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随着工业化进程的不断加快，土壤污染问题逐渐凸显，尤其是重金属污染问题尤为严重，因此重金属的污染问题受到了研究者的广泛关注。微生物修复技术因其具备清洁、经济、安全等诸多优点，目前已经成为重金属污染土壤修复的研究热点，然而传统的游离微生物修复技术存在微生物活性较低，密度较小，对重污染土壤环境适应能力较差等缺点。
本文从铅锌矿污染土壤中挑选出一株抗铅且具备高效解磷能力的解磷菌20-3，以小麦秸秆、玉米芯、木屑和活性污泥热解制备的生物炭为固定化载体制备固定化微生物，通过测定不同固定化微生物对铅的吸附能力筛选出最佳的固定化载体，同时利用盆栽试验研究了固定化微生物对铅污染土壤的修复作用、土壤酶活性和土壤理化性质的影响，并初步探究了固定化微生物对铅污染土壤的修复机理。
对解磷菌20-3经16SrDNA分析鉴定和菌株形态分析确定该菌株为醋酸钙不动杆菌（Acinetobactercalcoaceticus）。菌株20-3培养第8天的解磷能力可以达到最高，其解磷能力为531.28mg/L，pH为5.01，通过相关性分析发现，解磷菌20-3的解磷能力与培养液的pH存在极显著负相关性（r=-0.994，P＜0.01）。探究解磷菌20-3对抗生素的敏感性发现，20-3对青霉素和氯霉素表现出很强的耐药性。
随后对生物炭的理化性质及FTIR、XRD和SEM分析发现，随着热解温度的不断升高，生物炭的产率呈下降趋势，灰分则逐渐升高，而pH也逐渐升高，同时生物炭的pH范围为7.27~10.07，总体偏碱性；生物炭的FTIR分析发现，小麦秸秆生物炭较玉米芯生物炭、木屑生物炭和活性污泥生物炭的表面官能团更为丰富，且小麦秸秆生物炭的芳香化程度随温度升高而增加；生物炭的XRD分析发现，随着热解温度的升高，生物炭中Al2O3、SiO2和Si等含量会逐渐增加，即生物炭的灰分与生物炭的热解温度呈正相关；生物炭的SEM分析发现，随着热解温度的升高，小麦秸秆生物炭的微孔逐渐发展，孔壁变薄，孔隙结构更为发达。
通过不同固定化微生物对铅的吸附能力筛选出最佳的固定化载体，并通过单因素实验对固定化时间、生物炭添加量、溶液pH和固定化温度等条件进行优化，同时研究了重金属浓度和吸附时间对固定化微生物吸附Pb2+的影响。结果表明：用700℃制备的小麦秸秆生物炭（WS700）制备的固定化微生物（IBWS700）对Pb2+平衡吸附量最高，可达89.39mg/g；最佳的IBWS700制备条件为：生物炭添加量为0.2g，pH为8，置于30℃的摇床中固定18h，在此条件下制备的IBWS700对Pb2+的平衡吸附量可以达到94.71mg/g；IBWS700对Pb2+的吸附与准二级吸附动力学模型相吻合，由颗粒内扩散方程可以得出IBWS700对Pb2+的吸附是由外扩散和内扩散共同控制的；IBWS700对Pb2+的吸附符合Langumir等温吸附模型。
对盆栽实验的研究发现，IBWS700的添加可以明显提高土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性，表明固定化微生物能够显著改善土壤的微生物群落结构和土壤酶活性，同时随着重金属浓度的增加，从总体上来看会抑制土壤酶活性，导致土壤酶活性的降低，同时固定化微生物的添加能够显著提高土壤速效磷、速效钾、有机质以及阳离子交换量的含量，提高土壤肥力水平，改善土壤环境。
通过对IBWS700修复铅污染土壤的修复机理初步探究发现，本研究所用的固定化微生物修复铅污染土壤的修复机理主要包括了吸附作用和沉淀作用两个部分。吸附作用主要是通过生物炭以及微生物对铅的吸附作用，沉淀作用主要是通过解磷菌对土壤中的难溶磷酸盐的溶解作用分解成的可溶性磷酸根离子，磷酸根离子与土壤中的铅发生化学反应生成磷酸铅矿等物质，从而降低土壤中可溶性铅的含量，达到修复铅污染土壤的作用。
本文从铅锌矿污染土壤中挑选出一株抗铅且具备高效解磷能力的解磷菌20-3，以小麦秸秆、玉米芯、木屑和活性污泥热解制备的生物炭为固定化载体制备固定化微生物，通过测定不同固定化微生物对铅的吸附能力筛选出最佳的固定化载体，同时利用盆栽试验研究了固定化微生物对铅污染土壤的修复作用、土壤酶活性和土壤理化性质的影响，并初步探究了固定化微生物对铅污染土壤的修复机理。
对解磷菌20-3经16SrDNA分析鉴定和菌株形态分析确定该菌株为醋酸钙不动杆菌（Acinetobactercalcoaceticus）。菌株20-3培养第8天的解磷能力可以达到最高，其解磷能力为531.28mg/L，pH为5.01，通过相关性分析发现，解磷菌20-3的解磷能力与培养液的pH存在极显著负相关性（r=-0.994，P＜0.01）。探究解磷菌20-3对抗生素的敏感性发现，20-3对青霉素和氯霉素表现出很强的耐药性。
随后对生物炭的理化性质及FTIR、XRD和SEM分析发现，随着热解温度的不断升高，生物炭的产率呈下降趋势，灰分则逐渐升高，而pH也逐渐升高，同时生物炭的pH范围为7.27~10.07，总体偏碱性；生物炭的FTIR分析发现，小麦秸秆生物炭较玉米芯生物炭、木屑生物炭和活性污泥生物炭的表面官能团更为丰富，且小麦秸秆生物炭的芳香化程度随温度升高而增加；生物炭的XRD分析发现，随着热解温度的升高，生物炭中Al2O3、SiO2和Si等含量会逐渐增加，即生物炭的灰分与生物炭的热解温度呈正相关；生物炭的SEM分析发现，随着热解温度的升高，小麦秸秆生物炭的微孔逐渐发展，孔壁变薄，孔隙结构更为发达。
通过不同固定化微生物对铅的吸附能力筛选出最佳的固定化载体，并通过单因素实验对固定化时间、生物炭添加量、溶液pH和固定化温度等条件进行优化，同时研究了重金属浓度和吸附时间对固定化微生物吸附Pb2+的影响。结果表明：用700℃制备的小麦秸秆生物炭（WS700）制备的固定化微生物（IBWS700）对Pb2+平衡吸附量最高，可达89.39mg/g；最佳的IBWS700制备条件为：生物炭添加量为0.2g，pH为8，置于30℃的摇床中固定18h，在此条件下制备的IBWS700对Pb2+的平衡吸附量可以达到94.71mg/g；IBWS700对Pb2+的吸附与准二级吸附动力学模型相吻合，由颗粒内扩散方程可以得出IBWS700对Pb2+的吸附是由外扩散和内扩散共同控制的；IBWS700对Pb2+的吸附符合Langumir等温吸附模型。
对盆栽实验的研究发现，IBWS700的添加可以明显提高土壤碱性磷酸酶、蔗糖酶、脲酶、过氧化氢酶和纤维素酶活性，表明固定化微生物能够显著改善土壤的微生物群落结构和土壤酶活性，同时随着重金属浓度的增加，从总体上来看会抑制土壤酶活性，导致土壤酶活性的降低，同时固定化微生物的添加能够显著提高土壤速效磷、速效钾、有机质以及阳离子交换量的含量，提高土壤肥力水平，改善土壤环境。
通过对IBWS700修复铅污染土壤的修复机理初步探究发现，本研究所用的固定化微生物修复铅污染土壤的修复机理主要包括了吸附作用和沉淀作用两个部分。吸附作用主要是通过生物炭以及微生物对铅的吸附作用，沉淀作用主要是通过解磷菌对土壤中的难溶磷酸盐的溶解作用分解成的可溶性磷酸根离子，磷酸根离子与土壤中的铅发生化学反应生成磷酸铅矿等物质，从而降低土壤中可溶性铅的含量，达到修复铅污染土壤的作用。