CN115433583A - 微生物组合物、其制备方法及在修复水稻土镉污染的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及重金属污染的修复技术领域，且公开了微生物组合物、其制备方法及在修复水稻土镉污染的应用，将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合，用于修复水稻土镉污染，蒙脱土对水稻土中的镉离子具有很强的吸附作用，通过对蒙脱土进行改性，在蒙脱土表面引入羧基、酰胺键、巯基官能团，羧基能够和镉离子发生螯合作用和静电吸附作用，酰胺键上含有的氮原子带有孤对电子，能够通过络合作用实现对镉离子的吸附，巯基和镉离子形成络合物，进一步的去除水稻土中的镉污染，微生物可以修复被镉离子污染的水稻土，还能够实现对土壤中的有机污染物的降解，提高土壤的肥力。

Description

微生物组合物、其制备方法及在修复水稻土镉污染的应用
技术领域
本发明涉及重金属污染的修复技术领域，具体为微生物组合物、其制备方法及在修复水稻土镉污染的应用。
背景技术
土壤是生态系统的重要组成部分，是人类和其它生物生存的一个物质基础，随着经济的迅速发展，污水灌溉、冶炼、采矿等活动使得大量的重金属进入土壤环境，同时化肥农药在水稻生产中被广泛使用，对土壤质量造成严重危害，我国水稻土壤面临着重大的重金属污染挑战。水稻土壤中镉(Cd)污染较为严重，镉不是水稻生长的必需元素，且对水稻表现出很高的毒性，镉污染会使得水稻生长缓慢、产量下降且叶片失绿，直接影响我国的粮食产量，同时镉元素还会被水稻所吸收，通过食物链进入人体内，严重威胁人的健康和生命安全。
土壤中重金属污染修复的途径主要有三种：一种是重金属污染物向地下水移动，通过治理地下水的重金属污染治理减少土壤中的重金属的污染，此类方法会产生二次污染；二是通过物理、化学和生物的手段，使其转化成含有重金属元素的非污染物或者毒性更小的污染物，允许留在土壤中；三是通过食物链将土壤中的重金属转移到动植物体内，从而转移重金属污染物。
中国专利CN107384433B公开了一种土壤重金属钝化剂以及土壤重金属钝化剂钝化修复土壤重金属污染的方法，通过加入钝化材料，与土壤中的重金属元素发生沉淀、吸附、离子交换等系列反应，从而提高土壤质量，但其对重金属污染的改善效果较差，中国专利CN102240670B公开了一种重金属污染土壤的微生物修复方法，通过培养球形红细菌改善重金属在土壤中的存在形态，降低重金属在植物的积累量，成本低廉，但该方法存在一定的局限性，单一的微生物修复持续时间长、见效慢。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了微生物组合物、其制备方法及在修复水稻土镉污染的应用，得到的微生物组合物能够有效的降低水稻土壤中的镉污染，同时具有操作简单、绿色环保、成本低廉且不会产生二次污染。
为了实现上述目的，本发明公开了一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
步骤一、将乙醇、蒙脱土(MMT)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，加热，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
步骤二、将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂搅拌混合，发生反应，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
步骤三、将二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)混合均匀，发生反应，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土；
步骤四、将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，得到微生物组合物。
优选的，所述步骤一中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L。
优选的，所述步骤一中乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为180-300:10:2-3。
优选的，所述步骤一中反应的温度为65-75℃，反应的时间为6-12h。
优选的，所述步骤二中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、引发剂的质量比为1500-2500:100:85-155:3-8。
优选的，所述步骤二中引发剂为过硫酸铵。
优选的，所述步骤二中反应的温度为70-90℃，反应的时间为2-6h。
优选的，所述步骤三中二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺的质量比为600-1200:10:7-15:4-9。
优选的，所述步骤三中反应的温度为40-70℃，反应的时间为48-72h。
优选的，所述步骤四中枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土的质量比为8-15:5-12:1-6:3-10:1-4:100。
优选的，所述步骤四中控制粒径在100-200目。
优选的，所述的制备微生物组合物的方法制备得到的微生物组合物。
优选的，所述的微生物组合物在修复水稻土镉污染的应用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
1、本发明中使用γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷对蒙脱土进行改性，在乙醇溶剂中，反应得到烯基改性蒙脱土，烯基改性蒙脱土上的烯基和衣康酸上的烯基在引发剂过硫酸铵作用下，发生聚合反应，在蒙脱土表面引入羧基，得到羧基改性蒙脱土，在二甲亚砜溶剂中，羧基改性蒙脱土上的羧基和巯基乙胺上的氨基在1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺作用下发生酰胺化反应，在蒙脱土表面引入酰胺键，同时巯基乙胺上的巯基未参与反应，因此在蒙脱土表面还引入的巯基，得到巯基改性蒙脱土，将巯基改性蒙脱土和枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖混合，得到混合物，得到微生物组合物。
2、本发明中使用的蒙脱土是一种层状硅酸盐矿物，具有一定的净负电荷，根据电中性原理，能够吸附阳离子在表面或层间区域以达到电性平衡，同时蒙脱土还具有丰富的结构通道和高的比表面积，能够提供更多的活性吸附位点，加入微生物组合物后，其中的巯基改性蒙脱土的蒙脱土先通过自身的吸附能力实现对水稻土中的镉离子的吸附作用，而使用化学改性的方法对蒙脱土进行改性，首先在蒙脱土上引入的衣康酸具有两个羧基官能团，一部分和巯基乙胺上的氨基反应后，有一部分羧基未参与反应，同时引入了酰胺键和巯基乙胺上未反应的巯基，引入的酰胺键上，含有的氮原子带有孤对电子，能够通过络合作用实现对镉离子的吸附，但氮原子和碳氧双键间的共轭效应在一定程度上使得电子云的密度降低，导致络合作用减弱，降低了对镉离子的吸附能力，在蒙脱土表面引入的未反应的羧基能够和镉离子发生螯合作用和静电吸附作用，同时羧基规律的分布在蒙脱土表面以及层间，提高了蒙脱土的容积率，进一步提高了吸附效果，有效地去除土壤中的金属镉，能够改善氮原子和碳氧双键间由于共轭效应导致络合作用减弱的这一缺陷，酰胺键能够和羧基共同作用，在分子链内部和分子链之间形成小分子螯合物网络结构，随着镉离子浓度增加时，镉离子能够和蒙脱土上的螯合物网络结构中的功能原子螯合的几率增大，吸附量也有所增加，同时在蒙脱土表面引入的巯基也可以和镉离子形成络合物，产生了更多的活性位点，和蒙脱土上的羧基和酰胺键共同作用，通过协同作用进一步的去除水稻土中的镉污染。
3、本发明中使用枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合，其中壳聚糖可以作为促进剂，壳聚糖含有的氨基等官能团，能够更好的促进镉离子络合，得到微生物组合物，其中使用的微生物枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌这些菌剂能够改善土壤的微生态，调节土壤的结构，同时活体微生物能够通过新陈代谢使镉离子穿过细胞壁、细胞膜进入细胞内部，在细胞中沉淀或转化为其它物质形成生物积累实现对镉离子的固定，从而修复被镉离子污染的水稻土，进一步的，微生物组合物还能够实现对土壤中的有机污染物的降解，转化为碳源等，提高土壤的肥力。
附图说明
图1是本发明制备微生物组合物的流程图；
图2是本发明制备巯基改性蒙脱土的流程图；
图3是本发明中制备羧基改性蒙脱土的示意图；
图4是本发明中制备巯基改性蒙脱土的示意图；
图5是本发明中样品1-12在修复水稻土镉污染实验的测试图；
图6是本发明中试样1-6稻米镉含量的测试图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，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。
实施例1
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为180:10:2的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在65℃反应6h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为1500:100:85:3，在70℃发生反应，反应的时间为2h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为600:10:7:4的二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，在40℃发生反应，反应的时间为48h，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土；
(4)将质量比为8:5:1:3:1:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在100目，得到微生物组合物。
实施例2
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为220:10:2.4的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在70℃反应10h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为1800:100:110:5，在80℃发生反应，反应的时间为4h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为800:10:10:6的二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，在55℃发生反应，反应的时间为60h，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土；
(4)将质量比为10:8:3:5:2:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到微生物组合物。
实施例3
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为240:10:2.5的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在70℃反应10h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为2100:100:125:6，在80℃发生反应，反应的时间为4h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为950:10:12:7的二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，在55℃发生反应，反应的时间为60h，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土；
(4)将质量比为10:8:3:5:2:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到微生物组合物。
实施例4
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为280:10:2.8的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在70℃反应10h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为2300:100:140:7，在80℃发生反应，反应的时间为4h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为1100:10:14:8的二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，在55℃发生反应，反应的时间为60h，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土；
(4)将质量比为10:8:3:5:2:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到微生物组合物。
实施例5
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为280:10:2.8的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在70℃反应10h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为2300:100:140:7，在80℃发生反应，反应的时间为4h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为1100:10:14:8的二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，在55℃发生反应，反应的时间为60h，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土；
(4)将质量比为9:7:2:4:1.5:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到微生物组合物。
实施例6
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为280:10:2.8的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在70℃反应10h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为2300:100:140:7，在80℃发生反应，反应的时间为4h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为1100:10:14:8的二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，在55℃发生反应，反应的时间为60h，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土；
(4)将质量比为12:9:4:7:2.5:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到微生物组合物。
实施例7
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为280:10:2.8的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在70℃反应10h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为2300:100:140:7，在80℃发生反应，反应的时间为4h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为1100:10:14:8的二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，在55℃发生反应，反应的时间为60h，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土；
(4)将质量比为14:10:5:8:3:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到微生物组合物。
实施例8
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为300:10:3的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在75℃反应12h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为2500:100:155:8，在90℃发生反应，反应的时间为6h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为1200:10:15:9的二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，在70℃发生反应，反应的时间为72h，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土；
(4)将质量比为15:12:6:10:4:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到微生物组合物。
对比例1
一种巯基改性蒙脱土的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为280:10:2.8的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在70℃反应10h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为2300:100:140:7，在80℃发生反应，反应的时间为4h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为1100:10:14:8的二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，在55℃发生反应，反应的时间为60h，反应结束后，离心，离心的速率为4000r/min，离心的时间为30min，除去上清液，下层固体使用去离子水和丙酮各洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到巯基改性蒙脱土，巯基改性蒙脱土用于水稻土镉污染的处理。
对比例2
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为14:10:5:8:3:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到微生物组合物。
对比例3
一种组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为3:100的壳聚糖、蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到组合物。
对比例4
一种微生物组合物的制备方法，包括以下步骤制备而成：
(1)将质量比为280:10:2.8的乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加入盐酸水溶液调节pH至5，其中盐酸水溶液的浓度为0.1mol/L，加热，在70℃反应10h，反应结束后，冷却，抽滤，使用去离子水洗涤至中性，在80℃干燥12h，得到烯基改性蒙脱土；
(2)将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂过硫酸铵搅拌混合，其中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、过硫酸铵的质量比为2300:100:140:7，在80℃发生反应，反应的时间为4h，反应结束后，冷却，离心，离心的速率为6000r/min，离心的时间为5min，除去上清液，下层固体使用乙醇洗涤3次，洗涤后再离心处理，在60℃真空干燥箱中干燥12h，得到羧基改性蒙脱土；
(3)将质量比为14:10:5:8:3:100的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、羧基改性蒙脱土混合均匀后，将混合物加入到气流粉碎机中，控制粒径在150目，得到微生物组合物。
本发明中所述的蒙脱土购自北京怡蔚特化科技公司，蒙脱土含量＞98％；枯草芽孢杆菌购自济南清海化工有限公司，有效活菌≥200亿/克；巨大芽孢杆菌购自山东松果云生物技术有限公司，型号为20220325，有效活菌≥600亿/克；光合细菌购自山东鑫卓源化工有限公司；货号为20200701，有效活菌≥200亿/克；哈茨木霉菌购自济南清海化工有限公司，有效活菌≥100亿/克。
将实施例1-8、对比例1-4制备得到的样品分别依次命名为样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7、样品8、样品9、样品10、样品11、样品12，对其进行相应的测试，测试方法以及测试结果如下所示：
(1)重度污染稻田的模拟实验：划分十二块同一区域的长期被镉污染的水稻田中的土壤，经检测后土壤有效镉含量为12.5mg/kg，有效镉为可以被植物所吸收利用的镉，对被污染的土壤进行翻耕，分别加入等质量的样品1-12，均匀施入土壤中，耙匀灌水，其中加入的样品的量为25kg/亩；60d后，对土壤中的有效镉含量进行检测，测试结果如表1所示；
表1修复水稻土镉污染实验测试表
Figure BDA0003789910510000141
根据表1的测试结果可以看出，在被镉污染的水稻土中加入样品1-12后，对土壤有效镉的降低均有着较好的效果，样品1-8对应土壤中的有效镉含量明显低于样品9-12，样品1-8将土壤中有效镉的含量显著降低，比试验前降低了97.04％-98.80％，其中加入样品7的水稻土在60d后检测，有效镉含量低至0.15mg/kg(比试验前降低98.80％)，样品9中只含有巯基改性蒙脱土，样品10中未加入巯基改性蒙脱土，加入了蒙脱土和菌种混合得到微生物组合物，样品9对应水稻土中有效镉含量降到1.03mg/kg(比试验前降低91.76％)，低于样品10对应水稻土中有效镉含量，充分说明巯基改性蒙脱土具有良好的降低有效镉的能力，而样品10对应水稻土中有效镉含量和样品11相比，明显低于样品11对应水稻土中有效镉含量，说明了加入的枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌能够有效降低有效镉含量，样品12对水稻土中有效镉的降低量高于样品9-11，说明羧基改性蒙脱土能够有效提高对水稻土中有效镉的处理，其中样品12和样品7的区别在于样品7中的微生物组合物中加入的是巯基改性蒙脱土，而样品12中加入的是羧基改性蒙脱土，样品7中巯基改性蒙脱土中含有的巯基能够和羧基以及酰胺键产生协同作用，进一步提高微生物组合物对水稻土中有效镉的处理，降低有效镉的含量。
(2)稻米镉含量测试实验：划分六块同一区域的水稻田中的土壤，对应的编号分别为试样1、试样2、试样3、试样4、试样5、试样6，试样1-6中为土壤中有效镉轻度、中度污染的稻田，其中试样1-6的有效镉的含量分别为0.45mg/kg、0.55mg/kg、0.65mg/kg、0.75mg/kg、0.85mg/kg、0.95mg/kg，在水稻成熟期选取水稻苗龄28d且长势一致的水稻秧苗，在试样1-6中种植，水稻生长过程中的管理和其它常规大田管理保持一致，收割后，对稻米进行处理，洗净，烘干，磨碎，对稻米中镉含量进行测试，每组对应稻米测试5次，取平均值，测试结果如表2所示，其中稻米中镉含量＜0.2mg/kg为达到稻米质量安全标准。
表2稻米镉含量测试实验
Figure BDA0003789910510000151
根据表2的测试结果可以看出，在轻度有效镉污染的水稻土中种植水稻，能达到的稻米中镉含量＜0.2mg/kg，在安全标准内；在中度有效镉污染的水稻土中种植水稻，在有效镉浓度为0.85mg/kg时，也能达到的稻米中镉含量＜0.2mg/kg，在安全标准内；而表1的测试结果可以看出，使用样品1-8对重度污染的稻田进行模拟实验，水稻土中有效镉含量均降低到轻度、中度污染，且在0.37mg/kg以内，在此微生物组合物处理后的土壤中种植的水稻对应的稻米中的镉含量能大幅度降低，从而达到安全标准。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1.一种微生物组合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤制备而成：
步骤一、将乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷混合，加热，发生反应，反应结束后，得到烯基改性蒙脱土；
步骤二、将去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸混合均匀，再加入引发剂搅拌混合，加热，发生反应，反应结束后，得到羧基改性蒙脱土；
步骤三、将二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺混合均匀，加热，发生反应，反应结束后，得到巯基改性蒙脱土；
步骤四、将枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土混合均匀后，得到微生物组合物。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤一中乙醇、蒙脱土、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷的质量比为180-300:10:2-3；反应的温度为65-75℃，反应的时间为6-12h。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中去离子水、烯基改性蒙脱土、衣康酸、引发剂的质量比为1500-2500:100:85-155:3-8；反应的温度为70-90℃，反应的时间为2-6h。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤二中引发剂为过硫酸铵。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤三中二甲亚砜、羧基改性蒙脱土、巯基乙胺、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺的质量比为600-1200:10:7-15:4-9；反应的温度为40-70℃，反应的时间为48-72h。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中枯草芽孢杆菌、巨大芽孢杆菌、光合细菌、哈茨木霉菌、壳聚糖、巯基改性蒙脱土的质量比为8-15:5-12:1-6:3-10:1-4:100。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤四中微生物组合物粒径控制在100-200目。
8.一种采用权利要求1-7任一项所述的制备微生物组合物的方法制备得到的微生物组合物。
9.一种如权利要求8所述的微生物组合物在修复水稻土镉污染中的应用。
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