高耐鎘硫酸鹽還原菌的篩選及鑒定

高耐鎘硫酸鹽還原菌的篩選及鑒定周冰玉;吳迎奔;陳薇;劉標;許雋;尹紅梅;賀月林【摘要】為了篩選高效修復重金屬鎘污染的微生物菌株，從重金屬污染水體中分離篩選到12株硫酸鹽還原菌，對其形態(tài)特征、鎘耐受能力及吸附能力進行了研究.結(jié)果表明,在含硫酸亞鐵銨的固體富集培養(yǎng)基上,12株硫酸鹽還原菌的菌落均為黑色，不產(chǎn)芽孢，革蘭氏陰性，初步鑒定為脫硫弧菌屬硫酸鹽還原菌;其中，菌株S-3、S-5、S-10、S-11具有較強的鎘耐受能力，在鎘離子濃度為80mg/L的培養(yǎng)液中仍可生長;菌株S-10和S-11的吸附能力較強，在鎘離子濃度為80mg/L的培養(yǎng)液中，對鎘的吸附率分別為70.63%±1.856%和72.27%±3.163%,死菌體對鎘離子也有一定的鎘吸附作用，但吸附能力顯著低于活菌體的吸附效果.【期刊名稱】《湖南農(nóng)業(yè)科學》【年(卷)，期】2015(000)007【總頁數(shù)】3頁(P91-93)【關鍵詞】硫酸鹽還原菌;重金屬;鎘;修復;鎘吸附率【作者】周冰玉;吳迎奔;陳薇;劉標;許雋伊紅梅;賀月林【作者單位】湖南省微生物研究院，湖南長沙410009;湖南省微生物研究院,湖南長沙410009;湖南省微生物研究院，湖南長沙410009;湖南省微生物研究院，湖南長沙410009;湖南省微生物研究院，湖南長沙410009;湖南省微生物研究院，湖南長沙410009;湖南省微生物研究院，湖南長沙410009【正文語種】中文【中圖分類】X171.4隨著工業(yè)的快速發(fā)展，大量含重金屬離子的廢水排放到環(huán)境中，引起了嚴重的重金屬污染。一直以來，由于未得到有效治理，重金屬逐漸向江河湖海、地下水以及廢水流經(jīng)區(qū)域的土壤中積累，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類健康帶來嚴重威脅，尤其是重金屬鎘污染已成為一個全球性問題［1-2］。因此，廢水中重金屬污染治理是當前急需解決的重大問題，也是目前許多科研工作者的研究熱點。目前，廢水中鎘污染的治理方法主要有物理法、化學法和微生物修復法。但物理和化學方法所使用的材料較昂貴且使用壽命短，處理廢水的成本較高，易引起二次污染。而微生物修復法因其具有來源豐富、處理成本相對較低、對環(huán)境影響小等優(yōu)點，引起了科研工作者的廣泛關注［3-4］。硫酸鹽還原菌是指一類能把硫酸鹽、亞硫酸鹽、硫代硫酸鹽等硫氧化物及元素硫還原形成硫化氫的細菌的統(tǒng)稱［5］。與其他類型的重金屬微生物修復菌劑相比，用硫酸鹽還原菌修復廢水鎘污染最大的優(yōu)勢在于其去除水體中鎘離子的效率更高，而且對多種重金屬離子都有去除效果［6］。作為一種可高效去除廢水中重金屬離子的微生物，硫酸鹽還原菌越來越被研究者們重視，從而廣泛應用到工業(yè)廢水、灌溉用水、養(yǎng)殖廢水等的修復領域［7］。實驗室從重金屬污染廢水中分離了12株硫酸鹽還原菌，并對其鎘耐受能力和吸附能力進行了測試，以期為硫酸鹽還原菌處理含鎘廢水提供依據(jù)。1.1試驗材料廢水樣品采自湖南某地工業(yè)區(qū)。試驗所用的富集和固體培養(yǎng)基參照國家農(nóng)業(yè)部成都沼氣所的配方。富集培養(yǎng)基成分為：NaCl2.0g/L、Fe(NH4)2(SO4)2?6H2O0.5g/L、NH4CI1.0g/L、MgSO4?7H2O2.0g/L、Na2SO40.5g/L、K2HPO40.5g/L、70%乳酸鈉5ml/L、酵母膏1.0g/L,pH值7.5。固體培養(yǎng)基即在上述培養(yǎng)基中按照20%的比例加入瓊脂粉。1.2試驗方法1.2.1硫酸鹽還原菌的富集培養(yǎng)取1mL廢水樣品加入裝有100mL液體培養(yǎng)基的鹽水瓶中，蓋好瓶蓋后放入?yún)捬跖囵B(yǎng)箱中35°C靜置培養(yǎng)，待培養(yǎng)液變成墨黑色，用醋酸鉛試紙檢測有大量H2S生成后轉(zhuǎn)接，如此重復5次，每次接種量1%。1.2.2硫酸鹽還原菌的分離純化將富集培養(yǎng)后的菌液稀釋到10-6，平板劃線，用封口膜密封后置厭氧培養(yǎng)箱中35C培養(yǎng)7d后，從中挑取長勢良好、濃黑色的單菌落于斜面中保存。1.2.3硫酸鹽還原菌的初步鑒定在光學顯微鏡下觀察活體細菌的運動特征、細胞形態(tài)；硫酸鹽還原菌的革蘭氏染色、芽孢染色和鞭毛染色方法見《微生物學實驗》[8]。1.2.4菌株對鎘的耐受能力將獲得的12株硫酸鹽還原菌，按2%的接種量接種于含5、10、20、40、80mg/L鎘離子的富集培養(yǎng)基中，于35C、150r/min厭氧培養(yǎng)7d,然后將富集培養(yǎng)后的菌液涂布于固體培養(yǎng)基上，用封口膜密封后置厭氧培養(yǎng)箱中35C培養(yǎng)，挑取各平板上的單菌落進行斜面保藏。1.2.5菌株對鎘的吸附能力將獲得的4株耐鎘硫酸鹽還原菌，按2%的接種量接種于含20、40、80mg/L鎘的富集培養(yǎng)基中，于35C、150r/min厭氧培養(yǎng)7d,設3個重復，以接等量無菌水和死菌體為對照。針筒取樣，10000r/min離心10min，取上清液備用，對照采用同樣方法進行處理。利用電感耦合等離子體發(fā)射光譜法測定各處理上清液中鎘的濃度。各菌株對培養(yǎng)液中鎘的吸附率(%)=(C0-Ct)/C0x100。其中，C0為蒸餾水對照上清液中鎘的濃度；Ct為吸附后上清液中鎘的濃度。2.1硫酸鹽還原菌的分離及初步鑒定經(jīng)多次富集培養(yǎng)和分離，獲得12株硫酸鹽還原菌，分別編號為S-1~S-12。12株菌株的菌落特征和細胞形態(tài)特征見表1。其共同特征為菌落黑色，同為革蘭氏陰性菌，細胞形狀主要為桿狀或弧狀，不產(chǎn)芽孢，單極生鞭毛，運動特征以翻滾式運動和旋轉(zhuǎn)式運動為主；各菌株的區(qū)別僅在于菌體大小不同。對照《伯杰氏系統(tǒng)細菌分類學手冊》中對脫硫弧菌屬硫酸鹽還原菌的描述：多弧狀，偶有桿狀，無芽孢，革蘭氏陰性，初步判定分離得到的菌株屬脫硫弧菌屬。2.2耐鎘硫酸鹽還原菌的分離純化對12株硫酸鹽還原菌進行分離純化，結(jié)果如表2所示，當培養(yǎng)基中鎘離子濃度提高到80mg/L，仍有4株菌株可以生長，分別為S-3、S-11、S-5和S-10。2.3高耐鎘硫酸鹽還原菌對鎘的吸附能力4株耐鎘硫酸鹽還原菌經(jīng)過7d培養(yǎng)后，各菌株對不同濃度含鎘培養(yǎng)液（分別含鎘20、40、80mg/L）中Cd+的吸附能力見圖1~圖3。當培養(yǎng)液含鎘20mg/L時，各菌株對鎘的吸附能力較強，吸附率在87.27%±1.097%~84.37%±3.758%之間；隨著鎘濃度的增加，各菌株對鎘的吸附能力隨之降低；在鎘離子濃度為80mg/L的培養(yǎng)液中，菌株S-10和S-11的吸附能力較強，分別為70.63%±1.856%和72.27%±3.163%。耐鎘能力相對較弱的菌株卻表現(xiàn)出較強的鎘吸附能力。當培養(yǎng)基中鎘離子初始濃度為20mg/L時，死菌體細胞對溶液中鎘的吸附率為30.00%±3.835%~39.43%±2.639%；隨著鎘濃度的增加，死菌體對鎘的吸附能力亦隨之降低；在鎘離子濃度為80mg/L的培養(yǎng)液中，死菌體對鎘離子的吸附能力僅8.033%±0.4041%-8.900%±0.4359%。經(jīng)過多次的富集分離，得到4株高耐鎘硫酸鹽還原菌，其細胞呈弧形，無芽孢，為革蘭氏陰性，初步判定4株高耐鎘硫酸鹽還原菌屬脫硫弧菌屬。下一步擬通過生理生化、16SrDNA基因序列、G+C含量的測定以及DNA-DNA雜交分析進一步判斷4株高耐鎘硫酸鹽還原菌在分類學上的地位。鎘耐受試驗結(jié)果表明，S-3、S-5、S-10、S-11菌株具有較強的鎘耐受能力，在鎘濃度高達80mg/L時，仍能正常生長。4株菌的鎘吸附試驗結(jié)果顯示，各菌株活菌體對溶液中的鎘均有較強的吸附能力。在含鎘80mg/L的培養(yǎng)液中，菌株S-10和S-11的吸附能力較強，分別達70.63%±1.856%和72.27%±3.163%。利用吸附能力強的微生物修復重金屬污染水體，可以克服物理和化學方法易造成二次污染的缺點，具有良好的應用前景。試驗獲得的4個菌株對鎘吸附能力強，效率高，有望成為處理含鎘廢水的理想菌種。但是，菌株S-3、S-5、S-10、S-11的吸附機理及其對實際重金屬礦山污染廢水的處理效果仍需進一步研究。【相關文獻】劉麗君.水環(huán)境中鎘污染處理的研究進展[J].環(huán)境科學與管理，2012，37（6）：124-127.黃寶圣.鎘的生物毒性及其防治策略[J].生物學通報，2012，40（11）：26-28.沈萍，朱國偉.含鎘廢水處理方法的比較[J].污染防治技術，2010，23（6）：56-59.CarlosGR，VictorRT，BrunoGG.CadmiumandzincremovalfromaqueoussolutionsbyBacillusjeotgali:pH，salinityandtemperatureeffects[J].BioresourceTechnology，2008，99（4）：3864-3870.馬保國，胡振琪，張明亮，等.高效硫酸鹽還原菌的分離鑒定及其特性研究[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學學報,2008，27（2）：608-611.SponzaDT.Investigationofextracellularpolymersubstances（EPS）andphysicochemicalpropertiesofdifferentactivate