CN112474781B - 一种修复重金属污染土壤的复合材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种修复重金属污染土壤的复合材料及其制备方法和应用，包括：S1.含磷壳聚糖复合物的制备；S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备；S3.营养液的制备；S4.菌种种子液的制备；S5.复合微生物剂的制备；S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备；S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备。本发明制得的复合材料具有制备方法简单，原料来源广，将含磷壳聚糖复合物包裹在厚壁多孔道二氧化硅中空球内，对大部分重金属具有极好的吸附、沉淀、固定的作用，还能逸散出磷源，促进植物的生长，固定的微生物能有效降解土壤中的有机污染物，加速土壤中腐败物质的降解，提高土壤肥力，快速有效修复受污染的土壤。

Description

一种修复重金属污染土壤的复合材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及污染治理技术领域，具体涉及一种修复重金属污染土壤的复合材料及其制备方法和应用。
背景技术
土壤重金属污染是当今环境污染中污染面积最广、危害最大的环境问题之一。土壤中重金属因其移动性差、存留长、不易被降解等特点而备受关注。据环境保护部和国土资源部2014年公布《全国土壤污染状况调查公报》显示：全国土壤环境状况总体不容乐观，部分地区土壤污染较重，耕地土壤环境质量堪忧，工矿业废弃地土壤环境问题突出。工矿业、农业等人为活动以及土壤环境背景值高是造成土壤污染或超标的主要原因。全国土壤总的超标率为16.1％，其中轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为11.2％、2.3％、1.5％和1.1％。
重金属污染土壤的修复技术主要分为原位修复和异位修复两大类。原位修复方式主要包括物理技术、化学技术和生物修复技术。物理技术包括客土和翻土法、热处理分离、动电修复和隔离包埋等。化学技术包括化学固定、化学淋洗和化学氧化还原等。生物修复技术包括植物修复、微生物修复和动物修复等。生物修复法总体存在修复效率低、处理成本高等问题。
化学钝化修复是向污染土壤中施入各种钝化剂，利用吸附、沉淀、氧化还原、络合等机制，改变污染物的形态与活性，使其转化成非活性、植物难吸收的组分，从而实现修复利用的技术。目前采用的钝化剂主要包括各类含磷物质、粘土矿物、生物炭、氧化物、有机物等，它们对不同污染物以及土壤类型、污染程度的修复效果有一定差异，具有原位、简单、易操作等优点。但一直以来始终没有找到良好的土壤重金属钝化修复化学材料。
发明内容
本发明的目的在于提出一种修复重金属污染土壤的复合材料及其制备方法和应用，具有制备方法简单，原料来源广，并制得的复合材料为将含磷壳聚糖复合物包裹在厚壁多孔道二氧化硅中空球内，不仅对大部分重金属具有极好的吸附、沉淀、固定的作用，而且，还能逸散出磷源，促进植物的生长，另一方面，球表面固定的微生物还能够有效降解土壤中的有机污染物，并加速土壤中腐败物质的降解转化，提高土壤肥力，快速有效修复受污染的土壤。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明提供一种修复重金属污染土壤的复合材料的制备方法，包括以下步骤：
1.一种修复重金属污染土壤的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将壳聚糖溶于醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，滴加磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，滴加完毕，反应后，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中透析，然后除去溶剂，干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将正硅酸酯和氨基硅烷偶联剂溶于有机溶剂中，得到油相；将乳化剂和致孔剂溶于水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行乳化，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液，调节pH，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液离心分离、干燥、煅烧，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
S3.营养液的制备：将碳源、氮源、维生素和无机盐用无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将工程菌剂分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，然后分别培养成菌种种子液；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于水中，加入步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，低温加热蒸发溶剂，得到的纳米球用水洗涤后，干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在步骤S5制得的复合微生物剂中，过滤，干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
作为本发明的进一步改进，步骤S2中所述致孔剂包括大孔致孔剂和普通致孔剂，质量比为1：(1-3)，所述大孔致孔剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的任一种；所述普通致孔剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F123、氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127中的一种或几种混合；所述正硅酸酯包括但不限于正硅酸乙酯、正硅酸甲酯；所述氨基硅烷偶联剂选自KH550、Kh602、KH792中的一种或几种混合；所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、吐温、司盘、卡波姆、十二烷基磺酸钠、十二烷基磺酸钠、硬脂酸钾中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，步骤S3中所述碳源选自葡萄糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖、果糖、淀粉中的一种或几种混合；所述氮源选自氨基酸、蛋白胨、尿素、鱼粉中的一种或几种混合；所述无机盐选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸镁、氯化铁、硫酸锌、硫酸铜中的一种或几种混合；所述维生素选自维生素C、维生素B1、维生素B2、维生素A、维生素K、维生素E中的一种或几种混合。
作为本发明的进一步改进，所述氨基酸包括但不限于甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸、亮氨酸、丙氨酸。
作为本发明的进一步改进，步骤S4中所述工程菌剂包括耐铬菌株CQMUXH-1、光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides，所述耐铬菌株CQMUXH-1、光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides的质量比为1：(2-4)。
作为本发明的进一步改进，所述营养液中还添加了玉米提取物和大豆提取物。
作为本发明的进一步改进，步骤S1中所述壳聚糖、磷羧基甲酸三甲酯的质量比为10:(5-7)；所述醋酸溶液的质量分数为2-5％；所述乙醇溶液中乙醇的质量分数为15-35％；步骤S2中所述所述葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液中葡萄糖氨的含量为13-27wt％；所述四甲基胍的含量为5-10wt％；所述离心转速为10000-12000r/min，时间为2-4min；所述干燥温度为45-55℃，所述煅烧温度为400-500℃，时间为2-4h；所述正硅酸酯、氨基硅烷偶联剂、乳化剂、致孔剂的质量比为100：(2-4)：(10-20)：(5-12)；步骤S3中所述大豆提取物、玉米提取物、碳源、氮源、无机盐、维生素的质量比为10：(5-12)：(2-5)：(1-4)：(0.5-1.5)：(0.1-0.5)，所述调节pH值为7.0-7.5；步骤S4中所述厌氧培养的条件为25-30℃，湿度为55-65％；步骤S5中所述厌氧培养的条件为25-30℃，湿度为55-65％，步骤S6中所述含磷壳聚糖复合物和厚壁多孔道二氧化硅中空球的质量比为10：(3-7)；所述干燥温度为40-50℃，所述低温为50-60℃，步骤S7中所述包裹含磷壳聚糖复合物的球和复合微生物剂的质量比为5：(9-15)。
作为本发明的进一步改进，具体包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将壳聚糖溶于2-5wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，其中乙醇的质量分数为15-35％，滴加完毕，在室温下继续反应5-10h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在45-55℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将正硅酸酯和氨基硅烷偶联剂溶于四氢呋喃中，得到油相；将乳化剂和致孔剂溶于水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行乳化，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液，其中葡萄糖氨的含量为13-27wt％；四甲基胍的含量为5-10wt％，调节pH为7-8，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液离心分离，离心转速为10000-12000r/min，时间为2-4min，45-55℃干燥，400-500℃煅烧2-4h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
S3.营养液的制备：将大豆提取物、玉米提取物、碳源、氮源、无机盐、维生素用无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.0-7.5，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将耐铬菌株CQMUXH-1、光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为25-30℃，湿度为55-65％，然后分别培养成菌种种子液；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养1-3天，厌氧培养的条件为25-30℃，湿度为55-65％，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于去离子水中，加入步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，50-60℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，40-50℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在步骤S5制得的复合微生物剂中，浸泡1-3天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
本发明进一步保护一种上述的制备方法制得的修复重金属污染土壤的复合材料。
本发明进一步保护一种上述的修复重金属污染土壤的复合材料在修复Pd、Cd、Cr、Co、Ni、As、Zn、Cu重金属污染土壤中的应用。
本发明具有如下有益效果：本发明通过溶胶凝胶法-乳液挥发法制备厚壁多孔道二氧化硅中空球，通过控制正硅酸酯的量以及乳化剂的量，实现中空球厚壁的制备，制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球粒径在500-1200nm之间，壁厚在50-100nm之间，通过控制致孔剂的种类和比例，在表面形成了多数大孔和数条孔道，具有极大的比表面积；
本发明制备的含磷壳聚糖复合物由磷羧基甲酸三甲酯与壳聚糖进行反应在壳聚糖分子链上进行改性，得到壳聚糖的含磷衍生物，制备方法简单，该复合物在土壤微生物的作用下，可以分解为壳聚糖链和磷酸盐，从而起到吸附、络合、沉淀重金属离子的作用，其制备的方程式如下：
Figure GDA0003194694590000071
本发明制备了一种厚壁多孔道二氧化硅中空球，致孔剂包括大孔致孔剂和普通致孔剂，其中，在大孔致孔剂的作用下在球表面形成多个50nm以上的大孔，含磷壳聚糖复合物通过其表面的大孔进入在中空球内并被包裹在其中，含磷壳聚糖复合物能够不断降解，起到缓慢释放壳聚糖、含磷材料的作用，起到长效缓控释的效果，其中，壳聚糖，含磷材料为碱性磷酸盐，Pb与磷形成了极稳定的磷氯铅矿[Pb5(PO4)3Cl]，明显降低了植物对Pb的吸收，显著提高了土壤pH值，从而使得土壤中重金属离子形成氢氧化物沉淀，或者以络合物的形式，降低重金属离子的含量，从而有效降低了土壤中交换态Cd、Cu、Zn、As、Co、Ni等重金属离子的含量，另一方面，还能为植物提供充足的磷源，促进植物生长；
另一方面，本发明制备的厚壁多孔道二氧化硅中空球，由于球壁较厚，普通致孔剂在表面形成多条孔道，显著提高了中空球的比表面积，将中空球浸泡在含有复合微生物剂的营养液中，这些复合微生物剂和营养液进入球表面的孔道内，微生物被固定在孔道中，以及在营养液的存在下，大量增殖，从而形成稳定的微生态，这些微生物分泌的糖蛋白、脂多糖和可溶性缩氨酸等细胞外多聚糖的负电荷基团可以实现对重金属的吸附，微生物细胞壁表面的官能团(如羧基、羟基、羰基、胺基、胍基、巯基、磷酰基、酰胺基、硫酸酯基和咪唑基等)与重金属的配位络合、离子交换、静电交感、氧化还原或生成无机微沉淀实现吸附，活体微生物的新陈代谢使重金属经转运穿过细胞壁、细胞膜进入细胞内部，或被继续转运至一些亚细胞器(如线粒体、液泡等)沉淀,或被转化为其它物质形成生物积累实现对重金属的固定，因此，大量重金属离子还可以通过中空球表面固定的微生物进行吸附、沉淀、固定，从而实现对污染土壤的修复，另一方面，该复合微生物剂还对土壤中有机污染物能够有效降解，转为碳源和氮源，提高土壤肥力；
厚壁多孔道二氧化硅中空球在制备过程中加入了葡萄糖氨和四甲基胍用来调控pH值，并在中空球的表面吸附了大量的葡萄糖胺和四甲基胍，进一步通过煅烧后，这些有机物在中空球的表面转变为了生物炭类物质，可以显著提高对重金属的吸附性；
本发明制得的修复重金属污染土壤的复合材料具有制备方法简单，原料来源广，并制得的复合材料为将含磷壳聚糖复合物包裹在厚壁多孔道二氧化硅中空球内，不仅对大部分重金属具有极好的吸附、沉淀、固定的作用，而且，还能逸散出磷源，促进植物的生长，另一方面，球表面固定的微生物还能够有效降解土壤中的有机污染物，并加速土壤中腐败物质的降解转化，提高土壤肥力，快速有效修复受污染的土壤。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例3制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球的SEM图；
图2为本发明实施例3制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球的TEM图；
图3为本发明测试例1中不同组修复镉污染土壤后土壤中TCLP提取态镉含量对照图；
图4为本发明测试例1中不同组修复镉污染土壤后土壤pH值变化对照图；
图5为本发明测试例2中不同组修复重金属污染土壤后土壤中TCLP提取态重金属含量对照图；
图6为本发明测试例2中不同组修复重金属污染土壤后土壤pH值变化对照图；
图7为本发明测试例2中不同组修复重金属污染土壤后植物根、茎、叶中铜金属含量的变化趋势图；
图8为本发明测试例2中不同组修复重金属污染土壤后植物根、茎、叶中铬金属含量的变化趋势图；
图9为本发明测试例2中不同组修复重金属污染土壤后植物根、茎、叶中铅金属含量的变化趋势图；
图10为本发明测试例2中不同组修复重金属污染土壤后植物根、茎、叶中锌金属含量的变化趋势图。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
耐铬菌株CQMUXH-1从重庆亮滩河中游底泥中分离培养，经逐步高浓度含Cr(Ⅵ)LB肉汤筛选，经革兰氏染色鉴定为革兰氏阴性杆菌；光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides购于山西大学光合细菌研究室。
大豆提取物CAS号为486-88-6，玉米提取物CAS号为84696-06-0，葡萄糖氨CAS号为3416-24-8，四甲基胍CAS号为80-70-6。
实施例1修复重金属污染土壤的复合材料
制备方法包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将100g壳聚糖溶于500mL2wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加50g磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，乙醇含量为15wt％，滴加完毕，在室温下继续反应5h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在45℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
合成路线如下：
Figure GDA0003194694590000101
将得到的含磷壳聚糖复合物进行红外检测，在其红外谱图中，3435cm-1处的宽峰为壳聚糖O—H的伸缩振动和N—H的伸缩振动吸收重叠而成的多重吸收峰，2888cm-1处是亚甲基—CH2—的伸缩振动峰，在1745cm-1是—NH—C＝O中C＝O的伸缩振动峰，在1162和1087cm-1处的吸收峰分别为C—O—C的非对称伸缩振动峰和环氧基的C—O单键伸缩振动峰，表明壳聚糖分子的长链中已经成功引入了磷羧基甲酸三甲酯。
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸乙酯和2g硅烷偶联剂KH550溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将10g十二烷基磺酸钠和5g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为13wt％；四甲基胍的含量为5wt％)，调节pH为7，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液10000r/min离心分离2min，45℃干燥，煅烧，煅烧温度为400℃，时间为2h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F123，质量比为1：1；
S3.营养液的制备：将10g大豆提取物、5g玉米提取物、2g葡萄糖、1g甘氨酸、0.5g氯化钠、0.1g维生素C用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.0，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将0.1g耐铬菌株CQMUXH-1、0.2g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为25℃，湿度为55-65％，分别培养成108cfu/mL的种子液；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别按照3％的接种量接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养1天，厌氧培养的条件为25℃，湿度为55％，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于150mL去离子水中，加入30g步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，50℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，40℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在90g步骤S5制得的复合微生物剂中，浸泡1天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
实施例2修复重金属污染土壤的复合材料
制备方法包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将100g壳聚糖溶于500mL5wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加70g磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，乙醇含量为35wt％，滴加完毕，在室温下继续反应10h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在55℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和4g硅烷偶联剂KH792溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将20g卡波姆和12g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行乳化，得到剪切乳化，转速为20000rpm，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为27wt％；四甲基胍的含量为10wt％)，调节pH为8，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液12000r/min离心分离4min，55℃干燥，煅烧，煅烧温度为500℃，时间为4h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂十六烷基三甲基溴化铵，质量比为1：3；
S3.营养液的制备：将10g大豆提取物、12g玉米提取物、5g葡萄糖、4g亮氨酸、1g氯化钠、0.5g硫酸镁、0.5g维生素B1用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.5，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将0.1g耐铬菌株CQMUXH-1、0.4g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为30℃，湿度为65％，分别培养成108cfu/mL的种子液；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别按照5％的接种量接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养3天，厌氧培养的条件为30℃，湿度为65％，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于150mL去离子水中，加入70g步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，60℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，50℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在150g步骤S5制得的复合微生物剂中，浸泡3天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
实施例3修复重金属污染土壤的复合材料
制备方法包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将100g壳聚糖溶于500mL3.5wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加60g磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，乙醇含量为25wt％，滴加完毕，在室温下继续反应7h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在50℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，质量比为1：2；
S3.营养液的制备：将10g大豆提取物、8g玉米提取物、3g葡萄糖、2g缬氨酸、0.7g氯化钠、0.2g硫酸铜、0.1g氯化钙、0.2g维生素C、0.1g维生素K用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.2，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将0.1g耐铬菌株CQMUXH-1、0.3g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，分别培养成108cfu/mL的种子液；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别按照4％的接种量接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养2天，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于150mL去离子水中，加入45g步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，55℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，45℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在120g步骤S5制得的复合微生物剂中，浸泡2天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
对比例1
与实施例3相比，未添加大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，其他条件均不改变。
制备方法包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将100g壳聚糖溶于500mL3.5wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加60g磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，乙醇含量为25wt％，滴加完毕，在室温下继续反应7h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在50℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂为普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127；
S3.营养液的制备：将10g大豆提取物、8g玉米提取物、3g葡萄糖、2g缬氨酸、0.7g氯化钠、0.2g硫酸铜、0.1g氯化钙、0.2g维生素C、0.1g维生素K用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.2，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将0.1g耐铬菌株CQMUXH-1、0.3g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，分别培养成108cfu/mL的种子液；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别按照4％的接种量接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养2天，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于150mL去离子水中，加入45g步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，55℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，45℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在120g步骤S5制得的复合微生物剂中，浸泡2天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
对比例2
与实施例3相比，未添加普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，其他条件均不改变。
制备方法包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将100g壳聚糖溶于500mL3.5wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加60g磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，乙醇含量为25wt％，滴加完毕，在室温下继续反应7h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在50℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂为大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯；
S3.营养液的制备：将10g大豆提取物、8g玉米提取物、3g葡萄糖、2g缬氨酸、0.7g氯化钠、0.2g硫酸铜、0.1g氯化钙、0.2g维生素C、0.1g维生素K用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.2，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将0.1g耐铬菌株CQMUXH-1、0.3g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，分别培养成108cfu/mL的种子液；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别按照4％的接种量接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养2天，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于150mL去离子水中，加入45g步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，55℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，45℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在120g步骤S5制得的复合微生物剂中，浸泡2天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
对比例3
与实施例3相比，大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127的质量比为3:1，其他条件均不改变。
制备方法包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将100g壳聚糖溶于500mL3.5wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加60g磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，乙醇含量为25wt％，滴加完毕，在室温下继续反应7h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在50℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，质量比为3:1；
S3.营养液的制备：将10g大豆提取物、8g玉米提取物、3g葡萄糖、2g缬氨酸、0.7g氯化钠、0.2g硫酸铜、0.1g氯化钙、0.2g维生素C、0.1g维生素K用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.2，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将0.1g耐铬菌株CQMUXH-1、0.3g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，分别培养成108cfu/mL的种子液；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别按照4％的接种量接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养2天，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于150mL去离子水中，加入45g步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，55℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，45℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在120g步骤S5制得的复合微生物剂中，浸泡2天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
对比例4
与实施例3相比，未添加耐铬菌株CQMUXH-1，其他条件均不改变。
制备方法包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将100g壳聚糖溶于500mL3.5wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加60g磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，乙醇含量为25wt％，滴加完毕，在室温下继续反应7h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在50℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，质量比为1：2；
S3.营养液的制备：将10g大豆提取物、8g玉米提取物、3g葡萄糖、2g缬氨酸、0.7g氯化钠、0.2g硫酸铜、0.1g氯化钙、0.2g维生素C、0.1g维生素K用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.2，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将0.4g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，培养成108cfu/mL的种子液；
S5.微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液按照4％的接种量接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养2天，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，得到微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于150mL去离子水中，加入45g步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，55℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，45℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在120g步骤S5制得的微生物剂中，浸泡2天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
对比例5
与实施例3相比，未添加光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides，其他条件均不改变。
制备方法包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将100g壳聚糖溶于500mL3.5wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加60g磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，乙醇含量为25wt％，滴加完毕，在室温下继续反应7h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在50℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，质量比为1：2；
S3.营养液的制备：将10g大豆提取物、8g玉米提取物、3g葡萄糖、2g缬氨酸、0.7g氯化钠、0.2g硫酸铜、0.1g氯化钙、0.2g维生素C、0.1g维生素K用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.2，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将0.4g耐铬菌株CQMUXH-1接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，培养成108cfu/mL的种子液；
S5.微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液按照4％的接种量接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养2天，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，得到微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于150mL去离子水中，加入45g步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，55℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，45℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在120g步骤S5制得的微生物剂中，浸泡2天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
对比例6
与实施例3相比，含磷壳聚糖复合物由壳聚糖替代，其他条件均不改变。
制备方法包括以下步骤：
S1.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，质量比为1：2；
S2.营养液的制备：将10g大豆提取物、8g玉米提取物、3g葡萄糖、2g缬氨酸、0.7g氯化钠、0.2g硫酸铜、0.1g氯化钙、0.2g维生素C、0.1g维生素K用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.2，紫外线灭菌备用；
S3.菌种种子液的制备：将0.1g耐铬菌株CQMUXH-1、0.3g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，分别培养成108cfu/mL的种子液；
S4.复合微生物剂的制备：将步骤S3制得的菌种种子液分别按照4％的接种量接种于步骤S2得到的营养液中，厌氧培养2天，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，混合后得到复合微生物剂；
S5.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g壳聚糖溶于150mL去离子水中，加入45g步骤S1制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，55℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，45℃干燥，得到包裹壳聚糖的中空球；
S6.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S5制得的包裹壳聚糖的中空球浸泡在120g步骤S4制得的复合微生物剂中，浸泡2天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
对比例7
与实施例3相比，含磷壳聚糖复合物由磷酸钙替代，其他条件均不改变。
制备方法包括以下步骤：
S1.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，质量比为1：2；
S2.营养液的制备：将10g大豆提取物、8g玉米提取物、3g葡萄糖、2g缬氨酸、0.7g氯化钠、0.2g硫酸铜、0.1g氯化钙、0.2g维生素C、0.1g维生素K用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.2，紫外线灭菌备用；
S3.菌种种子液的制备：将0.1g耐铬菌株CQMUXH-1、0.3g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，分别培养成108cfu/mL的种子液；
S4.复合微生物剂的制备：将步骤S3制得的菌种种子液分别按照4％的接种量接种于步骤S2得到的营养液中，厌氧培养2天，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，混合后得到复合微生物剂；
S5.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g磷酸钙溶于150mL去离子水中，加入45g步骤S1制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，55℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，45℃干燥，得到包裹磷酸钙的中空球；
S6.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S5制得的包裹磷酸钙的中空球浸泡在120g步骤S4制得的复合微生物剂中，浸泡2天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
对比例8
与实施例3相比，未添加复合微生物剂，其他条件均不改变。
制备方法包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将100g壳聚糖溶于500mL3.5wt％醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加60g磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，乙醇含量为25wt％，滴加完毕，在室温下继续反应7h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在50℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，质量比为1：2；
S3.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将100g步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于150mL去离子水中，加入45g步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，55℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，45℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球。
对比例9
与实施例3相比，未添加含磷壳聚糖复合物，其他条件均不改变。
制备方法包括以下步骤：
S1.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将100g正硅酸甲酯和3g硅烷偶联剂KH602溶于250mL四氢呋喃中，得到油相；将15g十二烷基磺酸钠和8g致孔剂溶于70mL水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行剪切乳化，转速为20000rpm，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液(葡萄糖氨的含量为22wt％；四甲基胍的含量为7wt％)，调节pH为7.5，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液11000r/min离心分离3min，50℃干燥，煅烧，煅烧温度为450℃，时间为3h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
致孔剂包括大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，质量比为1：2；
S2.营养液的制备：将10g大豆提取物、8g玉米提取物、3g葡萄糖、2g缬氨酸、0.7g氯化钠、0.2g硫酸铜、0.1g氯化钙、0.2g维生素C、0.1g维生素K用50mL无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.2，紫外线灭菌备用；
S3.菌种种子液的制备：将0.1g耐铬菌株CQMUXH-1、0.3g光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，分别培养成108cfu/mL的种子液；
S4.复合微生物剂的制备：将步骤S3制得的菌种种子液分别按照4％的接种量接种于步骤S2得到的营养液中，厌氧培养2天，厌氧培养的条件为27℃，湿度为60％，混合后得到复合微生物剂；
S5.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将50g步骤S1制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球浸泡在120g步骤S4制得的复合微生物剂中，浸泡2天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
测试例1修复镉污染土壤的测试
(1)镉污染土壤配置：实验土壤采集自湖南农业大学，通过人为投加镉溶液的方法配制镉污染土壤，将镉污染的土壤在25℃恒温培养两个月，使镉形态趋于稳定。经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测量土壤中镉含量为2.75mg/kg。随后进行土壤修复实验。
(2)镉污染土壤修复：取六组同重量的步骤(1)稳定后的镉污染土壤，向土壤中添加3％wt的修复重金属污染土壤的复合材料，实验分为空白组、实施例1-3、对比例1-9组以及市售普通钝化剂组。用去离子水分别给14组镉污染土壤补充水分，使镉污染土壤水分保持水量维持在其最大田间持水量的60％左右。稳定60天后，取修复后的土壤，用TCLP法测量镉污染土壤中酸溶解态镉的含量，用BCR法测量各种不同形态的镉在土壤中的含量，同时测量土壤中的pH值。
TCLP提取态镉的含量结果如图3所示，土壤的pH至如图4所示。镉的固定率如表1所示。
表1
Figure GDA0003194694590000281
Figure GDA0003194694590000291
如表1所示，实施例3组中土壤中镉的固定率为34.2％，比市售组高出21.7％，说明本发明修复重金属污染土壤的复合材料添加具有显著的降低镉污染的效果。
由图3可以看出，投加修复重金属污染土壤的复合材料的土壤中TCLP提取态的镉有明显减少，且提取态的镉含量在不同组中表现出不同的效果，最佳材料为实施例3组，说明本发明修复重金属污染土壤的复合材料可以有效减少土壤中的镉的生物可利用性，减轻镉对动植物毒害作用，改善土壤质量。
由图4可以看出，用于实验的镉污染土壤为偏酸性土壤，pH值为6.25，加入本发明修复重金属污染土壤的复合材料后土壤pH值显著提高，土壤pH值得上升有利于重金属在土壤中的固定，从而使部分可交换态的重金属离子的含量降低。
测试例2修复复合重金属污染土壤的测试
(1)复合重金属污染土壤采集：实验土壤采集自湖南农业大学，通过人为投加铜、铬、铅、锌溶液的方法配制复合重金属污染土壤，将复合重金属污染土壤在25℃恒温培养两个月，使重金属形态趋于稳定。经电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)测量土壤中铜、铬、铅、锌的含量分别为297mg/kg、215mg/kg、875mg/kg、715mg/kg，随后进行土壤修复实验。
(2)复合重金属污染土壤修复：用步骤(1)稳定后的复合重金属污染土壤，进行盆栽实验，实验分为14组，每组两个平行，共计28个盆栽。具体操作如下：在1000毫升的盆栽中加入700克的重金属污染土壤，向土壤中添加3％wt的修复重金属污染土壤的复合材料，实验分为空白组、实施例1-3、对比例1-9组以及市售普通钝化剂组。稳定1星期后，在每个盆栽中加入4粒发芽的空心菜种子，用去离子水分别给14组污染土壤补充水分，使污染土壤水分保持水量维持在其最大田间持水量的60％左右。稳定60天后，收获空心菜，测定空心菜中不同部位重金属的含量。取修复后的土壤，用TCLP法测量污染土壤中各重金属酸溶解态含量同时测量土壤中的pH值。
TCLP提取态重金属的含量结果如图5所示，土壤的pH至如图6所示。各种重金属的固定率如表2所示。
表2
Figure GDA0003194694590000301
Figure GDA0003194694590000311
如表2所示，实施例3组中土壤中铜的固定率为50.3％，比市售组高出29％，铬的固定率为35.4％，比市售组高出10.9％，铅的固定率为44.7％，比市售组高出32.3％，锌的固定率为19.4％，比市售组高出12.2％，说明本发明修复重金属污染土壤的复合材料添加具有显著的降低铜、铬、铅、锌污染的效果。
由图5可以看出，投加修复重金属污染土壤的复合材料的土壤中TCLP提取态的铜、铬、铅、锌的含量明显减少，在不同组中表现出不同的效果，最佳材料为实施例3组，说明本发明修复重金属污染土壤的复合材料可以有效减少土壤中的重金属铜、铬、铅、锌的生物可利用性，减轻其对动植物毒害作用，改善土壤质量。
由图6可以看出，用于实验的重金属污染土壤为偏酸性土壤，pH值为6.12，加入本发明修复重金属污染土壤的复合材料后土壤pH值显著提高，土壤pH值得上升有利于重金属在土壤中的固定，从而使部分可交换态的重金属离子的含量降低。
向重金属污染土壤中添加本发明修复重金属污染土壤的复合材料后，重金属由易迁移态转化为稳定态，生物可利用性降低，可降低植物体内重金属含量。在空心菜盆栽实验中，与空白对照相比，添加钝化剂修复的土壤中，植物根、茎、叶中各重金属含量均有明显的下降趋势，如图7-10所示。以复合污染土壤中铜含量为例，实施例3组整体修复效果最好，与空白对照相比，根、茎、叶中镉含量分别降低了94.7％、90.5％、91.3％。
对比例1、对比例2与实施例3相比，分别未添加大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯或普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127，对比例3与实施例3相比，大孔致孔剂聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯和普通致孔剂氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127的质量比为3:1，三组其对重金属的吸附、固定能力与实施例3相比，显著下降，且下降的程度以对比例1最大，对比例3次之，对比例2最佳。可见，大孔致孔剂可以有效在纳米球表面形成大孔，从而能够使得含磷壳聚糖复合物能够进入球中起到很好的固化、络合、吸附重金属离子的作用，而普通致孔剂则是在纳米球壁材上形成多条孔道，从而有效吸附固定复合微生物剂，而复合微生物剂也能够一定程度上吸附、固定重金属离子，但效果不如含量更高的含磷壳聚糖复合物，因此，对比例2对重金属离子的固定作用虽然下降，但幅度不大。对比例3中，大孔致孔剂和普通致孔剂的比例进行了改变，大孔致孔剂含量减少，从而使得纳米球表面形成更多的孔道而大孔则大量减小，从而对含磷壳聚糖复合物的包裹作用不足，因此，修复重金属污染土壤效果不如实施例3。
对比例4、对比例5与实施例3相比，分别未添加耐铬菌株CQMUXH-1或光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides，对重金属的吸附、固定能力与实施例3相比，显著下降，两种工程菌在营养液的存在下，大量增殖，从而形成稳定的微生态，这些微生物分泌的糖蛋白、脂多糖和可溶性缩氨酸等细胞外多聚糖的负电荷基团可以实现对重金属的吸附，微生物细胞壁表面的官能团(如羧基、羟基、羰基、胺基、胍基、巯基、磷酰基、酰胺基、硫酸酯基和咪唑基等)与重金属的配位络合、离子交换、静电交感、氧化还原或生成无机微沉淀实现吸附，活体微生物的新陈代谢使重金属经转运穿过细胞壁、细胞膜进入细胞内部，或被继续转运至一些亚细胞器(如线粒体、液泡等)沉淀,或被转化为其它物质形成生物积累实现对重金属的固定，因此，大量重金属离子还可以通过中空球表面固定的微生物进行吸附、沉淀、固定，从而实现对污染土壤的修复，且由结果可知，两种菌的添加还具有协同增效的作用。
对比例6、对比例7与实施例3相比，含磷壳聚糖复合物由壳聚糖或磷酸钙替代，由壳聚糖或磷酸钙代替了含磷壳聚糖复合物，其修复效果均不如含磷壳聚糖复合物，可见，含磷壳聚糖复合物通过其表面的大孔进入在中空球内并被包裹在其中，含磷壳聚糖复合物能够不断降解，起到缓慢释放壳聚糖、含磷材料的作用，起到长效缓控释的效果，其中，壳聚糖，含磷材料为碱性磷酸盐，Pb与磷形成了极稳定的磷氯铅矿[Pb5(PO4)3Cl]，明显降低了植物对Pb的吸收，显著提高了土壤pH值，从而使得土壤中重金属离子形成氢氧化物沉淀，或者以络合物的形式，降低重金属离子的含量，从而有效降低了土壤中交换态Cd、Cu、Zn、As、Co、Ni等重金属离子的含量，另一方面，还能为植物提供充足的磷源，促进植物生长，两者的添加具有协同增效的效果。
对比例8、对比例9与实施例3相比，分别未添加复合微生物剂或含磷壳聚糖复合物，对重金属的吸附、固定能力与实施例3相比，显著下降，复合微生物剂在中空球表面固定，可以对重金属进行吸附、沉淀、固定，从而实现对污染土壤的修复；另一方面，含磷壳聚糖复合物能够不断降解，起到缓慢释放壳聚糖、磷酸盐，从而有效降低了土壤中交换态Cd、Cu、Zn、As、Co、Ni等重金属离子的含量，另一方面，还能为植物提供充足的磷源，促进植物生长，起到协同增效的作用。
与现有技术相比，本发明通过溶胶凝胶法-乳液挥发法制备厚壁多孔道二氧化硅中空球，通过控制正硅酸酯的量以及乳化剂的量，实现中空球厚壁的制备，制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球粒径在500-1200nm之间，壁厚在50-100nm之间，通过控制致孔剂的种类和比例，在表面形成了多数大孔和数条孔道，具有极大的比表面积；
本发明制备的含磷壳聚糖复合物由磷羧基甲酸三甲酯与壳聚糖进行反应在壳聚糖分子链上进行改性，得到壳聚糖的含磷衍生物，制备方法简单，该复合物在土壤微生物的作用下，可以分解为壳聚糖链和磷酸盐，从而起到吸附、络合、沉淀重金属离子的作用，其制备的方程式如下：
Figure GDA0003194694590000341
本发明制备了一种厚壁多孔道二氧化硅中空球，致孔剂包括大孔致孔剂和普通致孔剂，其中，在大孔致孔剂的作用下在球表面形成多个50nm以上的大孔，含磷壳聚糖复合物通过其表面的大孔进入在中空球内并被包裹在其中，含磷壳聚糖复合物能够不断降解，起到缓慢释放壳聚糖、含磷材料的作用，起到长效缓控释的效果，其中，壳聚糖，含磷材料为碱性磷酸盐，Pb与磷形成了极稳定的磷氯铅矿[Pb5(PO4)3Cl]，明显降低了植物对Pb的吸收，显著提高了土壤pH值，从而使得土壤中重金属离子形成氢氧化物沉淀，或者以络合物的形式，降低重金属离子的含量，从而有效降低了土壤中交换态Cd、Cu、Zn、As、Co、Ni等重金属离子的含量，另一方面，还能为植物提供充足的磷源，促进植物生长；
另一方面，本发明制备的厚壁多孔道二氧化硅中空球，由于球壁较厚，普通致孔剂在表面形成多条孔道，显著提高了中空球的比表面积，将中空球浸泡在含有复合微生物剂的营养液中，这些复合微生物剂(包含耐铬菌株CQMUXH-1、光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides)和营养液进入球表面的孔道内，微生物被固定在孔道中，以及在营养液的存在下，大量增殖，从而形成稳定的微生态，这些微生物分泌的糖蛋白、脂多糖和可溶性缩氨酸等细胞外多聚糖的负电荷基团可以实现对重金属的吸附，微生物细胞壁表面的官能团(如羧基、羟基、羰基、胺基、胍基、巯基、磷酰基、酰胺基、硫酸酯基和咪唑基等)与重金属的配位络合、离子交换、静电交感、氧化还原或生成无机微沉淀实现吸附，活体微生物的新陈代谢使重金属经转运穿过细胞壁、细胞膜进入细胞内部，或被继续转运至一些亚细胞器(如线粒体、液泡等)沉淀,或被转化为其它物质形成生物积累实现对重金属的固定，因此，大量重金属离子还可以通过中空球表面固定的微生物进行吸附、沉淀、固定，从而实现对污染土壤的修复，另一方面，该复合微生物剂还对土壤中有机污染物能够有效降解，转为碳源和氮源，提高土壤肥力；
厚壁多孔道二氧化硅中空球在制备过程中加入了葡萄糖氨和四甲基胍用来调控pH值，并在中空球的表面吸附了大量的葡萄糖胺和四甲基胍，进一步通过煅烧后，这些有机物在中空球的表面转变为了生物炭类物质，可以显著提高对重金属的吸附性；
本发明制得的修复重金属污染土壤的复合材料具有制备方法简单，原料来源广，并制得的复合材料为将含磷壳聚糖复合物包裹在厚壁多孔道二氧化硅中空球内，不仅对大部分重金属具有极好的吸附、沉淀、固定的作用，而且，还能逸散出磷源，促进植物的生长，另一方面，球表面固定的微生物还能够有效降解土壤中的有机污染物，并加速土壤中腐败物质的降解转化，提高土壤肥力，快速有效修复受污染的土壤。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种修复重金属污染土壤的复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将壳聚糖溶于醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，滴加磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，滴加完毕，反应后，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中透析，然后除去溶剂，干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将正硅酸酯和氨基硅烷偶联剂溶于有机溶剂中，得到油相；将乳化剂和致孔剂溶于水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行乳化，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液，调节pH，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液离心分离、干燥、煅烧，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；所述致孔剂包括大孔致孔剂和普通致孔剂，质量比为1：（1-3），所述大孔致孔剂选自聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、聚乙二醇辛基苯基醚和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯中的任一种；所述普通致孔剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F123、氧乙烯-氧丙烯三嵌段共聚物F127中的一种或几种混合；所述正硅酸酯包括但不限于正硅酸乙酯、正硅酸甲酯；所述氨基硅烷偶联剂选自KH550、Kh602、KH792中的一种或几种混合；所述乳化剂选自十二烷基苯磺酸钠、硬脂酸钠、吐温、司盘、卡波姆、十二烷基磺酸钠、硬脂酸钾中的一种或几种混合；
S3.营养液的制备：将碳源、氮源、维生素和无机盐用无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将工程菌剂分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，然后分别培养成菌种种子液；所述工程菌剂包括耐铬菌株CQMUXH-1、光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides，所述耐铬菌株CQMUXH-1、光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides的质量比为1：（2-4）；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于水中，加入步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，低温加热蒸发溶剂，得到的纳米球用水洗涤后，干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在步骤S5制得的复合微生物剂中，过滤，干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
2.根据权利要求1所述修复重金属污染土壤的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述碳源选自葡萄糖、麦芽糖、乳糖、蔗糖、果糖、淀粉中的一种或几种混合；所述氮源选自氨基酸、蛋白胨、尿素、鱼粉中的一种或几种混合；所述无机盐选自氯化钠、氯化钾、氯化钙、硫酸镁、氯化铁、硫酸锌、硫酸铜中的一种或几种混合；所述维生素选自维生素C、维生素B1、维生素B2、维生素A、维生素K、维生素E中的一种或几种混合。
3.根据权利要求2所述修复重金属污染土壤的复合材料的制备方法，其特征在于，所述氨基酸包括但不限于甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、缬氨酸、色氨酸、亮氨酸、丙氨酸。
4.根据权利要求1所述修复重金属污染土壤的复合材料的制备方法，其特征在于，所述营养液中还添加了玉米提取物和大豆提取物。
5.根据权利要求4所述修复重金属污染土壤的复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述壳聚糖、磷羧基甲酸三甲酯的质量比为10:（5-7）；所述醋酸溶液的质量分数为2-5%；所述乙醇溶液中乙醇的质量分数为15-35%；步骤S2中所述所述葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液中葡萄糖氨的含量为13-27wt%；所述四甲基胍的含量为5-10wt%；所述离心转速为10000-12000r/min，时间为2-4min；所述干燥温度为45-55℃，所述煅烧温度为400-500℃，时间为2-4h；所述正硅酸酯、氨基硅烷偶联剂、乳化剂、致孔剂的质量比为100：（2-4）：（10-20）：（5-12）；步骤S3中所述大豆提取物、玉米提取物、碳源、氮源、无机盐、维生素的质量比为10：（5-12）：（2-5）：（1-4）：（0.5-1.5）：（0.1-0.5），所述调节pH值为7.0-7.5；步骤S4中所述厌氧培养的条件为25-30℃，湿度为55-65%；步骤S5中所述厌氧培养的条件为25-30℃，湿度为55-65%，步骤S6中所述含磷壳聚糖复合物和厚壁多孔道二氧化硅中空球的质量比为10：（3-7）；所述干燥温度为40-50℃，所述低温为50-60℃，步骤S7中所述包裹含磷壳聚糖复合物的球和复合微生物剂的质量比为5：（9-15）。
6.根据权利要求5所述修复重金属污染土壤的复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
S1.含磷壳聚糖复合物的制备：将壳聚糖溶于2-5wt%醋酸溶液中，待完全溶解后，控制温度不高于5℃，在搅拌的状态下滴加磷羧基甲酸三甲酯的乙醇溶液，其中乙醇的质量分数为15-35%，滴加完毕，在室温下继续反应5-10h，得到粘稠物，将所述粘稠物放入透析袋中，透析一周，然后在45-55℃条件下旋转蒸发除去溶剂，冷冻干燥，得到含磷壳聚糖复合物；
S2.厚壁多孔道二氧化硅中空球的制备：将正硅酸酯和氨基硅烷偶联剂溶于四氢呋喃中，得到油相；将乳化剂和致孔剂溶于水中，得到水相；将所述水相滴加至所述油相中，边搅拌边滴加，滴加完毕后进行乳化，得到乳液，加入葡萄糖氨和四甲基胍的水溶液，其中葡萄糖氨的含量为13-27wt%；四甲基胍的含量为5-10wt%，调节pH为7-8，反应得到厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液；将所述厚壁多孔道二氧化硅中空球乳液离心分离，离心转速为10000-12000r/min，时间为2-4min，45-55℃干燥，400-500℃煅烧2-4h，得到厚壁多孔道二氧化硅中空球；
S3.营养液的制备：将大豆提取物、玉米提取物、碳源、氮源、无机盐、维生素用无菌水溶解，混合均匀后，用PBS溶液调节培养基pH值为7.0-7.5，紫外线灭菌备用；
S4.菌种种子液的制备：将耐铬菌株CQMUXH-1、光合细菌球形红细菌Rhodobactersphaeroides分别接种到高氏培养基中划线，厌氧培养，厌氧培养的条件为25-30℃，湿度为55-65%，然后分别培养成菌种种子液；
S5.复合微生物剂的制备：将步骤S4制得的菌种种子液分别接种于步骤S3得到的营养液中，厌氧培养1-3天，厌氧培养的条件为25-30℃，湿度为55-65%，混合后得到复合微生物剂；
S6.包裹含磷壳聚糖复合物的球的制备：将步骤S1制得的含磷壳聚糖复合物溶于去离子水中，加入步骤S2制得的厚壁多孔道二氧化硅中空球，超声分散均匀后，50-60℃加热蒸发溶剂至溶剂蒸发完全，得到的纳米球用蒸馏水反复洗涤后，40-50℃干燥，得到包裹含磷壳聚糖复合物的球；
S7.修复重金属污染土壤的复合材料的制备：将步骤S6制得的包裹含磷壳聚糖复合物的球浸泡在步骤S5制得的复合微生物剂中，浸泡1-3天，过滤，自然干燥，得到修复重金属污染土壤的复合材料。
7.一种如权利要求1-6任一项权利要求所述的制备方法制得的修复重金属污染土壤的复合材料。
8.一种如权利要求7所述的修复重金属污染土壤的复合材料在修复Pd、Cd、Cr、Co、Ni、As、Zn、Cu重金属污染土壤中的应用。
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