[發明專利]一種耐重金屬細菌的分離及其在煤矸石復墾中的應用

無效

• 申請號: 201010237055.6
• 申請日: 2010-07-27
• 公開（公告）號: CN102337229A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 張玉秀;柴團耀;胡振琪;宋小慶
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學(北京)
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;B09C1/10;C12R1/385
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技術領域：

本發明涉及一種銅綠假單胞菌新菌株，可耐鎘等多種重金屬，特別涉及到煤矸石山的復墾和重金屬污染環境的生物修復。

背景技術：

煤矸石是煤炭生產和加工中所排放的固體廢棄物，煤矸石山經自然氧化和風吹雨淋作用，不斷產生酸性廢水，其中含有的微量有毒重金屬元素如鎘、鉛、鉻和汞等被溶解釋放出來，并隨降雨形成地表徑流或滲入土壤，造成煤礦區周邊的土壤、地表水或地下水等嚴重的酸性和重金屬污染，礦區生態環境破壞，嚴重威脅當地居民的生活和健康。煤矸石淋濾模擬實驗研究表明：內蒙古某礦區煤矸石淋濾液中Cd和Cr最高，其質量濃度超過了地面水類水質標準。煤矸石周圍土壤的污染狀況調查表明：廣東大寶山礦區土壤中主要的重金屬元素Cu、Zn、As和Cd的含量嚴重超過土壤環境質量二級標準；山東魯西南某礦區煤矸石周圍土壤中Pb污染較嚴重，并且土壤表層重金屬含量與矸石堆距離呈非線性負相關關系。說明土壤對煤矸石山造成的重金屬具有富集性和遷移性。重金屬污染不僅降低土壤肥力，影響農作物產量，并且通過食物鏈進入動物和人體，危害人類的健康。因此，煤矸石山的復墾和礦區周邊的土壤重金屬污染治理對于礦區生態環境恢復和可持續發展具有重要的意義。

土壤微生物是土壤生態系統的重要生命體，不僅可以指示污染土壤的生態系統穩定性，而且還具有巨大的潛在環境修復功能。土壤細菌種類繁多、數量龐大，對土壤中動植物的殘體和有機質及有害物質的分解、生物化學循環和土壤結構的形成起著重要的調節作用，不僅能夠通過代謝活動促進重金屬的溶解，提高重金屬在土壤中的生物有效性，還可以吸附重金屬等污染物。某些微生物也可以分泌吲哚乙酸、含鐵細胞等促進植物的生長，提高植物修復土壤重金屬污染的效率。土壤細菌在長期的重金屬污染的環境中產生了由基因決定的重金屬耐性系統，利用轉基因技術提高重金屬耐性基因拷貝數、增強操縱子調控基因的表達、或者協同表達已有的耐性基因，可以進一步提高轉基因生物對重金屬的適應能力和土壤修復能力。

微生物可通過表面絡合、離子交換、氧化還原及酶促等作用吸附重金屬，近二十年來，微生物修復技術成為土壤重金屬污染修復研究的熱點之一。土著微生物的適應能力大于外來微生物，因此，從受重金屬污染土壤中分離篩選耐重金屬的高效吸附效能的微生物是可行的。Breierova等從鎘污染的土壤中分離出耐鎘的歐文氏菌(Erwinia)，在含200mg/L?Cd的培養基中其每g干菌體能吸收14.3mg?Cd；Monhn等把耐寒微生物混合菌種接種到北極凍原油滴污染土壤中，一年后土壤中油濃度減少了一半。耐Cd菌株蘇云金芽孢桿菌(Bacillus?thuringiensis)能在281mg/L?Cd²⁺的ESB培養基中生長；從廢水中分離的大腸桿菌(E.coli?ASU7)最大耐Cd濃度為4.4mmol/L；從污泥中分離得到熒光假單胞菌Pseudomonas?fluorescens能在50mg/L?Cd²⁺培養基中生長；從重金屬污染的稻田土壤中分離的伯克霍德菌屬(Burkholderia?sp.)，在含2000mg/L?Cd²⁺的固體培養基中生長良好；已報道銅綠假單胞菌(Pseudomonas?aeruginosa)能耐40mg/L?Cr⁶⁺；將耐鎘銅劑J5添加到安徽銅陵鎘銅污染尾礦土壤中，可提高尾礦土中土著微生物的活性和群落豐富度。淮南謝家集煤礦區煤矸石中Cd、Cu、Zn、Ni、Sn和Hg含量均大于土壤背景值，尤其是Cd的含量嚴重超標，分離篩選耐重金屬的細菌，并研究其生物特性及其在煤矸石山修復中的作用，可為微生物治理重金屬污染提供優質的資源，為煤矸石山復墾和綠化提供科學依據和技術支持。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種可耐重金屬Cd的銅綠假單胞菌新菌株，該菌株具有多種重金屬耐性，可用于重金屬復合污染土壤環境的生物修復和煤矸石山的復墾綠化。

本發明人從淮南謝家集煤礦區隨機取12個樣點混合組成代表樣，經過富集馴化及篩選，得到一重金屬鎘耐性菌株，經鑒定該菌株16S?rDNA序列與已知銅綠假單胞菌(Pseudomonas?aeruginosa)16S?rDNA序列同源性為99％，命名為ZGKD2。該菌株可用于重金屬污染環境的生物修復和煤矸石山的復墾。