[发明专利]一种微生物菌群的富集方法及其在处理Cr重金属污染上的应用

说明书

本发明提供一种微生物菌群的富集方法，以池塘底泥微生物为环境菌源，通过高浓度Cr（VI）的持续定向驯化和继代筛选，最终获得一组能够有效还原Cr（VI）的微生物菌群。该菌群能有效还原Cr（VI），49.5h内可将91μg/mL的Cr（VI）全部还原。可耐受435μg/mL的环境Cr（VI）浓度，并保持还原能力。在15℃‑45℃条件下具有还原Cr（VI）的能力，并在30℃和35℃条件下还原Cr（VI）的效率最好。

技术领域

本发明涉及一种微生物菌群的富集培养方法，并将该微生物菌群应用于含Cr重金属污染的环境中，其中包括水环境、土壤环境、有机污染环境，属于生物技术领域。

背景技术

我国重金属污染较为严重，据统计，我国土壤重金属污染面积约为2×10⁷hm²，每年受污染的粮食多大1.2×10⁷t，经济损失达2×10¹⁰元（赵其国，等，土壤学报，2007，44（6）：1127-1134）。

铬是主要的重金属污染物之一。由于其是部分行业如电镀、木材防腐、染料、皮革制作、合金制造的重要原料，广泛应用于工业生产，并随着工业废水的排放，大量进入环境（董广霞, 等. 中国环境监测, 2015, 31⑶: 92-95）。统计表明，我国是铬生产大国，每年铬盐生产量超过16万吨，而我国每年排放的铬渣量约为35万-42万吨（江澜，重庆工商大学学报(自然科学版), 2006 , 23(2):132-135）。大量铬污染物被投放入环境，造成了我国Cr重金属污染现状较为严峻。我国土壤Cr的分布情况为，中国南部较高，由云南向东北方向直到江苏地区出现连续高值，各农田土壤铬含量最高的省份是上海市，已达79.78mg/kg，福建省土壤Cr平均值超出背景值2.80倍（张小敏，等. 环境科学，2014，35(02):692-703）。

通常Cr的毒性与其在环境中的形态有关。化合价为三价的Cr由于不易进入细胞，毒性较小，而化合价为六价的Cr容易进入细胞，并且在细胞内在谷肤甘肤等作用下还原为化合价为三价的Cr。在这个还原过程中会产生化合价为五价的Cr中间体及活性氧自由基或经基自由基，因而有很强的毒性。六价Cr比三价Cr毒性高出约100倍。

发明内容

基于上述问题，开发能够有效还原环境中Cr的方法，对我国改良我国农田土壤环境，保障人类健康具有重要意义。利用微生物来修复Cr污染，是生物修复里的一个重要分支。目前，已报道多种微生物，如芽孢杆菌(Bacillus sp. )、脱硫弧菌( Desulfovibriovulgaris )、希瓦氏菌(Shewanella sp.)和假单胞菌(Pseudomonas sp. )等具有还原Cr（VI）的能力。但不同菌株还原Cr（VI）的能力不同，且单一菌株在环境中的定殖能力较弱，影响生物修复的效果。

本发明以Cr（VI）还原能力作为筛选指标，注重微生物群体功能和菌间的协同关系。利用限制性培养和连续继代培养的方法，从环境中富集到一组微生物菌群，该菌群能有效还原Cr（VI）。

所述的微生物菌群的富集方法，

包括如下步骤：

（1）采集池塘底泥作为环境菌源，将池塘底泥装入培养瓶内，加入重铬酸钾，定容，封装后，静止培养25-32天，获得第一代富集菌群；

（2）将所获的第一代富集菌群，转接到新鲜的含Cr（VI）的PCS培养液，培养5-7天获得第二代富集菌群，如此方法转接n次获得第n代富集菌群。

所述的步骤（1）中池塘底泥的理化性质为，有机质25-35g/kg，总氮1-1.8g/kg，有效磷30-40mg/kg，含水量65-75%。

所述的步骤（1）中加入的重铬酸钾调整培养瓶中的Cr（VI）浓度为50μg/mL-200μg/mL，即获得第一代富集菌群。