[发明专利]修复土壤镉污染的福格斯氏菌菌株A6及用途

说明书

本发明属于环境微生物应用技术领域，具体涉及修复土壤镉污染的福格斯氏菌菌株A6及用途。所述的福格斯氏菌菌株A6，保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO：M 2018277。本发明菌株分类命名为福格斯氏菌(Vogesella sp.)，具有对土壤中镉的去除能力。本发明通过抗镉菌株的筛选鉴定，在特定的培养条件下验证了该菌株对镉的去除能力以及在实验室条件下对镉污染土壤中镉形态的转换能力的评价以及对土壤镉污染修复效果。

技术领域

本发明属于环境微生物技术领域，具体涉及一株具有镉去除能力的福格斯氏菌(Vogesella sp.)A6及其修复镉污染土壤的应用。通过抗镉菌株的筛选鉴定，菌株抗镉能力的确定，培养条件下菌株对镉的去除以及实验室镉污染土壤中镉形态的转换实验等方法确定菌株A6对镉的去除效果及土壤镉污染修复效果。该菌株具有应用于土壤或水体镉污染修复的潜能。

背景技术

镉(cadmium)位于元素周期表中第五周期第II B组，自然界中常见的价态为+2价。常见化合物有氧化镉、硫化镉、卤化镉、氢氧化镉、硝酸镉、硫酸镉、碳酸镉。其中氧化镉毒性最强，且易累积。镉作为一种重金属，一般在土壤、岩石和水中的含量很少，而在铅矿，锌矿，磷酸盐矿石和磷酸盐类肥料中的浓度较高(Satarug et al，2003)。像镉、铅和汞这一类的金属因其无生物降解能力，所以随着人类工业和农业活动的不断展开使得镉在环境中不断累积，而且镉可以在土壤和植物之间转运，使得镉进入食物链从而危害人体健康(Lamb etal，2016)。镉在人体中的安全阈值为58μg/d，镉过量则会危害人体肝肾等器官；镉中毒会出现呕吐，腹痛腹泻，骨痛，干扰人体铁代谢从而导致贫血，甚至可致癌。历史上因为镉中毒引发过许多严重事件，例如日本著名的公害病——痛痛病，患者表现出的症状主要为骨折、骨软化和骨质疏松(Satarug et al，2017)。

随着社会的不断发展，土壤中重金属污染也变得日益严重。有统计显示，我国土壤重金属镉污染面积已达2万平方公顷，平均每年镉含量超标的农产品达14.16亿kg，且其趋势日益加重(刘洋等，2014)。中国当前受污染的土壤约占16.1％，其中重金属污染的土壤占82.4％(Zhao et al，2015)。镉是我国土壤的主要污染物之一，土壤中镉的超标率最高，占所有污染物的7％(李婧等，2015)。

针对镉的污染，目前国际国内出现了一些治理方法。主要归纳为以下几种：一是化学方法，比如采用化学沉淀法，此法效果虽明显但废渣难以处理，目前在发达国家的应用已受到一定的限制。二是物理方法，比如物理吸附，此法费用高，不利于大规模净化。三是植物修复方法，栽培某些植物(如蜈蚣草)，可以吸收高浓度的砷并富集在体内，大量种植收集后可以进行恰当处理，但此法修复周期太长。四是微生物修复方法，是指利用微生物通过价转化(例如，Cr(VI)到Cr(III)，SeO₄^2-到Se)，生物吸附(细胞表面)，细胞外化学沉淀(例如，从硫化细菌中获得S^2-)和挥发物(二甲基硒化物，汞蒸气)来达到重金属解毒的目的(Garbisuand Alkorta，2003)。目前报道的修复镉污染的细菌有假单胞菌属(白红娟等，2007)、梭菌属(张瑜等，2008)等，还有一些真菌例如酵母菌属(刘振扬等，2008)、青霉菌、毛霉菌、丛枝菌根等。已经用于修复的细菌、真菌与藻类比较发现细菌的修复效果普遍较好(曾晓溪等，2013)。Macaskie等人发现柠檬酸菌可以产生一种磷酸酯酶，该酯酶与镉产生镉盐沉淀，因此可利用该菌沉淀环境中的镉(Macaskie et al，1987)。而袁红莉等人在研究红酵母Y11株菌时发现，该菌株主要是通过细胞壁对环境中的镉进行吸附来达到镉污染修复的目的。Joner等人研究发现丛枝菌根真菌(Arbuscular mycorrhiza)对镉的固定可高达0.5mg/g，是烟草根系的10～20倍(Joner et al，2000)。目前国内可查阅的用于纯微生物修复镉污染的专利文献如表1所示。生物修复法作为绿色环保的修复技术，引起了国内外相关研究机构的极大关注，具有广泛的应用前景，但存在修复见效速度慢、修复效果不稳定等因素，而大部分微生物修复技术还局限在科研和实验室阶段，能应用到的实例很少(Liu et al，2018)。