[发明专利]一种硫酸盐还原菌‑解磷菌及其在联合修复镉污染土壤中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种硫酸盐还原菌-解磷菌及其在联合修复镉污染土壤中的应用，属于环境微生物技术领域。

背景技术

镉是环境中迁移性和毒性最强的重金属元素之一。目前，全球每年排放约3.0×10⁴t镉，过去50年间，排放到全球环境中的Cd约有2.20×10⁴t，其中94%进入土壤，致使世界各国的土壤出现不同程度的Cd污染。据统计，目前我国Cd污染的农田已超过20×10⁴ hm²，涉及11个省市25个地区，每年生产Cd含量超标农产品14.6×10⁸ kg。湖南省污染稻田镉含量为2.8-51.3 mg/kg，为土壤环境质量标准值（二级）的 9.3-171倍。沈阳张土污灌区严重污染区大米中含Cd含量达1-2 mg/kg。保定市污灌区土壤中Cd的检出超标率为87.5％，蔬菜中 Cd 的检出超标率为89.3％。

镉是蓄积性毒物，其毒性是潜在的，且治疗极为困难。土壤中过量的Cd易被植物吸收和积累, 影响植物的生长、细胞分裂及代谢活动, 造成农作物产量和品质下降。长期食用高Cd含量的食物，可以引起肾脏、肺、胎盘、心血管系统、免疫系统、生殖系统和骨矿密度降低等多种疾病。1992年，镉的化合物被国际癌症研究中心(IARC)确认为IA级致癌物，美国毒性物质管理委员会(ATSDR)列为第6位危害人体健康的有毒物质，联合国环境规划署(UNEP) 提出12种具有全球性意义的危险化学物质，镉被列为首位。

目前对于镉污染土壤的治理，主要是通过物理、化学、生物等方法。物理法工程量大，费用高。化学法操作简便，但费用较高，易导致土壤二次污染。生物修复法是一种很有前景的修复方法，目前研究较多的是超富集植物提取修复技术。但是，由于已发现的Cd超富集植物生物量小，修复周期长，目前仍难以用于实际的Cd污染土壤的修复。此外，我国人口众多，已查明受污染或污染情况不明的农田面积很大，现实情况是不得不在受重金属污染或污染情况不明的农田进行农作物生产。但是, 利用超富集植物修复技术历时长且占用大量的农田, 不适宜在污染农田大面积推广应用。

微生物修复技术主要包括微生物固定和微生物转化。微生物能够通过吸附和富集作用或产生某些代谢产物如草酸、磷酸盐和S^2-等物质与重金属形成沉淀，固定土壤中的重金属，降低重金属的生物可利用性，使其转变为潜在的生物可利用态或残渣态。

硫酸盐还原菌(Sulfate-Reducing Bacteria，简称SRB)能够将环境中的SO₄^2- 转化为S^2-，S^2-能够与金属离子反应生成硫化物沉淀，达到固定重金属的目的。目前SRB广泛应用于重金属污染废水的处理，而用于土壤修复的报道甚少。在Cd的化合物中，CdS的溶解度最低，其次是磷酸镉。采用SRB修复土壤Cd污染，由于Cd²⁺在土壤中具有很强的亲硫性，S^2-与土壤中的Cd²⁺快速反应生成溶解度很低的CdS沉淀，同时，SRB还原SO₄^2- 的过程中还能够生成碱性物质，提高土壤的pH，有利于酸性土壤的修复。研究表明：SRB在土壤的表层、较深层和植物根际都能够大量生长。但是，在镉污染的土壤中野生型SRB的生长受到抑制，另外，形成的CdS在有氧条件下易被氧化为CdSO₄，使Cd的移动性增加。据报道，在植物根际和土壤表层，CdS易被氧化为CdSO₄。因此，在水田晒田期间或旱田中，土壤表层和植物根际的Cd由于氧化作用而导致移动性增加。

发明内容

本发明目的之一是针对现有技术存在的问题，从Cd污染矿区土壤中分别筛选出一株具有较高抗镉生长能力的SRB和解磷菌，通过紫外线-等离子体复合诱变进一步提高SRB的抗镉生长能力和硫酸盐还原活性，获得一株具有高抗镉生长能力和在有氧和缺氧条件下均具有高效硫酸盐还原能力的SRB，通过紫外线-等离子体复合诱变获得具有高抗镉生长能力和解磷能力的解磷菌，该菌株还具有一定的解有机磷能力，能够产生一定量的吲哚乙酸等植物生长刺激因子，促进植物生长；

本发明的目的之二是提供含有上述SRB和解磷菌的微生物菌剂及其制备方法；

本发明的目的之三是提供上述SRB和解磷菌在联合修复土壤Cd污染中的应用。