[發明專利]一種用于砷污染土壤修復的菌株及其應用方法

有效

• 申請號: 201410266798.4
• 申請日: 2014-06-16
• 公開（公告）號: CN104004691A
• 公開（公告）日: 2014-08-27
• 發明（設計）人: 楊志輝;柴立元;廖映平;閔小波;劉琳;姚文斌
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;B09C1/10;C12R1/13
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 袁靖

技術領域

本發明屬于砷污染的土壤微生物修復領域，具體涉及一種砷污染土壤修復的菌株及其應用。

背景技術

我國受砷污染嚴重的省份有新疆、內蒙、青海、湖南、云南和廣西等。砷污染主要是因人為導致的，如金屬礦的開采和冶煉、砷產品的加工與使用、煤的燃燒等。砷是一種劇毒類金屬，在自然環境中主要以亞砷酸鹽(As(Ⅲ))和砷酸鹽(As(Ⅴ))的無機形式存在并通過微生物的氧化和還原相互轉化。As(Ⅲ)不帶電可移動性更強對生物體危害更大，As(Ⅲ)比As(Ⅴ)毒性高約100倍，將As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)是一個解毒過程。

我國受砷污染迫害嚴重，迫切需要研究和發展一些經濟高效的水土砷污染凈化技術。目前砷污染環境的修復有傳統的化學氧化、沉淀、離子交換、吸附等方法，這些方法有成本高，易帶來二次污染等缺點。后來出現了植物修復方法，如蜈蚣草可以通過根吸收高濃度的砷并富集在體內，安全性高成本較低，但是周期太長，也存在如何處置收割后植物的難題。

近些年新出現了微生物方法，如活性污泥法，微生物氧化法。隨著研究的進展，越來越多的As(Ⅲ)氧化菌被發現。研究較多的典型菌株有Alcaligenes?faeealis?NCIB8687、Rhizobium?sp.NT-26、Agrobacrerium?tumefaciens5A、Herminiimonas?arsenicoxvdans?ULPAsl、Thiomonas?sp.3As，這些菌株都能夠將毒性強的As(Ⅲ)氧化成毒性弱的As(Ⅴ)。迄今為止尚未有關于Brevibacterium?sp.氧化As(Ⅲ)的報道。本發明為砷污染微生物修復提供了新的微生物資源。

發明內容

本發明的目的在于提供一種新的砷氧化功能菌株及其用于砷污染土壤修復的應用方法，該菌株具有將三價砷氧化為五價砷的功能，將該菌株用于砷污染土壤的治理，成本低，操作簡單。

一種用于砷污染土壤修復的菌株，所述菌株為短桿菌(Brevibacterium?sp.)YZ-1，保藏號為CGMCC?No.8329。

所述的用于砷污染土壤修復的菌株的應用方法，將所述的菌株加入土壤中將三價砷氧化為五價砷。具體是將砷污染土壤破碎研磨加入Brevibacterium?sp.YZ-1菌液，其菌液中細菌數量達到104～105個/ml。菌液添加量為土壤與菌液的體積比為1g:2mL，混合均勻，浸泡、攪拌，處理至少10天，過濾。

本發明中篩選、分離、馴化該菌株的過程為：采集湖南省石門縣雄黃礦區砷污染土壤，在LB培養基中培養2～3天，取上部泥漿采用梯度稀釋法，涂布含100mg/LAs(III)的固體培養基于30℃培養3～4天，連續分離純化得到不同形態的單一菌落，用AgNO₃溶液鑒定，菌落邊緣呈褐色，可初步斷定為砷氧化菌。挑取分離出的單菌落接種于含As(III)的液體培養基中培養3天，逐步提高As(III)濃度，從50～200mg/L進行梯度馴化，每種培養基重復2次。檢測液體培養基中殘余As(III)含量，確定砷氧化能力最佳的菌株。

固體培養基組成為：15g/L的LB培養基、2g/L乳酸鈉、2g/L磷酸二氫鉀、2g/L的硫酸鎂和15g/L瓊脂，pH＝7～8。

液體培養基組成為：15g/L的LB培養基、2g/L乳酸鈉、2g/L磷酸二氫鉀、2g/L的硫酸鎂，pH＝7～8。

梯度馴化時As(III)濃度梯度分別為：50mg/L、80mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L。

本發明采集湖南省石門縣雄黃礦區砷污染土壤，經過篩選、分離、馴化，得到一種具有氧化三價砷功能的菌株。經16S?rRNA基因鑒定為Brevibacterium?sp.屬。

該菌株命名為短桿菌(Brevibacterium?sp.)YZ-1；

保藏日期：2013年10月12日；

保藏單位：中國微生物菌種保藏管理委員會普通微生物中心(CGMCC)；

保藏地址：北京市朝陽區北辰西路1號院3號；

保藏號：CGMCC?No.8329。

本發明的優勢：

1.As(Ⅲ)比As(Ⅴ)毒性高約100倍，As(Ⅲ)不帶電可移動性更強對生物體危害更大。本發明分離篩選得到的菌株Brevibacterium?sp.YZ-1可以將As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)，能將100mg/L的As(III)溶液氧化75％以上，極大地降低了環境中砷的危害。