技术领域
[0001] 本发明涉及土壤改良技术领域，特别涉及一种土壤修复改良剂及其制备方法。
相关背景技术
[0002] 微塑料的来源多元，包括农膜、肥料、污水处理厂排放的污泥、大气沉降、轮胎磨损等，随着塑料制品的广泛使用，土壤微塑料污染已成为全球性的环境问题，这些来源的复杂性增加了治理的难度。微塑料是指直径小于5毫米的塑料颗粒，塑料在土壤中具有较强的迁移性，它们在自然环境中难以降解，能够长期存在于土壤中，能够穿过作物根系并在作物器官中积累，甚至通过食物链对生态系统和人类健康造成潜在威胁；微塑料表面容易吸附土壤中的重金属和其他有机污染物，形成复合污染，增加了治理的复杂性，尽管已有一些微塑料的治理技术，目前，针对土壤微塑料污染的治理方法主要包括物理法、化学法和生物法。物理法如筛分、冲洗等，虽然能去除部分微塑料，但成本高昂，且对土壤结构破坏大。化学法如使用氧化剂降解微塑料，但可能引入新的污染物，且对土壤生态系统造成二次伤害。生物法则是利用微生物降解微塑料，但传统的生物降解技术效率较低，难以满足大规模应用的需求。
具体实施方式
[0025] 为了更好理解本发明技术内容，下面提供具体实施例，对本发明做进一步的说明。
[0026] 本发明实施例所用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
[0027] 本发明实施例所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0028] 实施例1
[0029] 一种土壤修复改良剂：包括以下重量份原料：捕捉剂40份、富硒生物活性菌12份、光催化剂30份、腐殖酸3份、胡敏酸3份、保水营养剂6份、pH调节剂1份、水18份；所述捕捉剂为活性炭；所述pH调节剂为氢氧化钙；
[0030] 所述富硒生物活性菌是将浓度为8μg/mL的亚硒酸钠溶液接入含复合活性菌培养基中，复合活性菌为质量比为12:8:2的血色红假单胞菌和产甲烷古菌和纳豆菌，保持活菌7
数＞1×10cfu/g，在温度25℃，光照2000lux下培养20h，通过离心收集菌体，得到富硒生物活性菌，
[0031] 所述光催化剂为质量比为3.5:1.3的氧化钛纳米粒子、氯氧化铋纳米粒子混合制得；
[0032] 所述保水营养剂为体积比3:15的聚丙烯酰胺‑膨润土复合物；
[0033] 实施例2
[0034] 一种土壤修复改良剂：包括以下重量份原料：捕捉剂80份、富硒生物活性菌22份、光催化剂60份、腐殖酸8份、胡敏酸8份、保水营养剂12份、pH调节剂3份、水25份；所述捕捉剂为石墨烯；pH调节剂为氢氧化钙；
[0035] 所述富硒生物活性菌是将浓度为12μg/mL的亚硒酸钠溶液接入含复合活性菌培养基中，复合活性菌为质量比为25:10:7的血色红假单胞菌和产甲烷古菌和纳豆菌，保持活菌7
数＞1×10cfu/g，在温度28℃，光照3000lux下培养24h，通过离心收集菌体，得到富硒生物活性菌，
[0036] 所述光催化剂为质量比为8.5:3.8的氧化钛纳米粒子、氯氧化铋纳米粒子混合制得；
[0037] 所述保水营养剂为体积比7:15的聚丙烯酸盐‑珍珠岩复合物；
[0038] 实施例3
[0039] 一种土壤修复改良剂：包括以下重量份原料：捕捉剂60份、富硒生物活性菌18份、光催化剂50份、腐殖酸5份、胡敏酸5份、保水营养剂9份、pH调节剂2份、水22份；
[0040] 所述捕捉剂为多孔聚苯乙烯；pH调节剂为氢氧化钙；
[0041] 所述富硒生物活性菌是将浓度为10μg/mL的亚硒酸钠溶液接入含复合活性菌培养基中，复合活性菌为质量比为20:9:5的血色红假单胞菌和产甲烷古菌和纳豆菌，保持活菌7
数＞1×10cfu/g，在温度27℃，光照3000lux下培养22h，通过离心收集菌体，得到富硒生物活性菌，
[0042] 所述光催化剂为质量比为5.5:2.5的氧化钛纳米粒子、氯氧化铋纳米粒子混合制得；
[0043] 所述保水营养剂为体积比5:15的丙烯酸钾‑硅藻土复合物；
[0044] 上述实施例1‑3采用以下制备方法：
[0045] S1、捕捉剂改性：将捕捉剂制成孔径0.1‑1μm的球形、柱形或不规则形0.3‑0.5mm粒径颗粒，与光催化剂在超声功率为300W、频率100kHz下超声混合3h，混合过程使用电子束辐照杂化，电子束辐照辐照能量为2MeV，电子束束流为20mA，电子束辐照剂量为300KGy，辐照时间60min，得到改性后的捕捉剂，
[0046] S2、一次混合：将富硒生物活性菌制成浓度为50cfu/mL的菌悬液，将改性后的捕捉剂浸泡在菌悬液中，捕捉剂和菌悬液的质量体积比为15:20，在温度22℃下静置18h，得到混料I，备用；
[0047] S3、二次混合：将腐殖酸、胡敏酸和保水营养剂混合，在500rpm下搅拌混合均匀，得到混料II；
[0048] S4、将上述混料I和混料II混合加入pH调节剂和水，继续搅拌均匀，干燥，得到土壤修复改良剂。
[0049] 实施例4
[0050] 一种土壤修复改良剂：包括以下重量份原料：捕捉剂60份、富硒生物活性菌18份、光催化剂50份、腐殖酸5份、胡敏酸5份、保水营养剂9份、pH调节剂2份、水22份；
[0051] 所述捕捉剂为多孔聚苯乙烯；pH调节剂为氢氧化钙；
[0052] 所述富硒生物活性菌是将浓度为10μg/mL的亚硒酸钠溶液接入含复合活性菌培养基中，复合活性菌为质量比为20:9:5的血色红假单胞菌和产甲烷古菌和纳豆菌，保持活菌7
数＞1×10cfu/g，在温度27℃，光照3000lux下培养22h，通过离心收集菌体，得到富硒生物活性菌，
[0053] 所述光催化剂为质量比为5.5:2.5的氧化钛纳米粒子、氯氧化铋纳米粒子混合制得；
[0054] 所述保水营养剂为体积比5:15的丙烯酸钾‑硅藻土复合物；
[0055] 上述实施例4采用以下制备方法：
[0056] S1、捕捉剂改性：将捕捉剂制成孔径0.1‑1μm的球形、柱形或不规则形0.3‑0.5mm粒径颗粒，与光催化剂在超声功率为250W、频率95kHz下超声混合2h，混合过程使用电子束辐照杂化，电子束辐照辐照能量为1‑3MeV，电子束束流为10mA，电子束辐照剂量为100KGy，辐照时间40min，得到改性后的捕捉剂，
[0057] S2、一次混合：将富硒生物活性菌制成浓度为20cfu/mL的菌悬液，将改性后的捕捉剂浸泡在菌悬液中，捕捉剂和菌悬液的质量体积比为12:20，在温度20℃下静置12h，得到混料I，备用；
[0058] S3、二次混合：将腐殖酸、胡敏酸和保水营养剂混合，在400rpm下搅拌混合均匀，得到混料II；
[0059] S4、将上述混料I和混料II混合加入pH调节剂和水，继续搅拌均匀，干燥，得到土壤修复改良剂。
[0060] 实施例5
[0061] 一种土壤修复改良剂：包括以下重量份原料：捕捉剂60份、富硒生物活性菌18份、光催化剂50份、腐殖酸5份、胡敏酸5份、保水营养剂9份、pH调节剂2份、水22份；
[0062] 所述捕捉剂为多孔聚苯乙烯；pH调节剂为氢氧化钙；
[0063] 所述富硒生物活性菌是将浓度为10μg/mL的亚硒酸钠溶液接入含复合活性菌培养基中，复合活性菌为质量比为20:9:5的血色红假单胞菌和产甲烷古菌和纳豆菌，保持活菌7
数＞1×10cfu/g，在温度27℃，光照3000lux下培养22h，通过离心收集菌体，得到富硒生物活性菌，
[0064] 所述光催化剂为质量比为5.5:2.5的氧化钛纳米粒子、氯氧化铋纳米粒子混合制得；
[0065] 所述保水营养剂为体积比5:15的丙烯酸钾‑硅藻土复合物；
[0066] 上述实施例5采用以下制备方法：
[0067] S1、捕捉剂改性：将捕捉剂制成孔径0.1‑1μm的球形、柱形或不规则形0.3‑0.5mm粒径颗粒，与光催化剂在超声功率为350W、频率105kHz下超声混合4h，混合过程使用电子束辐照杂化，电子束辐照辐照能量为3MeV，电子束束流为30mA，电子束辐照剂量为500KGy，辐照时间90min，得到改性后的捕捉剂，
[0068] S2、一次混合：将富硒生物活性菌制成浓度为80cfu/mL的菌悬液，将改性后的捕捉剂浸泡在菌悬液中，捕捉剂和菌悬液的质量体积比为20:20，在温度25℃下静置24h，得到混料I，备用；
[0069] S3、二次混合：将腐殖酸、胡敏酸和保水营养剂混合，在600rpm下搅拌混合均匀，得到混料II；
[0070] S4、将上述混料I和混料II混合加入pH调节剂和水，继续搅拌均匀，干燥，得到土壤修复改良剂。
[0071] 对比例1
[0072] 本对比例与实施例3的区别在于，所述土壤修复改良剂，包括以下重量份原料：捕捉剂90份、富硒生物活性菌10份、光催化剂15份、腐殖酸10份、胡敏酸12份、保水营养剂5份、pH调节剂5份、水15份。
[0073] 对比例2
[0074] 本对比例与实施例3的区别在于，所述土壤修复改良剂，富硒生物活性菌替换为生物活性菌。
[0075] 对比例3
[0076] 本对比例与实施例3的区别在于，所述土壤修复改良剂的制备方法中，未对捕捉剂改性，具体如下：
[0077] S1、一次混合：将富硒生物活性菌制成浓度为50cfu/mL的菌悬液，将捕捉剂浸泡在菌悬液中，捕捉剂和菌悬液的质量体积比为15:20，在温度22℃下静置18h，得到混料I，备用；
[0078] S3、二次混合：将光催化剂、腐殖酸、胡敏酸和保水营养剂混合，在500rpm下搅拌混合均匀，得到混料II；
[0079] S4、将上述混料I和混料II混合加入pH调节剂和水，继续搅拌均匀，干燥，得到土壤修复改良剂。
[0080] 对比例4
[0081] 本对比例与实施例3的区别在于，所述土壤修复改良剂的制备方法中，步骤S1的捕捉剂改性过程中，未使用电子束辐照杂化，具体如下：
[0082] 捕捉剂改性：将捕捉剂制成孔径0.1‑1μm的球形、柱形或不规则形0.3‑0.5mm粒径颗粒，与光催化剂在超声功率为300W、频率100kHz下超声混合3h，得到改性后的捕捉剂。
[0083] 将上述实施例1‑5和对比例1‑4制得的改良剂与土壤以25公斤/亩的比例喷洒、掩埋在土壤中，并浇上水来促进土壤改良剂的渗透和作用，3个月后从目标区域土壤钻取0到30厘米深的表层土壤样本，通过光谱分析、热分析和质谱分析等技术确定微塑料的聚合物类型，分别测定聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)的降解效果；
[0084]
[0085]
[0086] 从上述结果比较，本发明的土壤修改改良剂有效降解土壤中的微塑料，PE的降解率为31.5‑35.4％，PP的降解率为22.5‑28.6％，PS的降解率为23.6‑25.7％，PVC的降解率为28.2‑30.4％，PET的降解率为29.1‑32.6％。
[0087] 实施例组与对比例1比较，说明本发明原料之间的配比对土壤塑料微粒具有一定的降解影响。
[0088] 实施例3与对比例2比较，加入富硒生物活性菌，选择特定的复合活性菌，能够分泌胞外酶，在活性菌代谢过程中利用硒作为辅助因子，增强酶的活性，从而提高微塑料的降解效率，同时，硒的存在能改变微塑料的表面化学性质，使其更容易被微生物降解。
[0089] 实施例3与对比例3比较，将光催化剂对捕捉剂改性后，通过将光催化剂负载到捕捉剂表面，实现捕捉剂的光催化再生，光催化剂的作用下，捕捉剂表面的光催化剂能够吸收光能，产生电子和空穴。这些电子和空穴具有强氧化性，能够将吸附在捕捉剂表面的微塑料分子进行氧化分解，从而实现对微塑料的降解。
[0090] 实施例3与对比例4比较，在捕捉剂改性过程中，通过电子束辐照技术的辐射处理和光催化剂与捕捉剂的相互作用，实现了光催化剂在捕捉剂表面的有效杂化，促进活性炭表面与光催化剂之间的化学键合，增强二者之间的相互作用，提高复合材料的稳定性和光催化效率；通过电子束辐照，光催化剂的活性位点可能得到增强，提高其氧化还原能力，加快光催化降解污染物的反应速率；同时具备吸附和光催化降解的能力。
[0091] 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。
