微生物菌株及其筛选方法与在处理重金属污染土壤中的应用技术

本发明专利技术公开了处理重金属污染土壤用微生物菌株及其筛选方法与应用；筛选的微生物菌株为枯草芽孢杆菌，保藏编号为CCTCC NO:M 2017830。将该微生物菌株接种于培养基中，培养至对数生长期，获得菌液；将菌液加入重金属污染土壤中，混合均匀，完成重金属污染土壤的处理；或将菌液真空冷冻干燥后加入土壤，混合均匀，完成重金属污染土壤的处理；通过钝化作用将镉和铜固定在污染土壤中，降低镉的生物有效性，减少植物对其吸收利用，从而达到修复土壤的目的。

【技术实现步骤摘要】
微生物菌株及其筛选方法与在处理重金属污染土壤中的应用
本专利技术涉及微生物领域，是设计一种修复重金属污染土壤的微生物菌株及其筛选方法和应用。
技术介绍
根据2014年《全国土壤污染状况调查公报》显示，我国土壤环境状况总体不容乐观。工矿业、农业等人为活动以及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％，污染类型以无机型为主。其中镉污染物点位超标率为8种无机污染物之首，占7.0％，不同程度污染点位比例分别为：轻微5.2％、轻度0.8％、中度0.5％、重度0.5％。镉污染物含量分布呈现从西北到东南、东北到西南方向逐渐升高的态势。镉是人体非必需的微量元素，具有较强的致癌致畸及致突变作用，会对人体会产生较大的危害。镉一般通过呼吸系统和消化系统进入人体，在人体内半衰期达20～30a。镉对人体的毒害分为急性毒害和慢性毒害两种，镉的急性毒害主要表现为肺损害、胃肠刺激反应、全身疲乏、肌肉酸痛和虚脱等；慢性毒害主要表现为对骨骼、肝脏肾脏、免疫系统、遗传等的系列损伤，并诱发多种癌症。我国土壤镉背景值为0.097mg/kg，远低于世界平均水平。人类工农业生产活动直接或间接地将镉排到环境当中是土壤镉污染的主要途径，将其细分主要有四种方式：大气镉沉降、施肥不当、污水灌溉、金属矿山酸性废水污染。为了有效利用现有的土地资源、减少镉等重金属对人体造成危害，需要采取有效的治理措施，修复受污染的土壤。当前针对镉污染土壤的治理方法主要可以分为物理方法、化学方法和生物方法等。物理方法需要耗费大量人力物力，且移除的污染土壤又易引起二次污染。化学方法则易再度活化重金属，生物方法也具有一定局限性，在实地修复中并没有很好的成功案例。因此。寻找一种节能高效，经济环保的修复措施至关重要。近年来，由于含铜矿产的开采、冶炼厂三废的排放、含铜杀菌剂的长期大量使用和城市污泥的堆肥利用，使土壤含铜量达到原始土壤的几倍甚至几十倍，远远超出了土壤环境的承载力，对植物、动物和土壤微生物产生危害，严重威胁到生态系统的稳定和人类的安全。因此，土壤中铜的污染也逐渐引起了人们的重视。铜是植物必需的微量元素，它在调整蛋白质构成、参与光合电子转移、线粒体的呼吸作用和细胞壁的新陈代谢等方面起着重要作用。但过量的铜会对植物产生毒害作用，当土壤中的铜浓度达到某一阈值时，植物的生长发育受阻，严重的可造成植物死亡。土壤微生物在土壤生态系统物质循环与养分转化过程中起着十分重要的作用。一方面微生物可通过多种方式影响重金属的活动性，使重金属在其活动相和非活动相之间转化，从而影响重金属的生物有效性；另一方面微生物能吸附和转化重金属及其化合物。但当铜等重金属的浓度超过一定限度时，土壤微生物数量和种群结构发生改变，微生物的生长代谢受到抑制，甚至死亡。土壤中酶的活性是衡量土壤质量变化的重要指标之一。重金属通过破坏酶的活性位点和空间结构，导致土壤中酶的活性下降；也可以通过抑制微生物的生长、繁殖，减少微生物体内酶的合成和分泌，最终使单位土壤中酶的活性降低。与Cu污染关系密切的土壤酶有脲酶、硝酸还原酶、过氧化氢酶、纤维素酶、磷酸酶、水解酶等。土壤酶活性与重金属之间的关系，受土壤有机质、黏粒等含量的高低及它们对土壤酶的保护容量和对重金属缓冲容量的大小等因素的影响。重金属污染土壤的修复方法有2大类：物理化学修复和生物修复。物理化学修复包括客土法、化学固化、电动修复、土壤淋洗等，这些技术不仅非常昂贵，难以大规律改良，而且常导致土壤结构破坏、土壤生物活性下降和土壤肥力退化。近年来污染，国内外学者在土壤Cu污染领域做了很多工作，并取得了许多重要成果，特别是在Cu污染修复方面取得了可喜的成绩。但总的看来，许多方面的工作还有待进一步研究。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一微生物菌株及其筛选方法与其在处理重金属污染土壤中的应用，所获得的微生物菌株对土壤中的重金属镉和重金属铜具有较强的钝化作用以及耐受作用，通过钝化作用将镉和铜固定在污染土壤中，降低镉的生物有效性，减少植物对其吸收利用，从而达到修复土壤的目的。为了实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种微生物菌株，为芽孢杆菌，已于2017年12月25日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCCNO:M2017830；保藏地址为中国武汉，武汉大学，命名为芽孢杆菌NiuH(Bacillussp.NiuH)。本专利技术还公开了上述微生物菌株的筛选方法，包括以下步骤：(1)将镉和铜共同污染的土壤与牛肉膏蛋白胨液体培养基振荡混合，获得土壤混合液；然后将土壤混合液离心，得到上清液；(2)将步骤(1)得到的上清液接种到含有镉和铜的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，经过复数次培养、离心、取上清液，获得菌液；然后将菌液在牛肉膏蛋白胨液体培养基上进行平板划线，分离出单菌落；(3)取步骤(3)获得的单菌落制成菌悬液，离心后取上清液，将上清液梯度稀释后涂布于含有镉和铜的牛肉膏蛋白胨固体培养基上，在28～30℃培养3～4天，比较菌株的生长状况，从中筛选出目标微生物菌株。上述技术方案中，步骤(1)中，所述振荡混合在玻璃珠存在下进行，振荡混合的温度为28～30℃，速度为160～170rpm；步骤(2)中，所述复数次为3～5次，所述培养为在28～30℃下振荡培养，所述含有镉的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，Cd2+的含量为100mg/L，Cu2+的含量为50mg/L，步骤(2)首先在28～30℃下振荡培养，培养完成后离心，然后取上清液转移接种至另一个含有镉的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，在28～30℃下振荡培养，重复上述转移接种的操作3～5次，通过富集培养的方式，对微生物菌株进行驯化，驯化完成后获得的菌液在牛肉膏蛋白胨液体培养基上进行平板划线，分离出单菌落。上述技术方案中，所述牛肉膏蛋白胨液体培养基的pH为7.4～7.6，包括以下质量百分数的组分：1％蛋白胨、0.3～0.6％牛肉浸膏、0.5％氯化钠、其余为蒸馏水；所述牛肉膏蛋白胨固体培养基的pH为7.4～7.6，包括以下质量百分数的组分：1％蛋白胨、0.3～0.6％牛肉浸膏、0.5％氯化钠、1.5～2.5％琼脂、其余为蒸馏水。优选的，所述牛肉膏蛋白胨液体培养基包括以下质量百分数的组分：1％蛋白胨、0.5％牛肉浸膏、0.5％氯化钠、其余为蒸馏水；所述牛肉膏蛋白胨固体培养基包括以下质量百分数的组分：1％蛋白胨、0.5％牛肉浸膏、0.5％氯化钠、1.5％琼脂、其余为蒸馏水。上述技术方案中，步骤(3)中，将上清液分别稀释为10-1、10-2、10-3、10-4、10-5、10-6、10-7、10-8，然后将不同浓度梯度的上清液分别涂布于含有镉和铜的牛肉膏蛋白胨固体培养基上，在28～30℃培养3～4d；选取在稀释10-6倍数时易于菌株单独分离、在含有100mg/LCd2+和50mg/LCu2+牛肉膏蛋白胨固体培养基上能正常生长的菌株划线分离，得到目标微生物菌株；所述含有镉和铜的牛肉膏蛋白胨固体培养基为20mg/LCd2+以及10mg/LCu2+的牛肉膏蛋白胨固体培养基、含有40mg/LCd2+以及20mg/LCu2+的牛肉膏蛋白胨固体培养基、含有60mg/LCd2+以及30mg/LCu2+的牛肉膏蛋白胨固体培养基、含有80mg/LCd2+以及40mg/本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微生物菌株，其特征在于：所述微生物菌株为苏云金芽孢杆菌，保藏编号为CCTCC NO:M 2017830。

【技术特征摘要】
1.一种微生物菌株，其特征在于：所述微生物菌株为苏云金芽孢杆菌，保藏编号为CCTCCNO:M2017830。2.权利要求1所述微生物菌株在重金属污染土壤处理或制备重金属污染土壤处理试剂中的应用。3.一种重金属污染土壤处理试剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，将权利要求1所述微生物菌株接种于培养基中，培养至对数生长期，获得菌液为重金属污染土壤处理试剂；或将权利要求1所述微生物菌株接种于培养基中，培养至对数生长期，获得菌液，将菌液真空冷冻干燥后制备重金属污染土壤处理试剂。4.一种重金属污染土壤的处理方法，其特征在于：将权利要求1所述微生物菌株接种于培养基中，培养至对数生长期，获得菌液；将菌液加入重金属污染土壤中，混合均匀，完成重金属污染土壤的处理；或将菌液真空冷冻干燥后加入土壤，混合均匀，完成重金属污染土壤的处理。5.根据权利要求3或者4所述的方法，其特征在于：所述培养基为牛肉膏蛋白胨固体培养基或者牛肉膏蛋白胨液体培养基；所述重金属为镉和铜。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于：所述牛肉膏蛋白胨液体培养基的pH为7.4~7.6，包括以下质量百分数的组分：1%蛋白胨、0.3~0.6%牛肉浸膏、0.5%氯化钠、其余为蒸馏水；所述牛肉膏蛋白胨固体培养基的pH为7.4~7.6，包括以下质量百分数的组分：1%蛋白胨、0.3~0.6%牛肉浸膏、0.5%氯化钠、1.5~2.5%琼脂、其余为蒸馏水。7.权利要求1所述微生物菌株的筛选方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）将镉和铜共同污染的土壤与牛肉膏蛋白胨液体培养基振荡混合，获得土壤混合液；然后将土壤混合液离心，得到上清液；（2）将步骤（1）得到的上清液接种到含有镉和铜的牛肉膏蛋白胨液体培养基中，经过复数次培养、离心、取上清液，获得菌液；然后将菌液在牛肉膏蛋白胨液体培养基上进行平板划线，分离出单菌落；（3）取步骤（3）获得的单菌落制成菌悬液，离心后取上清液，将上清液梯度稀释后涂布于含有镉和...

【专利技术属性】
技术研发人员：王佳斌，蔡慧，贺志刚，程刚，
申请(专利权)人：苏州中益世纪生态环境设计研究有限公司，苏州逸凡特环境修复有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32