[发明专利]一株能生物活化-矿化重金属镉的蜡样芽孢杆菌及其应用

说明书

本发明公开了一种高效耐受重金属镉且具有pH自调节功能和生物活化‑矿化功能的菌株及其应用，该菌株名称为蜡样芽孢杆菌Cd01（Bacillus cereus Cd01）,于2017年6月22日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M 2017358。发明人从矿山土壤中取得土样，经过筛选分离，获得一株高效耐受镉的细菌，并且该菌株具有pH自调节功能，培养初期(0‑24小时)能使培养基pH值降低，促进镉离子的活化，培养后期(48‑72小时)能使培养基pH升高，促进镉离子在菌体上的吸附，后经生物矿化作用能将1mM的镉离子矿化成难溶性镉的硫化盐和磷酸盐，降低了重金属镉离子的生物有效性。由于该菌种普遍存在于土壤中，不会破坏土壤自身的生物多样性，安全和高效，可大规模用于修复重金属镉污染的土壤。

技术领域

本发明属于新菌种筛选技术及重金属污染环境微生物治理领域，涉及一株具有自我pH调节和高效吸附积累重金属镉以及生物矿化重金属镉的菌株及其应用。

背景技术

随着采矿和冶炼等行业的迅速发展，我国土壤重金属污染日益严重，特别是镉污染的耕地面积近2.0×10⁷公顷，每年造成巨大经济损失，严重影响了农民收入和粮食安全。土壤中的镉类化合物因其具有脂溶性强、生物富集性强和毒性强等特点受到人们的广泛关注。但我国人多地少，为实现土地资源的持续利用，保障土壤环境安全和粮食安全，亟需修复重金属污染的土壤。

目前，国内外常见的重金属土壤污染修复方法主要有物理修复、化学修复、生物修复等技术。物理修复包括客土、换土、去表土、深层换土方法和电动修复等方法，但由于该种方法需要大量的人力物力，并且破坏会土壤的固有性质。尤其是，电动修复是在土壤中插入阴阳电极，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动，可使重金属离子大量减少，但这样破坏了土壤的离子平衡和土壤结构，不适应大面积污染土壤治理。化学修复包括淋溶法和试用改良剂和钝化剂，使得重金属和化合物形成稳定的络合物，降低土壤重金属含量，但成本高，已造成二次污染。生物修复包括植物修复和微生物修复方法，其中植物修复虽重金属去除率较大但需时间较长，而微生物因其繁殖快，经吸附、胞外沉淀、生物转化、生物积累和外排等作用，可降低重金属活性和生物有效性，近年来受到广泛关注。因此，分离耐镉细菌用于吸附、积累重金属和生物矿化是治理镉污染的有效措施之一。

国内外已报道了多个种属的耐受重金属镉的细菌，主要有假单胞菌(Pseudomonas sp)、芽孢杆菌(Bacillus sp)和贪铜菌(Cupriavidussp)等。但这些菌株不能改变环境pH，不利于重金属离子的活化或吸附沉淀，重金属离子的矿化程度也不高。而且，迄今为止，在耐受重金属镉的菌株中还未见同时具有pH自我调节和生物矿化重金属镉离子的菌株报道。

发明内容

本发明针对现有技术的上述不足，目的在于提供了一株蜡样芽孢杆菌Cd01（Bacillus cereus Cd01)。所述菌株能自我pH调节和生物活化-矿化重金属镉离子。

本发明的另一目的是针对土壤重金属污染的微生物修复提供所述能自我pH调节和生物活化-矿化重金属镉离子的蜡样芽孢杆菌Cd01 （Bacillus cereus Cd01)的应用。

本发明的目的通过以下技术方法实现：一株能自我pH调节和生物活化-矿化的蜡样芽孢杆菌株，名称为蜡样芽孢杆菌Cd01（Bacillus cereus Cd01)，与2017年6月22日保藏于中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC M 2017358，该菌株保藏地址为湖北省武汉市武昌区八一珞珈山。

所述的能自我pH调节和生物活化-矿化重金属镉离子的蜡样芽孢杆菌Cd01的应用，是可以改变土壤环境pH，增加重金属镉离子在该菌菌体上的吸附、沉淀与生物矿化成镉的硫化盐和磷酸盐。