一种固化重金属的粪产碱杆菌及其应用制造技术

本发明专利技术涉及一种固化重金属的粪产碱杆菌及其应用，属于微生物技术领域。本发明专利技术的粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis），已于保藏在中国微生物菌种保藏中心，保藏号为CGMCC No.16874。本发明专利技术还公开了利用上述粪产碱杆菌CGMCC No.16874生产脲酶，并且利用尿素作为底物生成碳酸根离子，固化重金属离子，能够在含有高浓度的重金属土壤环境中生长，转化重金属成化合物。本发明专利技术方法与其他化学方法修复重金属污染土壤相比，经济层面具有费用低、效率高，本身对环境影响小；设备层面具备对技术及设备要求低等优势；较其他化学法修复法而言，具备修复周期短、见效快和耗力小的优势，可大规模用来修复重金属污染土壤，保护生态环境。

【技术实现步骤摘要】
一种固化重金属的粪产碱杆菌及其应用
本专利技术属于微生物发酵
，具体涉及一种固化重金属的粪产碱杆菌及其在修复重金属土壤中的应用。
技术介绍
随着当今社会的发展、工业的进步，经济发展的速度越来越快，同时对环境的污染也日益加剧。有些污染物中含有多种重金属，这些重金属可以通过很多的途径进入到土壤，土壤上生长的各种作物又会通过食物链循环，最终通过各种食物进入人体，从而危害人类的身体健康。因此，如何治理土壤重金属污染成为当务之急。治理土壤重金属的办法有物理化学方法和生物法。物理化学方法包括：化学固化，土壤淋洗和非毒性化改良剂法等。虽能达到一定的效果，但因为其成本昂贵，操作复杂，而且还会破坏土壤结构以及土著微生物，也可能造成二次污染而难以推广，对于大区域低浓度有害的重金属污染更难以处理，所以都没有成为理想的修复措施。近年来，重金属污染生物修复技术逐渐兴起。生物修复技术是利用土壤中天然微生物资源，或人为地投加菌株，利用微生物的金属修复机理：生物吸附、酸解作用、细胞代谢、氧化还原和植物吸收等。目前国内外对治理土壤中重金属污染的酸解作用途径主要固化作用和活化作用。一般利用微生物菌株，在生物酶化作用下将底物尿素分解产生的碳酸根，矿化固结土壤中的有效态的重金属，使其由活化态转变为稳定态，转变为较稳定的碳酸盐，减少土壤中重金属的迁移率。目前，用于微生物修复土壤的菌株有恶臭假单胞菌(Pseudomonasputida)、酵母菌(Yeast)、短波单胞菌(Pseudomonas)、荧光假单胞菌(Pseudomonasfluorescens)、枯草芽孢杆菌(Bacillussubtilis)等。现有技术中的菌株主要针对Pb2+/、Zn2+、Cu2+/重金属离子进行修复，但对于重金属Cd2+、As3离子的修复没有报道，主要是由于菌株适应性差、产脲酶低、生长过缓等问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可固化重金属的粪产碱杆菌，以及这种粪产碱杆菌在修复土壤保护环境中的应用。该菌株能够生产脲酶，并且在尿素的底物作用下，能够高效的固定土壤环境中的重金属，并且具有对环境影响小，修复费用低且对技术设备要求都低等特点。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种固化重金属的粪产碱杆菌，所述菌株的分类命名为粪产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis)FC-33093，已于2018年12月3日保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，中国科学院微生物研究所，保藏号为CGMCCNo.16874。本专利技术所述菌株是从如下方法得到：从南京市工业区周边采集的重金属污染的土壤样品中分离出四株粪产碱细菌在37℃培养48h后，测定生物量和脲酶活性，得到一株活性最强活力最旺盛的菌株，命名为Y-1，作为优势菌株。将Y-1进行培养，并且按照稀释涂布法稀释至107/mL，取菌液0.1mL均匀涂于无菌的空平板中，待风干后进行N+离子束注入，N+离子束注入剂量为(80、125、170、215、260)×2.6×1013N+/cm2，N+离子束注入能量为15keV。辐照结束后用1mL无菌水洗涤细胞，按10倍稀释法稀释后涂入平板培养基，37℃倒置培养48h，待挑取单菌落，摇瓶检测，筛选出其中脲酶活性最强及酶活耐受pH能力最强的那一株菌株，命名为粪产碱杆菌FC-33093。所述的粪产碱杆菌FC-33093培养条件为：碳源为葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、麦芽糊精、β-环糊精等材料；氮源为酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、尿素、硫酸铵等材料；生长的最适温度范围为30～45℃，pH为6.5～8.5，培养过程中可添加磷酸二氢铵、氯化钙、硫酸镁等。所述的粪产碱杆菌菌株的主要形态特征和生理生化性质为：粪产碱杆菌菌落边缘不规则，菌落细小。在显微镜下呈现短杆状，或弧线形，无荚膜，成对或列状排列；革兰氏染色为阴性。其中某些菌株能产生特征性的水果味并使血平板成绿色。所述的粪产碱杆菌能够发酵生产脲酶，脲酶活性强且能耐受高pH环境，例如该酶在pH＝8条件下，酶活最高可达0.53±0.02ug/h/104cell。所述的粪产碱杆菌在固化重金属中的应用。所述粪产碱杆菌在修复被重金属污染的土壤中的应用。将粪产碱杆菌菌株FC-33093活化，在30～45℃下发酵培养24～72h，然后将发酵液中添加40～160g/L的尿素加入到待修复的被重金属污染的土壤中进行固化修复，通过发酵液中发酵得到的脲酶，脲酶将加入的尿素分解产生的碳酸根，矿化固结土壤中的有效态的重金属，使其由活化态转变为稳定态，转变为较稳定的碳酸盐，减少土壤中重金属的迁移率，对污染土壤中游离的重金属离子进行固化，从而达到降解效果。本专利技术的菌株适用于所有的含有的重金属离子土壤的修复。具体包括如下步骤：1)种子培养：从活化的平板上挑取满满一环菌接入液态种子培养基，30～45℃培养24～72h。2)其中步骤1)中液态种子培养基为碳源10～48g/L，氮源10～36g/L，无机盐为1～9g/L，pH6.5～8.5。所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、麦芽糊精、β-环糊精中的至少一种。所述的氮源为酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、尿素、硫酸铵中的至少一种。所述的无机盐为磷酸盐、钾盐、钙盐、镁盐中的任意一种或者几种的组合，其中，种子液培养基的装液量为100mL/500mL。待种子液生长好，按照接种量为5％转接至发酵培养基中进行培养。最佳发酵生产方式：在37℃下发酵36h，在发酵过程中，通气比为3.0v/vm、搅拌250rpm。所述的发酵培养基为：碳源10～48g/L，氮源10～36g/L，无机盐为1～9g/L，pH6.5～8.5。所述的碳源为葡萄糖、蔗糖、可溶性淀粉、麦芽糊精、β-环糊精中的至少一种；所述的氮源为酵母粉、牛肉膏、蛋白胨、尿素、硫酸铵中的至少一种；所述无机盐为磷酸盐、钾盐、钙盐、镁盐中的任意一种或者几种的组合。所述的发酵培养基优选为：葡萄糖20g/L，酵母粉18g/L，磷酸二氢铵4.2g/L，氯化钙3.1g/L，尿素10g/L，无水硫酸镁3.5g/L，其余为水，pH＝7.8。本专利技术粪产碱杆菌菌株FC-33093是基于生物矿化原理，利用粪产碱杆菌菌株FC-33093发酵得到的脲酶，将尿素分解成碳酸根离子，固结重金属离子，使其由可提取态转变为较稳定的碳酸盐矿物态，达到修复污染土壤的目的。采用该技术修复重金属污染土壤不仅能够将滞留的重金属污染物快速降解，或降低重金属毒性，减少污染现场污染物的浓度，同时还具有费用低、对环境影响小、效率高、对技术及设备要求较低等优点。有益效果：本专利技术与现有技术相比具有一下优势：1)与化学修复重金属污染的土壤的方法具有费用低、效率高，本身对环境影响小，对技术及设备要求低等优势；2)其他植物类生物修复法也具有周期短、见效快和耗力小的优势，同时降低环境污染。3)与其他菌种相比，本专利技术的粪产碱杆菌具备高产脲酶的能力，能够在高浓度的重金属土壤中，以尿素为底物，进行土壤快速修复。具体实施方式：下面的实施例可以使本领域技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。实施例1粪产碱杆菌(Alcaligenesfaecalis)FC-33093的诱变筛选从南京市工业区周边采集的重金属污染的土本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固化重金属的粪产碱杆菌，其分类命名为：粪产碱杆菌（

【技术特征摘要】
1.一种固化重金属的粪产碱杆菌，其分类命名为：粪产碱杆菌（Alcaligenesfaecalis）FC-33093，已保藏于中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心，保藏号为CGMCCNo.16874。2.根据权利要求1所述的固化重金属的粪产碱杆菌，其特征在于，该粪产碱杆菌生产脲酶，所述脲酶酶活在pH=8时最佳。3.权利要求1所述的固化重金属的粪产碱杆菌在修复被重金属污染的土壤中的应用。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，将粪产碱杆菌菌株FC-33093活化，在30~45℃下发酵培养24~72h，然后在发酵液中添加40~160g/L的尿素加入到待修复的被重金属污染的土壤中，固化土壤中的重金属；其中，发酵培养基为：碳源10~48g/L，氮源10~36g/L，无机盐为1~9...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝宁，程瑜，杨正，胡建，杨晋炜，郭格格，
申请(专利权)人：南京工业大学，江苏省有色金属华东地质勘查局地球化学勘查与海洋地质调查研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32