[发明专利]一种用于砷污染土壤修复的菌株及其应用方法

说明书

技术领域

本发明属于砷污染的土壤微生物修复领域，具体涉及一种砷污染土壤修复的菌株及其应用。

背景技术

我国受砷污染严重的省份有新疆、内蒙、青海、湖南、云南和广西等。砷污染主要是因人为导致的，如金属矿的开采和冶炼、砷产品的加工与使用、煤的燃烧等。砷是一种剧毒类金属，在自然环境中主要以亚砷酸盐(As(Ⅲ))和砷酸盐(As(Ⅴ))的无机形式存在并通过微生物的氧化和还原相互转化。As(Ⅲ)不带电可移动性更强对生物体危害更大，As(Ⅲ)比As(Ⅴ)毒性高约100倍，将As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)是一个解毒过程。

我国受砷污染迫害严重，迫切需要研究和发展一些经济高效的水土砷污染净化技术。目前砷污染环境的修复有传统的化学氧化、沉淀、离子交换、吸附等方法，这些方法有成本高，易带来二次污染等缺点。后来出现了植物修复方法，如蜈蚣草可以通过根吸收高浓度的砷并富集在体内，安全性高成本较低，但是周期太长，也存在如何处置收割后植物的难题。

近些年新出现了微生物方法，如活性污泥法，微生物氧化法。随着研究的进展，越来越多的As(Ⅲ)氧化菌被发现。研究较多的典型菌株有Alcaligenes faeealis NCIB8687、Rhizobium sp.NT-26、Agrobacrerium tumefaciens5A、Herminiimonas arsenicoxvdans ULPAsl、Thiomonas sp.3As，这些菌株都能够将毒性强的As(Ⅲ)氧化成毒性弱的As(Ⅴ)。迄今为止尚未有关于Brevibacterium sp.氧化As(Ⅲ)的报道。本发明为砷污染微生物修复提供了新的微生物资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的砷氧化功能菌株及其用于砷污染土壤修复的应用方法，该菌株具有将三价砷氧化为五价砷的功能，将该菌株用于砷污染土壤的治理，成本低，操作简单。

一种用于砷污染土壤修复的菌株，所述菌株为短杆菌(Brevibacterium sp.)YZ-1，保藏号为CGMCC No.8329。

所述的用于砷污染土壤修复的菌株的应用方法，将所述的菌株加入土壤中将三价砷氧化为五价砷。具体是将砷污染土壤破碎研磨加入Brevibacterium sp.YZ-1菌液，其菌液中细菌数量达到104～105个/ml。菌液添加量为土壤与菌液的体积比为1g:2mL，混合均匀，浸泡、搅拌，处理至少10天，过滤。

本发明中筛选、分离、驯化该菌株的过程为：采集湖南省石门县雄黄矿区砷污染土壤，在LB培养基中培养2～3天，取上部泥浆采用梯度稀释法，涂布含100mg/LAs(III)的固体培养基于30℃培养3～4天，连续分离纯化得到不同形态的单一菌落，用AgNO₃溶液鉴定，菌落边缘呈褐色，可初步断定为砷氧化菌。挑取分离出的单菌落接种于含As(III)的液体培养基中培养3天，逐步提高As(III)浓度，从50～200mg/L进行梯度驯化，每种培养基重复2次。检测液体培养基中残余As(III)含量，确定砷氧化能力最佳的菌株。

固体培养基组成为：15g/L的LB培养基、2g/L乳酸钠、2g/L磷酸二氢钾、2g/L的硫酸镁和15g/L琼脂，pH＝7～8。

液体培养基组成为：15g/L的LB培养基、2g/L乳酸钠、2g/L磷酸二氢钾、2g/L的硫酸镁，pH＝7～8。

梯度驯化时As(III)浓度梯度分别为：50mg/L、80mg/L、100mg/L、150mg/L、200mg/L。

本发明采集湖南省石门县雄黄矿区砷污染土壤，经过筛选、分离、驯化，得到一种具有氧化三价砷功能的菌株。经16S rRNA基因鉴定为Brevibacterium sp.属。

该菌株命名为短杆菌(Brevibacterium sp.)YZ-1；

保藏日期：2013年10月12日；

保藏单位：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(CGMCC)；

保藏地址：北京市朝阳区北辰西路1号院3号；

保藏号：CGMCC No.8329。

本发明的优势：

1.As(Ⅲ)比As(Ⅴ)毒性高约100倍，As(Ⅲ)不带电可移动性更强对生物体危害更大。本发明分离筛选得到的菌株Brevibacterium sp.YZ-1可以将As(Ⅲ)氧化成As(Ⅴ)，能将100mg/L的As(III)溶液氧化75％以上，极大地降低了环境中砷的危害。