然冷卻取出，粉碎過50-100目篩；(2)將以孢子形式存在的不同菌屬的叢枝菌根真菌，分別接種到具備一定植物生長能力的含重金屬土壤中，以適應土壤土著微生物；待與植物形成共生菌根后，取接種叢枝菌根真菌的植物根段和根際土壤，按照每100重量土壤噴20-50重量的水，充分攪拌，至土壤形成直徑0.25-3mm的顆粒，風干得到不同菌屬的叢枝菌根真菌菌劑。5.根據權利要求4所述的一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑的制備方法，其特征在于，所述藻類生物質為滸苔或石莼中的一種。6.根據權利要求4所述的一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑的制備方法，其特征在于，所述植物為黑麥草或堿茅草中的至少一種。7.一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑的在重金屬污染土壤中的應用，應用方法如下：取復合生物菌劑均勻覆蓋在重金屬污染土壤表面，充分翻耕使菌劑與土壤混合均勻；其中，所述復合生物菌劑添加量為土壤重量的0.5-6％。8.如權利要求7所述的應用，其特征在于，對于重金屬總含量為1500-2000mg/kg的污染土壤，按照土壤重量的0.5-2％稱取復合生物菌劑添加到土壤中。9.如權利要求7所述的應用，其特征在于，對于重金屬總含量為2000-3000mg/kg的污染土壤，按照土壤重量的2-4％稱取復合生物菌劑添加到土壤中。10.如權利要求7所述的應用，其特征在于，對于重金屬總含量大于3000mg/kg的污染土壤，按照土壤重量的4-6％稱取復合生物菌劑添加到土壤中。

技術總結

一種用于重金屬污染土壤修復的復合生物菌劑及其制備方法與應用。本發(fā)明涉及一種高效修復重金屬污染土壤的復合生物菌劑及其制備方法與應用，是生物炭-叢枝菌根真菌復合生物菌劑，其組分按重量百分比為：生物炭60-80％，叢枝菌根真菌20-40％。所述復合生物菌劑通過制備生物炭、制備真菌菌劑和混合等步驟制備得到，用于重金屬污染土壤原位修復。本發(fā)明中生物炭與微生物可有效吸附、固定或轉化土壤重金屬，同時生物炭可為微生物提供營養(yǎng)與庇護所，保證復合菌劑中的微生物成活率，因此二者的協(xié)同作用提高了彼此對重金屬的適應性，進而增強了對重金屬污染土壤的修復效果。了對重金屬污染土壤的修復效果。

技術研發(fā)人員：劉明 鄭陽 申英杰 劉繼東 陳俊杰 王森 陳潤生 胡佳晨 王加華 王湘徽

受保護的技術使用者：上?？岛悱h(huán)境修復有限公司

技術研發(fā)日：2021.12.02

技術公布日：2022/2/23