[发明专利]一种固定镉和铬的贪铜菌及其在镉和铬复合污染土壤共修复中的应用

说明书

本发明属于农业环境微生物应用技术领域，具体涉及一种固定镉和铬的贪铜菌及其在镉和铬复合污染土壤共修复中的应用。所述的贪铜菌为MP‑37(Cupriavidus sp.)，从重金属污染土壤中分离得到，该菌株对镉、铬污染土壤具有共修复能力，本发明分离的贪铜菌MP‑37保藏在中国典型培养物保藏中心，保藏编号为CCTCC NO:M20211278。本发明还公开了含有保藏编号为CCTCC NO:M20211278贪铜菌MP‑37(Cupriavidus sp.)的微生物菌剂及其在镉、铬污染土壤共修复中的应用。其中所述的铬为六价铬。

技术领域

本发明属于农业环境微生物应用技术领域，具体涉及一种固定镉和铬的贪铜菌及其在镉和铬复合污染土壤共修复中的应用。

背景技术

镉(Cd)是第I类致癌物质，在镉污染环境中极易被植物吸收，通过食物链传递到动物和人体中，危害人类健康。镉在自然界中具有很强的溶解性和毒性，在水溶液中主要以二价镉离子(Cd²⁺)的形式存在，长期摄入高水平的镉离子会导致严重的健康问题，如Cd(II)对人的大脑、肾脏、骨骼、肺、肝脏，甚至生殖系统和神经系统造成严重的损害。研究表明，镉可能通过活性氧(ROS)和抑制DNA修复机制介导其致癌性，其与紫外线一样，对细胞有致突作用。而金属镉在生活中的应用十分广泛，主要用于制造镍镉电池和电镀，还可以用于制造颜料、塑料、陶瓷、玻璃和涂料等。随着工业化快速发展，采矿、冶炼、化石燃料燃烧等产生的含镉废气和废水流入到自然界的水体和土壤中，造成我国的土壤和水体环境的镉的污染。另外由于大量有机磷肥和氮肥的使用，使土壤的pH逐渐趋于酸化。酸化后的土壤，其镉的迁移性更强，生物有效性和植物可利用性更高，更利于植物的吸收，“镉大米”即是由此产生的。

铬是一种相对坚硬的钢灰色金属，其与镉的不同之处在于其在环境中稳定存在的价态不同，镉主要以二价离子形式存在，而铬主要是以较为稳定的Cr(VI)和Cr(III)形式存在，且Cr(VI)的毒性远高于Cr(III)。研究表明，三价铬是人类和动物必需的微量元素，因为它有助于葡萄糖、脂肪和蛋白质的新陈代谢。六价铬属于一类致癌物质，是美国EPA公认的129种重点污染物之一，通常以CrO^4-的形式存在于水溶液中。长期接触铬盐，会导致皮肤溃疡、皮炎及湿疹、鼻炎等疾病。我国是一个铬盐生产大国，铬盐被广泛应用于制革工业、电镀工业、不锈钢工业、染色工业和颜料合成工业等。而许多含铬盐的工业废弃物，如污泥和污水，未经任何处理就直接排放到水、空气和土壤中，对我们生活的环境造成了严重的生态破坏。根据数据显示，在2004-2011年之间，我国水体铬的污染程度总体呈上升趋势。2016年的一项调查结果显示，我国有0.13％的土地受到铬污染而被弃用，1.26％的土地面临较高的铬污染风险。

传统的镉和铬修复策略包括物理和化学方法，其中物理修复方法包括颗粒活性炭吸附、电渗析、膜过滤、反渗透、光催化和土壤淋洗等；化学修复包括原位光电催化，石灰和石灰石，或者用化学试剂(SO₂、Na₂S₂O₅、FeSO₄、Na₂SO₃、CaHSO₃等)对土壤进行原位修复等。物理和化学修复的优点是效率高、操作简单，但消耗成本大，且大量使用化学原料可能会造成二次污染，不利于广泛应用。生物修复是指利用细菌、真菌、藻类、植物等生物体对重金属离子的生物吸附、生物转化、生物富集、生物矿化以及生成沉淀等作用，减少暴露在环境中的重金属离子浓度和生物活性，从而减少重金属离子对环境造成的破坏。与物理和化学修复方法相比，生物修复方法成本更低，对环境比较友好，不会产生二次污染，是更为理想的修复方法。