[發明專利]一種硫酸鹽還原菌?解磷菌及其在聯合修復鎘污染土壤中的應用

有效

• 申請號: 201410402653.2
• 申請日: 2014-08-17
• 公開（公告）號: CN104450552B
• 公開（公告）日: 2017-11-17
• 發明（設計）人: 朱曉麗;梁麗華;李賀;馬俊杰
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: C12N1/20
• 分類號: C12N1/20;B09C1/10;C12R1/01
• 代理公司: 西安西達專利代理有限責任公司61202
• 代理人: 謝鋼

技術領域

本發明涉及一種硫酸鹽還原菌-解磷菌及其在聯合修復鎘污染土壤中的應用，屬于環境微生物技術領域。

背景技術

鎘是環境中遷移性和毒性最強的重金屬元素之一。目前，全球每年排放約3.0×10⁴t鎘，過去50年間，排放到全球環境中的Cd約有2.20×10⁴t，其中94%進入土壤，致使世界各國的土壤出現不同程度的Cd污染。據統計，目前我國Cd污染的農田已超過20×10⁴ hm²，涉及11個省市25個地區，每年生產Cd含量超標農產品14.6×10⁸ kg。湖南省污染稻田鎘含量為2.8-51.3 mg/kg，為土壤環境質量標準值（二級）的 9.3-171倍。沈陽張土污灌區嚴重污染區大米中含Cd含量達1-2 mg/kg。保定市污灌區土壤中Cd的檢出超標率為87.5％，蔬菜中 Cd 的檢出超標率為89.3％。

鎘是蓄積性毒物，其毒性是潛在的，且治療極為困難。土壤中過量的Cd易被植物吸收和積累, 影響植物的生長、細胞分裂及代謝活動, 造成農作物產量和品質下降。長期食用高Cd含量的食物，可以引起腎臟、肺、胎盤、心血管系統、免疫系統、生殖系統和骨礦密度降低等多種疾病。1992年，鎘的化合物被國際癌癥研究中心(IARC)確認為IA級致癌物，美國毒性物質管理委員會(ATSDR)列為第6位危害人體健康的有毒物質，聯合國環境規劃署(UNEP) 提出12種具有全球性意義的危險化學物質，鎘被列為首位。

目前對于鎘污染土壤的治理，主要是通過物理、化學、生物等方法。物理法工程量大，費用高。化學法操作簡便，但費用較高，易導致土壤二次污染。生物修復法是一種很有前景的修復方法，目前研究較多的是超富集植物提取修復技術。但是，由于已發現的Cd超富集植物生物量小，修復周期長，目前仍難以用于實際的Cd污染土壤的修復。此外，我國人口眾多，已查明受污染或污染情況不明的農田面積很大，現實情況是不得不在受重金屬污染或污染情況不明的農田進行農作物生產。但是, 利用超富集植物修復技術歷時長且占用大量的農田, 不適宜在污染農田大面積推廣應用。

微生物修復技術主要包括微生物固定和微生物轉化。微生物能夠通過吸附和富集作用或產生某些代謝產物如草酸、磷酸鹽和S^2-等物質與重金屬形成沉淀，固定土壤中的重金屬，降低重金屬的生物可利用性，使其轉變為潛在的生物可利用態或殘渣態。

硫酸鹽還原菌(Sulfate-Reducing Bacteria，簡稱SRB)能夠將環境中的SO₄^2- 轉化為S^2-，S^2-能夠與金屬離子反應生成硫化物沉淀，達到固定重金屬的目的。目前SRB廣泛應用于重金屬污染廢水的處理，而用于土壤修復的報道甚少。在Cd的化合物中，CdS的溶解度最低，其次是磷酸鎘。采用SRB修復土壤Cd污染，由于Cd²⁺在土壤中具有很強的親硫性，S^2-與土壤中的Cd²⁺快速反應生成溶解度很低的CdS沉淀，同時，SRB還原SO₄^2- 的過程中還能夠生成堿性物質，提高土壤的pH，有利于酸性土壤的修復。研究表明：SRB在土壤的表層、較深層和植物根際都能夠大量生長。但是，在鎘污染的土壤中野生型SRB的生長受到抑制，另外，形成的CdS在有氧條件下易被氧化為CdSO₄，使Cd的移動性增加。據報道，在植物根際和土壤表層，CdS易被氧化為CdSO₄。因此，在水田曬田期間或旱田中，土壤表層和植物根際的Cd由于氧化作用而導致移動性增加。

發明內容

本發明目的之一是針對現有技術存在的問題，從Cd污染礦區土壤中分別篩選出一株具有較高抗鎘生長能力的SRB和解磷菌，通過紫外線-等離子體復合誘變進一步提高SRB的抗鎘生長能力和硫酸鹽還原活性，獲得一株具有高抗鎘生長能力和在有氧和缺氧條件下均具有高效硫酸鹽還原能力的SRB，通過紫外線-等離子體復合誘變獲得具有高抗鎘生長能力和解磷能力的解磷菌，該菌株還具有一定的解有機磷能力，能夠產生一定量的吲哚乙酸等植物生長刺激因子，促進植物生長；

本發明的目的之二是提供含有上述SRB和解磷菌的微生物菌劑及其制備方法；

本發明的目的之三是提供上述SRB和解磷菌在聯合修復土壤Cd污染中的應用。