(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211010321.0 (22)申请日 2022.08.23 (71)申请人 内蒙古科技大学 地址 014010 内蒙古自治区包头市昆都仑 区阿尔丁大街7号 (72)发明人 王维大　王哲　郑春丽　程俊丽　 姜庆宏　 (74)专利代理 机构 湖北中礼和律师事务所 42297 专利代理师 陈凯　温珊姗 (51)Int.Cl. C09K 17/40(2006.01) C12N 1/20(2006.01) C12R 1/07(2006.01) (54)发明名称 一种土壤修复改良方法 (57)摘要 本发明提供了一种土壤修复改良方法， 包括 利用生物表面活性剂调控巴氏芽孢杆菌诱导矿 化产物生物 碳酸钙的晶相， 使其由方解石转变为 球霰石。 利用制备生物碳酸钙后的滤液与磷酸活 化后的生物炭、 氧化镁等制备生物炭/磷酸铵镁 复合材料， 然后将生物碳酸钙和生物炭/磷酸铵 镁复合材料先后施加到受有害金属元素污染的 矿区周边土壤中。 本发明工艺简单、 成本低、 无二 次污染， 兼具修复和改良重金属/稀土元素污染 矿区周边土 壤的作用。 权利要求书1页 说明书6页 附图4页 CN 115491207 A 2022.12.20 CN 115491207 A 1.一种土壤修复改良方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： (1)将巴氏芽孢杆菌接种至经过高压灭菌的培养基中， 然后加入灭菌后的生物表面活 性剂、 氯化钙、 尿素， 经一定温度和转速的摇床培养， 过滤得到沉淀物和滤液， 将所述沉淀物 烘干、 研磨后获得生物碳 酸钙； (2)将秸秆制成的秸秆粉末与磷酸溶液均匀混合进行活化处理， 混合物在一定热解温 度的管式炉中进行热解后， 将热解产物加入到步骤(1)的所述滤液中， 并用氧化镁调节pH 值， 充分混合搅拌 反应后过 滤获得生物炭/磷酸铵镁复合材 料； (3)将所述 生物碳酸钙施加到 土壤中， 然后搅拌均匀所述土壤； (4)将所述 生物炭/磷酸铵镁复合材 料施加到所述土壤中， 再次搅拌均匀所述土壤； (5)每间隔一段时间搅拌所述土壤， 重复搅拌多次。 2.根据权利要求1所述的土壤修复改良方法， 其特征在于， 所述培养基成分为： 糖蜜 15g/L、 份蛋白胨10g/L、 氯化钠10g/L、 磷酸氢二钾0.5g/L。 3.根据权利要求1所述的土壤修复改良方法， 其特征在于， 所述生物表面活性剂为槐糖 脂或鼠李糖脂或海藻糖脂， 浓度为1～ 2×10‑3mol/L。 4.根据权利要求1所述的土壤修复改良方法， 其特征在于， 所述磷酸溶液的浓度为40％ ～60％； 热解温度为6 00℃～800℃。 5.根据权利要求1所述的土壤修复改良方法， 其特 征在于， 所述氧化镁为轻质氧化镁。 6.根据权利要求1所述的土壤修复改良方法， 其特征在于， 所述秸秆包括葵花秸秆、 玉 米秸秆、 小麦秸秆中的一种或多种。 7.根据权利要求1所述的土壤修复改良方法， 其特征在于， 所述时间为5～10天， 所述重 复搅拌次数为3～5次。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 115491207 A 2一种土壤 修复改良方 法 技术领域 [0001]本发明属于 土壤修复改良领域， 具体涉及一种土壤修复和改良方法。 背景技术 [0002]矿产资源是人类生存和发展的重要物质基础， 但在其开采利用过程中会对环境带 来了较为严重的负面影响。 主要表现为： 采矿废水和选矿废液的直接排放， 以及废石和尾矿 矿渣的堆放和淋滤， 导致矿区周边土壤积累 大量的有害金属元素， 威胁动植物和人类健康 的同时导致土壤严重退化、 作物减产， 因此寻求一种有效修复和改良矿区周边受污染土壤 的技术迫在眉睫。 [0003]目前矿区有害金属元素污染土壤的修复方法主要有材料稳定化技术、 植物修复技 术、 微生物修复技术等。 因西北地区干旱少雨， 土壤贫瘠且盐碱化严重， 使得植物修复难以 在该地区推广应用。 吸 附材料稳定化技术和微生物改良技术具有成本低、 绿色无污染的优 势， 在该地区土壤修复改良中展现了较好的应用前 景。 [0004]微生物诱导碳酸盐沉积(microbially  induced carbonate  precipitation， MICP)技术因兼具稳定化和微生物修复的双重作用， 是近年来土壤修复领域的研究热点， 其 原理是通过微生物产生的脲酶水解尿素， 改变体系的酸碱度， 产生碳酸盐离子， 然后在钙源 存在时发生CaCO3沉淀， 其形成的矿化产物碳酸钙(CaCO3)可通过吸附、 沉淀 转化和释放碳酸 根离子三种机理稳定污染土壤中的有害金属， 有效降低有害金属在土壤中的迁移性。 因巴 氏芽孢杆菌相比于其他菌株具有更高的脲酶活性， 因此， MICP技术使用的主要菌种是巴氏 芽孢杆菌。 在该技术的土壤修复应用中， 目前主要应用方法是将菌剂、 尿素和氯化钙直接添 加至土壤中， 因钙离子与土壤中的金属离子具体较强的离子交换性， 因此， 直接添加氯化钙 会增加土壤中有害 金属元素的解吸， 此外， 尿素分解产生的氨会与铜离子形成络合物， 增强 其迁移性， 过多的氨也会逸散到空气 中造成二次污染， 使得该技术在土壤修复应用中大大 受限。 [0005]而且， MICP技术诱导产物为方解石型碳酸钙。 球霰石和方解石属于碳酸钙晶体 的 不同晶相， 相比于方解石， 球霰石往往具有中空或多孔结构， 微纳米的颗粒尺寸， 以及具有 较高的亲水性、 比表面积和 生物兼容性， 添加到土壤中对有害金属元素具有更强的吸 附稳 定性能。 因此， 有必要开发调控巴氏芽孢杆菌诱导产生碳酸钙晶型 由方解石转变为球霰石 的方法。 [0006]此外， 在矿区周边土壤往往存在土壤退化严重和土壤贫瘠的问题， 以致植被恢复 受限， 粮食作物减产。 在解决土壤退化的方法中， 改良剂的添加是修复退化土壤、 快速改善 土壤环境的有效举措之一。 但向土壤中添加单一的材料往往不具备实现双重或多重的修复 改良效果， 需要添加多种 材料才能达到目的。 生物炭作为一种土壤修复改良剂被广泛应用 在重金属污染土壤的修复和改良中， 但因生物炭会提高土壤pH， 以致难以在西北地区的碱 性土壤推广应用。 磷酸铵镁作为一种肥料， 添加到土壤中可提高土壤的肥力， 促进植物的生 长。 基于上述， 本发明的思路是采用MICP技术诱导产生碳酸钙， 通过添加生物表 面活性剂来说　明　书 1/6 页 3 CN 115491207 A 3