[发明专利]一种耐重金属细菌的分离及其在煤矸石复垦中的应用

说明书

技术领域：

本发明涉及一种铜绿假单胞菌新菌株，可耐镉等多种重金属，特别涉及到煤矸石山的复垦和重金属污染环境的生物修复。

背景技术：

煤矸石是煤炭生产和加工中所排放的固体废弃物，煤矸石山经自然氧化和风吹雨淋作用，不断产生酸性废水，其中含有的微量有毒重金属元素如镉、铅、铬和汞等被溶解释放出来，并随降雨形成地表径流或渗入土壤，造成煤矿区周边的土壤、地表水或地下水等严重的酸性和重金属污染，矿区生态环境破坏，严重威胁当地居民的生活和健康。煤矸石淋滤模拟实验研究表明：内蒙古某矿区煤矸石淋滤液中Cd和Cr最高，其质量浓度超过了地面水类水质标准。煤矸石周围土壤的污染状况调查表明：广东大宝山矿区土壤中主要的重金属元素Cu、Zn、As和Cd的含量严重超过土壤环境质量二级标准；山东鲁西南某矿区煤矸石周围土壤中Pb污染较严重，并且土壤表层重金属含量与矸石堆距离呈非线性负相关关系。说明土壤对煤矸石山造成的重金属具有富集性和迁移性。重金属污染不仅降低土壤肥力，影响农作物产量，并且通过食物链进入动物和人体，危害人类的健康。因此，煤矸石山的复垦和矿区周边的土壤重金属污染治理对于矿区生态环境恢复和可持续发展具有重要的意义。

土壤微生物是土壤生态系统的重要生命体，不仅可以指示污染土壤的生态系统稳定性，而且还具有巨大的潜在环境修复功能。土壤细菌种类繁多、数量庞大，对土壤中动植物的残体和有机质及有害物质的分解、生物化学循环和土壤结构的形成起着重要的调节作用，不仅能够通过代谢活动促进重金属的溶解，提高重金属在土壤中的生物有效性，还可以吸附重金属等污染物。某些微生物也可以分泌吲哚乙酸、含铁细胞等促进植物的生长，提高植物修复土壤重金属污染的效率。土壤细菌在长期的重金属污染的环境中产生了由基因决定的重金属耐性系统，利用转基因技术提高重金属耐性基因拷贝数、增强操纵子调控基因的表达、或者协同表达已有的耐性基因，可以进一步提高转基因生物对重金属的适应能力和土壤修复能力。

微生物可通过表面络合、离子交换、氧化还原及酶促等作用吸附重金属，近二十年来，微生物修复技术成为土壤重金属污染修复研究的热点之一。土著微生物的适应能力大于外来微生物，因此，从受重金属污染土壤中分离筛选耐重金属的高效吸附效能的微生物是可行的。Breierova等从镉污染的土壤中分离出耐镉的欧文氏菌(Erwinia)，在含200mg/L Cd的培养基中其每g干菌体能吸收14.3mg Cd；Monhn等把耐寒微生物混合菌种接种到北极冻原油滴污染土壤中，一年后土壤中油浓度减少了一半。耐Cd菌株苏云金芽孢杆菌(Bacillus thuringiensis)能在281mg/L Cd²⁺的ESB培养基中生长；从废水中分离的大肠杆菌(E.coli ASU7)最大耐Cd浓度为4.4mmol/L；从污泥中分离得到荧光假单胞菌Pseudomonas fluorescens能在50mg/L Cd²⁺培养基中生长；从重金属污染的稻田土壤中分离的伯克霍德菌属(Burkholderia sp.)，在含2000mg/L Cd²⁺的固体培养基中生长良好；已报道铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)能耐40mg/L Cr⁶⁺；将耐镉铜剂J5添加到安徽铜陵镉铜污染尾矿土壤中，可提高尾矿土中土著微生物的活性和群落丰富度。淮南谢家集煤矿区煤矸石中Cd、Cu、Zn、Ni、Sn和Hg含量均大于土壤背景值，尤其是Cd的含量严重超标，分离筛选耐重金属的细菌，并研究其生物特性及其在煤矸石山修复中的作用，可为微生物治理重金属污染提供优质的资源，为煤矸石山复垦和绿化提供科学依据和技术支持。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种可耐重金属Cd的铜绿假单胞菌新菌株，该菌株具有多种重金属耐性，可用于重金属复合污染土壤环境的生物修复和煤矸石山的复垦绿化。

本发明人从淮南谢家集煤矿区随机取12个样点混合组成代表样，经过富集驯化及筛选，得到一重金属镉耐性菌株，经鉴定该菌株16S rDNA序列与已知铜绿假单胞菌(Pseudomonas aeruginosa)16S rDNA序列同源性为99％，命名为ZGKD2。该菌株可用于重金属污染环境的生物修复和煤矸石山的复垦。