【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微生物，涉及一种富集铁氨氧化功能菌群的方法及其应用。
技术介绍
1、环境中氨氮超标会导致水体富营养化，使本已脆弱的水资源系统遭受更加严峻的挑战。重金属污染具有潜伏期长、毒性大、难去除和可在食物链中被富集吸收等特点，对人类和动植物都有较大的危害。以我国南方离子型稀土矿区为例，现有的原位开采模式往往会投加过量硫酸铵作为浸矿剂，开采过程中残留于山体中的硫酸铵会通过淋滤和渗透等作用污染矿区及周边环境。除此之外，原地浸矿采矿模式致使稀土矿体内部重金属元素的赋存形态发生转化，其迁移特性及其生物有效性随之发生改变，造成重金属元素在母液或外围土体中逐渐富集，继而导致矿区及周边水体和土壤严重的重金属污染。因此，氨氮和重金属污染已成为稀土产业绿色发展的两大危害。
2、传统微生物脱氮途径主要有硝化作用、反硝化作用和厌氧氨氧化作用，具有安全性高、适用性强、处置成本低以及无二次污染等优点，但仍然存在处理工艺流程长、处理速率偏低等问题。随着对氮循环研究的深入，在微生物厌氧氨氧化与fe(iii)还原耦合的过程中，科研人员发现了一种新的氮循环的途径——铁氨氧化(anaerobic ammoniumoxidation coupled to iron reduction,feammox)，它是指在厌氧条件下，铁氨氧化类微生物以三价铁为电子受体，将氨氮作为电子供体，在缺氧条件下生成亚硝酸盐、硝酸盐或氮气等，同时还原三价铁为二价铁的生化反应过程，铁氨氧化过程产生的fe(ii)与发生铁盐反硝化从而可以实现fe(ⅱ)/fe(ⅲ)的循环。相关研究在
3、feammox已被证明在全球氮循环中起重要作用，特别是在富含fe(ⅲ)的土壤或湿地等厌氧环境中。同时，与feammox过程相关的微生物介导的异化铁还原过程也是重要的生物地球化学过程，相关微生物诱导生成的次生铁矿有独特的形态和特征，如纳米颗粒、高表面积和高反应活性，这些矿物特征对土壤重金属形态转化起到重要作用。与异化铁还原微生物类似，铁氨氧化以fe(iii)为电子受体，并将fe(iii)还原成fe(ii)，微生物的异化还原fe(iii)过程能够影响一些重金属元素的价态形式，转化污染物，达到治理重金属污染的目的。铁氨氧化相关微生物可以还原fe(iii)矿物质，这一过程伴随着fe(iii)和fe(ii)的循环，可能成为离子型稀土矿山中重金属固定化的有效途径之一。
4、尽管如此，对feammox功能微生物驱动氮素转变和固定重金属的研究较少，对其菌的富集和培养及应用研究鲜有。究其原因，feammox作为一种新兴的厌氧微生物，其富集培养存在一定难度，可供参考的案例和方法不多。有别于厌氧氨氧化、硝化、反硝化功能微生物，feammox功能微生物伴随的是一种全新的氮素转变途径。同样地，有别于异化铁还原，不需要h2、有机酸等作电子供体，在利用氨氮的同时实现异化铁还原过程，但其机制并不明确，因此对其培养有极大难度。
5、cn111979144a公布了一种筛选厌氧氨氧化菌的方法，该方法以土壤悬浊液的厌氧培养为初步富集阶段，二次富集时添加氯化铵及铁氧化物的培养基，随后设计了连续流厌氧培养模式，通过底部设置滤膜控制截留菌种的流出，对厌氧铁氨氧化菌做长期的定向富集培养。而本专利技术不需要设计该模式，通过转接小型培养瓶即可实现定向富集培养。
6、cn115975903 a公布了一种甲烷氧化菌群的富集驯化及应用方法，该方法通过对富甲烷环境样品中微生物进行富集活化获得甲烷氧化菌群富集液，再通过稻田土壤上清液和nms培养基混合制成的稻田驯化培养液进行驯化培养，在驯化培养期间逐级提高稻田驯化培养液中稻田上清液的体积比，以逐步提高其对稻田环境的适应性，制备得到甲烷氧化菌群。本专利技术不需要改变培养基成分及比例即可高效稳定获取厌氧铁氨氧化功能微生物，在此基础上，通过逐步提高培养基中重金属的添加量实现不同浓度重金属的耐受性驯化过程。
7、cn106698676 b公布了一种甲烷氧化耦合高氯酸盐还原菌群的富集方法及应用，该方法包括初始菌群的接种和引入添加了clo4-的无机培养基的反应阶段，即富集了能降解高氯酸盐的菌群。该专利技术在第一阶段需要以2天一次、连续40天供给无机培养基，步骤繁琐冗长，同时在第二阶段需要提供甲烷气体作为碳源，为异养型微生物。而本专利技术培养基不需要频繁更换和供给，不需要外加碳源，筛选所得厌氧铁氨氧化功能菌群为自养型。
技术实现思路
1、针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种富集铁氨氧化功能菌群的方法及其应用。
2、为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、第一方面，本专利技术提供一种富集铁氨氧化功能菌群的方法，所述方法包括：
4、(1)将样品进行预处理，与去离子水混合，得到第一混合液；
5、(2)将第一混合液与培养基混合，进行第一次富集培养，得到第一培养液，所述第一培养液的铁还原率为50％以上，氨氧化率为10％以上；
6、(3)将第一培养液与培养基混合，进行第二次富集培养，即得。
7、所述铁还原能力可以为50％、55％、60％、65％、70％、75％、76％、77％、78％、79％等，氨氧化率可以为10％、11％、12％、13％、14％、15％、16％、17％、18％、19％等，上述数值范围内其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
8、本专利技术提供的铁氨氧化功能菌群及其应用方法，不仅对环境修复具有重要的实际意义，还能有效促进氨氮的氧化和重金属的固定，且具有操作简便、成本低廉等优点。本专利技术的目的是提供一种高效稳定筛选出具备氨氮转化和重金属固定的铁氨氧化功能菌群的方法。该功能菌群能够利用土壤中的氨氮作为氮来源，以及铁氧化物作为铁源，自发地实现氨氮的氧化以及铁氧化物的还原。其筛选及驯化方法高效稳定，可以为南方离子型稀土矿区土壤氨氮和重金属污染的协同治理提供理论支撑。
9、优选地，所述预处理包括：将样品于2-6℃在黑暗条件下保存15-30天。
10、所述温度可以选择2℃、3℃、4℃、5℃、6℃等，所述时间可以选择15天、18天、20天、22天、25天、28天、30天等，上述数值范围内其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
11、优选地，所述与去离子水混合的时间为22-26h，例如22h、23h、24h、25h、26h等，上述数值范围内其他具体点值均可选择，在此便不再一一赘述。
12、优选地，所述培养基包括nh4cl 176.7-177.3mg/l、(nh4)2so477.6-78.2mg/l、nahco319.5-20.2mg/l、khco370.7-71.3mg/l、kh2po48.7-9.3mg/l、mgso4·7h2o 99.7-100.3mg/l、cacl2·2h2o 59.7-60.3mg本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种富集铁氨氧化功能菌群的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的富集铁氨氧化功能菌群的方法，其特征在于，所述预处理包括：将样品于2-6℃在黑暗条件下保存15-30天；
3.根据权利要求1或2所述的富集铁氨氧化功能菌群的方法，其特征在于，所述培养基包括NH4Cl 176.7-177.3mg/L、(NH4)2SO477.6-78.2mg/L、NaHCO319.5-20.2mg/L、KHCO370.7-71.3mg/L、KH2PO48.7-9.3mg/L、MgSO4·7H2O99.7-100.3mg/L、CaCl2·2H2O 59.7-60.3mg/L、微量元素0.7-1.3mg/L、维生素0.7-1.3mg/L、水铁矿29.7-30.3mmoL/L和水；
4.根据权利要求1-3中任一项所述的富集铁氨氧化功能菌群的方法，其特征在于，所述培养基的pH为4.5-5。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的富集铁氨氧化功能菌群的方法，其特征在于，所述进行第二次富集培养后，所得培养液的铁还原率为80％以上，氨氧化率为20％以
6.一种根据权利要求1-5中任一项所述的富集铁氨氧化功能菌群的方法富集得到的菌群。
7.一种根据权利要求6所述的菌群在重金属污染修复中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述重金属包括铅、镉或铬中的任意一种或至少两种的组合。
9.根据权利要求7或8所述的应用，其特征在于，所述应用具体方法包括：
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述低镉溶液中镉的浓度为0.02-0.06mg/kg；
...【技术特征摘要】
1.一种富集铁氨氧化功能菌群的方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根据权利要求1所述的富集铁氨氧化功能菌群的方法，其特征在于，所述预处理包括：将样品于2-6℃在黑暗条件下保存15-30天；
3.根据权利要求1或2所述的富集铁氨氧化功能菌群的方法，其特征在于，所述培养基包括nh4cl 176.7-177.3mg/l、(nh4)2so477.6-78.2mg/l、nahco319.5-20.2mg/l、khco370.7-71.3mg/l、kh2po48.7-9.3mg/l、mgso4·7h2o99.7-100.3mg/l、cacl2·2h2o 59.7-60.3mg/l、微量元素0.7-1.3mg/l、维生素0.7-1.3mg/l、水铁矿29.7-30.3mmol/l和水；
4.根据权利要求...
【专利技术属性】
技术研发人员：李庭刚，彭正壮，滕泽栋，
申请(专利权)人：中国科学院赣江创新研究院，
类型：发明
国别省市：
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