本發(fā)明屬于土壤修復，具體涉及一種土壤修復劑在砷污染土壤修復中的應用。

背景技術(shù)：

1、土壤作為農(nóng)作物生長的基礎，不僅是農(nóng)作物生長的根基，還能為農(nóng)作物提供水分和養(yǎng)分。受人類活動的影響，土壤中的微量金屬元素在土壤中的含量超過背景值，過量沉積而引起的含量過高導致了土壤重金屬污染，汞、鎘、鉛、銅、鉻、鎳等是主要的土壤重金屬污染物。砷作為廣泛存在于自然環(huán)境中，雖不屬于重金屬，但因其行為與來源以及危害都與重金屬相似，故通常列入重金屬污染物。的砷的過量富集可引發(fā)多重環(huán)境風險。當土壤砷濃度超過生態(tài)閾值時，不僅會破壞土壤微生物群落結(jié)構(gòu)，更會通過作物吸收-食物鏈傳遞的級聯(lián)效應威脅人體健康。因此，降低并修復土壤中的砷對于保護環(huán)境、保障公眾健康和促進經(jīng)濟社會可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

2、現(xiàn)有土壤砷鈍化修復體系中，鐵改性生物炭與砷氧化功能菌的單獨或聯(lián)合施用是主要技術(shù)路徑，但實際應用仍存在關(guān)鍵性技術(shù)瓶頸：(1)單元修復體系存在固有缺陷：鐵基生物炭受傳統(tǒng)fecl3浸漬法限制，常出現(xiàn)鐵氧化物結(jié)晶度偏高、比表面積下降等問題，導致表面活性位點有限且存在二次釋放風險；功能菌株的環(huán)境抗逆性不足，在復雜農(nóng)田體系中難以穩(wěn)定定殖，且無法調(diào)控砷的植物有效性。(2)復合修復系統(tǒng)協(xié)同效應缺失：現(xiàn)有菌-炭組合技術(shù)多采用簡單物理混合方式，未建立生物炭多孔載體與功能菌的適配機制，特別是未解決生物炭微孔結(jié)構(gòu)對菌體的物理屏障作用，反而加劇了菌劑的空間排斥效應，致使復合體系修復效率低于組分單獨施用。(3)技術(shù)環(huán)境適應性不足：當前研究多聚焦于水田系統(tǒng)(砷含量<30mg/kg)的單一作物(如水稻)，而針對旱作體系高濃度砷污染(>75mg/kg)或不同吸收模式作物(如塊莖類紅薯、葉菜類菠菜)的差異化修復機制研究匱乏。

3、因此，如何獲得一種專門針對旱作體系高濃度砷污染(>75mg/kg)且能夠適應不同吸收模式作物(如塊莖類紅薯、葉菜類菠菜)的差異化修復的土壤修復劑，成為當前研究繼續(xù)克服的難點。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種土壤修復劑在砷污染土壤修復中的應用，從而克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，將菌株w7與鐵改性生物炭協(xié)同降低蔬菜砷污染的土壤。

2、為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種土壤修復劑在砷污染土壤修復中的應用，

4、所述土壤修復劑包括載體和所述載體上吸附固定的菌懸液；

5、所述載體為鐵改性的生物炭；

6、所述菌懸液中的菌株為枯草芽孢桿菌(bacillus?subtilis)w7；

7、所述砷污染土壤中的農(nóng)作物為水稻、番茄、塊莖類作物和葉菜類作物中的至少一種。

8、在一些其他實施方式中，所述鐵改性的生物炭中的炭、鐵質(zhì)量比1:(0.025-1.5)；

9、所述鐵改性的生物炭的ph為8-9，電導率為1800-1900μs/cm，灰分為25％-30％，比表面積為10-12m2/g，總孔體積為0.05-0.07cm3/g，平均孔徑為20-22nm，吸附孔直徑為22-24nm，脫附孔直徑為17-19nm。

10、在一些其他實施方式中，所述菌懸液中的od600為0.9-1.1；所述載體與菌懸液的比值為1g:(5-30)ml。

11、在一些其他實施方式中，所述土壤修復劑的制備方法，包括以下步驟：

12、無菌條件下，將鐵改性的生物炭與菌懸液混合，經(jīng)冷凍干燥后即得。

13、在一些其他實施方式中，所述鐵改性的生物炭的制備方法，包括以下步驟：

14、(1)將秸稈粉末在缺氧條件下，加熱至350-450℃，保溫1-3h，冷卻至室溫后、過篩即得生物炭；

15、(2)將生物炭與鐵源的混合物，加入水進行反應，經(jīng)烘干后，在缺氧條件下，加熱至350-450℃，保溫0.5-1h，冷卻至室溫后、密封保存即得鐵改性的生物炭。

16、在一些其他實施方式中，所述秸稈粉末的粒徑＜1mm，所述生物炭的粒徑為0.053-1mm；

17、步驟(2)中，所述鐵源為九水合硝酸鐵、氯化亞鐵、氯化鐵和硫酸鐵中的一種；

18、所述生物炭與鐵源中的鐵的混合質(zhì)量比1:(0.025-1.5)；

19、所述混合物與水的固液比為1g：(25-35)ml；

20、所述反應為在25-30℃恒溫在150-200r/min下震蕩反應10-15h；

21、所述烘干溫度為50-60℃。

22、在一些其他實施方式中，菌懸液的制備方法，包括以下步驟：

23、將枯草芽孢桿菌(bacillus?subtilis)w7接種于滅菌后的lb液體培養(yǎng)基中，進行避光培養(yǎng)制得種子液，將種子液與滅菌后的培養(yǎng)基混合后，繼續(xù)避光培養(yǎng)制得菌懸液；

24、所述滅菌的溫度為121℃，時間為0.5-1h；所述避光培養(yǎng)為25-30℃恒溫在150-200r/min下震蕩培養(yǎng)20-25h；

25、所述繼續(xù)避光培養(yǎng)為25-30℃恒溫在150-200r/min下震蕩培養(yǎng)1-2天；

26、所述種子液與滅菌后的培養(yǎng)基混合體積比為1:(20-30)；

27、所述種子液中的od600為0.6-1；

28、所述菌懸液中的od600為0.9-1.1。

29、在一些其他實施方式中，所述鐵改性的生物炭與菌懸液的比值為1g:(5-30)ml；

30、所述混合為30-40℃恒溫在150-200r/min下震蕩1-12h；

31、所述冷凍干燥的溫度為先在-75～-85℃下冷凍0.5-2h，再真空下-45～-55℃下冷凍20-30h。

32、在一些其他實施方式中，應用時，將土壤修復劑施加于砷污染的土壤中；所述土壤中的砷含量為0-80mg/kg；

33、所述施加量為100-300kg/畝。

34、在一些其他實施方式中，能夠降低農(nóng)作物食用部分的砷含量；所述塊莖類作物為土豆；所述葉菜類作物為生菜。

35、本發(fā)明的有益效果：

36、(1)本發(fā)明中制備的鐵改性生物質(zhì)炭作為砷吸附的主要活性組分，通過配位作用與化學絡合顯著提升吸附容量；同時鐵改性生物炭兼具適宜的ph環(huán)境、高導電性、無機相分布及擴大的比表面積和孔體積等孔隙結(jié)構(gòu)，可高效去除砷污染物，為工業(yè)化應用提供了性能穩(wěn)定、成本可控的解決方案。

37、(2)本發(fā)明中的菌株w7在12小時內(nèi)完成從適應到高效繁殖的全周期，展現(xiàn)短時高密度培養(yǎng)潛力，適用于工業(yè)發(fā)酵、生物修復等領(lǐng)域。

38、(3)本發(fā)明中的菌體與鐵改性生物炭的協(xié)同作用增強，其機制整合了物理化學吸附(fb快速固定砷酸根)、生物強化(w7分泌胞外聚合物驅(qū)動砷還原與礦化)及結(jié)構(gòu)保護(生物炭維持菌體長期活性)；兼具高效性與可持續(xù)性，為農(nóng)田砷污染治理提供了創(chuàng)新解決方案，具備工業(yè)化推廣潛力。

39、(4)本發(fā)明中的修復劑普適性強，不僅能僅針對單一作物如水稻或低砷土壤(<20mg/kg)，還能在高砷污染(如80mg/kg)或不同吸收類型作物如生菜、番茄及塊莖類土豆中效果驟降；同時還能提高土壤理化性質(zhì)與酶活性。