一种电缆细菌的大量获取方法及其在去除黑臭沉积物中硫化物的应用技术

本发明专利技术公开了一种电缆细菌的大量获取方法及其在去除黑臭沉积物中硫化物的应用。抓取水中富含硫化物的沉积物样品；将沉积物过筛去除大型生物和杂质，并将匀质化沉积物进行沉淀；用容器盛放沉积物，并置于水箱中曝气培养；用微电极系统测量沉积物pH、H2S和O2的垂直分布，以确定电缆细菌被成功富集；待电缆细菌富集后，将上覆水除去，取沉积物，置于筛子中；将装有沉积物的筛子浸没于PBS溶液中，晃动清洗；将经过清洗的筛子上的样品，再次浸没于新的PBS溶液中，重复若干次步骤f的操作；将筛子上的菌丝团冲洗至玻璃皿中；将玻璃皿置于体视显微镜下，用吸管获取菌丝团，获得电缆细菌。本发明专利技术可大量快速获取沉积物中电缆细菌，并用于科学研究和环境修复。学研究和环境修复。学研究和环境修复。

【技术实现步骤摘要】
一种电缆细菌的大量获取方法及其在去除黑臭沉积物中硫化物的应用

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[0001]本专利技术属于环境黑臭河流沉积物生物强化修复
，具体涉及一种电缆细菌的大量获取方法及其在去除黑臭沉积物中硫化物的应用。

技术介绍
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[0002]电缆细菌作为一种长线状的电活性微生物，对黑臭河流沉积物中的氮硫元素循环有重要作用。电缆细菌不仅可以直接利用引起臭味的硫化氢，还可以将引起沉积物黑色的AVS硫转化为硫酸根，并通过促进泥水界面形成氢氧化铁层保护膜来减少硫化氢向水体中的释放，从而降低硫化氢的毒性并起到长期维持生态系统稳定的作用。虽然目前在环境中观察到了一些不同种类的电缆细菌，但是由于电缆细菌不能被纯培养，并且在微生物群落中所占的相对丰度较低，因此目前对电缆细菌的研究较为局限。电缆细菌的获取目前主要是通过使用50微米的玻璃丝手动钓取的方式获得，或者用0.5cm直径的吸管洗取1
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2cm的沉积物于水中轻轻吹洗获得，此方法费时费力，得到的电缆细菌菌丝数量较低，无法满足大量的形态观察和DNA测序需求，亟需一种可以大量筛选电缆细菌的新方法。
[0003]大量获取的电缆细菌可以作为菌剂，投加入黑臭沉积物中作为一种生物强化修复技术。黑臭沉积物表现出的黑色和恶臭气味和硫化物的积累密切相关。电缆细菌可以通过其自身长达3
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7厘米的菌丝，将沉积物深层与表层相连，从而跨越空间隔离进行产电硫氧化过程，将深层(无氧区)硫化物氧化产生的电子运输到表层(有氧区)进行氧化还原反应，最终将深层酸可挥发性硫(AVS)氧化，进而达到强化沉积物原位修复的效果。因此，将电缆细菌投加到黑臭沉积物中有潜力成为一种高效的生物强化修复技术。

技术实现思路
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[0004]本专利技术的第一个目的在于提供一种大量快速获取沉积物中电缆细菌的方法，用于电缆细菌的形态学观察与DNA测序研究，以及黑臭沉积物的生物修复。
[0005]本专利技术的电缆细菌的大量获取方法，包括以下步骤：
[0006]a.取样：抓取水中富含硫化物的沉积物样品；
[0007]b.过筛：将沉积物过筛去除大型生物和杂质，并将匀质化沉积物进行沉淀；
[0008]c.培养：用容器盛放沉积物，并置于水箱中曝气培养；
[0009]d.微电极测量：用微电极系统测量沉积物pH、H2S和O2的垂直分布，以确定电缆细菌被成功富集；
[0010]e.富集样品过筛：待电缆细菌富集后，将上覆水除去，取沉积物，置于筛子中；
[0011]f.清洗：将装有沉积物的筛子浸没于PBS溶液中，晃动清洗；
[0012]g.重复清洗：将经过清洗的筛子上的样品，再次浸没于新的PBS溶液中，重复若干次步骤f的操作；
[0013]h.洗脱：将筛子上的菌丝团冲洗至玻璃皿中；
[0014]i.获取：将玻璃皿置于体视显微镜下，用吸管获取菌丝团，获得电缆细菌。
[0015]可以通过扫描电镜观察和DNA提取再次确定是否是电缆细菌。
[0016]所述的扫描电镜观察是取适量菌丝团转至3％的戊二醛溶液中固定后经过浸洗，梯度脱水，置换，冻干后进行扫描电镜观察；
[0017]所述的DNA提取：取菌丝团用PowerSoil试剂盒进行DNA提取，测序获得大量电缆细菌序列。
[0018]优选，所述的步骤b的过筛是过0.5mm孔径的筛子，所述的步骤e的筛子是0.5mm孔径的筛子，沉积物置于筛子中间。沉积物样品应堆叠在筛子中间，以便电缆细菌菌丝在清洗过程中便于缠绕成团。
[0019]优选，所述的步骤f具体为：将装有沉积物的筛子浸没于pH＝7.2的0.1M PBS溶液中，轻微晃动筛子，清洗1min。
[0020]优选，所述的步骤g为将经过清洗的筛子上的样品，再次浸没于新的pH＝7.2的0.1M PBS溶液中，再次轻微晃动筛子，清洗1min。
[0021]优选，所述的步骤h为：将沾有菌丝团的筛子翻转放置于玻璃皿中，使用吸有pH＝7.2的0.1M PBS溶液的吸管将菌丝团冲洗至玻璃皿中。
[0022]优选，所述的步骤c的曝气培养，其曝气时间是15天。
[0023]本专利技术的第二个目的是提供一种去除沉积物硫化物的生物强化修复方法，是将上述电缆细菌添加于黑臭沉积物中，利用电缆细菌去除沉积物中的酸可挥发性硫(AVS)。
[0024]优选，电缆细菌添加于黑臭沉积物后，对上覆水进行不小于十天的曝气处理，以使接种的电缆细菌大量生长。
[0025]优选，将电缆细菌菌丝团与沉积物以质量比1：10w/w混合均匀制成接种物，以0.5kg m
‑2将接种物均匀接种于沉积物的表层。
[0026]在本专利技术方法中，上述富集样品过筛处理中将称量的沉积物样品置于0.5mm孔径的筛子中间，在轻微晃动筛子时沉积物中的长线状微生物会由于缠绕成团，进而保留于筛子中，0.5mm的筛子可以将非长线状的微生物及土壤颗粒筛除。
[0027]在本专利技术方法中，清洗的洗液为pH＝7.2的0.1PBS溶液，可以有效地保持沉积物中形态和结构，尤其是本专利技术关注的电缆细菌的形态结构。
[0028]在本专利技术方法中，二次清洗采用干净的PBS溶液，再次轻轻晃动筛子清洗，可以进一步得到干净的长线状微生物菌丝团。
[0029]本专利技术有以下优点：
[0030]本专利技术首次提出利用0.5mm筛子大量筛选自然沉积物样品中的电缆细菌的方法，大量的电缆细菌菌丝不仅能满足形态学观察，还可以用于DNA提取及测序，这大大地扩展了我们研究不可培养的长线状微生物的可能性。
[0031]本专利技术考虑到细菌在清洗过程中可能会发生形态变化，因此在清洗过程中使用了pH＝7.2的0.1PBS溶液作为清洗液，这样可以最大限度保持细菌的形态，便于形态学观察。
[0032]本专利技术获得的电缆细菌可以通过其自身的电活性，显著促进实际黑臭沉积物中AVS的去除。在添加电缆细菌菌丝团的实际沉积物中，曝气富集培养十天时，AVS的去除率达到53.8％，而在未添加电缆细菌菌丝团的的实际沉积物中(只是进行曝气处理)，AVS的含量只减少了3％。
附图说明
[0033]图1A是实施例1获得的电缆细菌菌丝团通过扫描电镜观察电缆细菌形态的效果图。
[0034]图1B是对比例1获得的电缆细菌菌丝团通过扫描电镜观察电缆细菌形态的效果图。
[0035]图2是本专利技术获得的电缆细菌DNA相对丰度效果：其中实施例1是通过对获得的电缆细菌菌丝团提取DNA和16S全长测序获得的电缆细菌相对丰度；对比例1是通过提取沉积物中DNA和16S全长测序获得的电缆细菌相对丰度。
[0036]图3是本专利技术获得的电缆细菌菌丝团对实际沉积物中酸可挥发性硫(AVS)的去除促进效果：其中显示了原位沉积物中酸可挥发性硫的含量，应用本专利方法获取的电缆细菌菌丝团接种物并进行曝气培养对酸可挥发性硫的去除作用(实施例2)，以及不添加电缆细菌菌丝团接种物只进行曝气培养对酸可挥发性硫的作用效果(对比例2)。图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电缆细菌的大量获取方法，其特征在于，包括以下步骤：a.取样：抓取水中富含硫化物的沉积物样品；b.过筛：将沉积物过筛去除大型生物和杂质，并将匀质化沉积物进行沉淀；c.培养：用容器盛放沉积物，并置于水箱中曝气培养；d.微电极测量：用微电极系统测量沉积物pH、H2S和O2的垂直分布，以确定电缆细菌被成功富集；e.富集样品过筛：待电缆细菌富集后，将上覆水除去，取沉积物，置于筛子中；f.清洗：将装有沉积物的筛子浸没于PBS溶液中，晃动清洗；g.重复清洗：将经过清洗的筛子上的样品，再次浸没于新的PBS溶液中，重复若干次步骤f的操作；h.洗脱：将筛子上的菌丝团冲洗至玻璃皿中；i.获取：将玻璃皿置于体视显微镜下，用吸管获取菌丝团，获得电缆细菌。2.根据权利要求1所述的电缆细菌的大量获取方法，其特征在于，所述的步骤b的过筛是过0.5mm孔径的筛子；所述的步骤e的筛子是0.5mm孔径的筛子，沉积物置于筛子中间。3.根据权利要求1所述的电缆细菌的大量获取方法，其特征在于，所述的步骤c的曝气培养，其曝气时间是15天。4.根据权利要求1所述的电缆细菌的大量获取方法，其特征在于，所述的步...

【专利技术属性】
技术研发人员：许玫英，董美君，杨山，徐佳柔，
申请(专利权)人：广东省科学院微生物研究所广东省微生物分析检测中心，
类型：发明
国别省市：