專利名稱：一種促進龍葵去除水中微量鎘污染的微生物及其去除鎘污染的方法
技術領域：
本發明涉及微量鎘污染飲用水的生物學凈化方法，具體涉及利用龍葵去除水中微量鎘污染的方法及其采用的微生物。
背景技術：
工業發展往往伴隨的環境污染的產生，“工業三廢”中的廢水廢渣排放引起的水體重金屬污染問題越來越嚴重，不僅破壞生態環境，而且直接或間接危害人們的身體健康。重金屬鎘污染主要來自印染、農藥、礦石開采、冶煉等行業，長期攝入微量鎘，會嚴重損害人體的肝、腎等器官，進而引發多種疾病。歐洲和日本因鎘污染引發的骨痛病，是鎘污染區域鎘中毒的常見病。常用的去除飲用水中鎘污染的方法主要有絮凝劑過濾法、石灰沉淀法、離子交換法、電解法等，但這些方法在處理過程中存在著產生二次污染、費用過高、重復利用性不強、 工藝復雜等缺陷。因此研究出一種高效，環保，低成本的方法是目前科技發展的趨勢，本發明采用的生物學凈化方法，就會解決現有方法出現的一系列問題。
發明內容
本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種促進龍葵去除水中微量鎘污染的微生物及其去除鎘污染方法，該方法操作簡單、經濟高效、環境友好。一種促進龍葵去除水中微量鎘污染的微生物，為金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03，保藏號為 CCTCC NO :M 2010236。應用所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，將龍葵種子表面滅菌后在金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03菌液中浸泡1-3小時，取出播種，兩周后轉入水培；再過30天后的龍葵植株用于凈化水。所述的龍葵種子經75%酒精溶液浸泡15秒進行表面滅菌，清水沖洗3次，晾干后用于內生菌菌液浸泡。所述的菌液配置過程如下挑取金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03菌種接種至IOOml液體LB培養基中擴大培養12小時，4000轉/分鐘離心5分鐘，倒去上清，用IOOml 1/4濃度的改良霍格蘭溶液重懸細菌菌體，即得到內生菌接種菌液。所述的播種是將蛭石鋪于托盤中，厚度4-6厘米，用1/4濃度的改良霍格蘭溶液澆透，龍葵種子播種于其中。所述的水培是采用1/4濃度的改良霍格蘭溶液作為水培營養液，4-6天換一次營養液，并不斷補充。所述的1/4濃度的改良霍格蘭溶液配方為=KNO3 125mg/L ；KH2PO4 35mg/L ； NH4H2P0420mg/L ；MgSO4 · 7H20 125mg/L ；Ca (NO3)2 · 4H20 235mg/L ；FeSO4 · 7H20 10mg/L。所述的龍葵植株用于凈化水的時間為30-40天。
所述的龍葵植株根部與水體接觸來凈化水。所述的龍葵用于處理鎘離子濃度為不高于200μ g/L的飲用水；所述的龍葵植株經過一輪2-12小時凈水處理后，繼續水培培養24小時，龍葵將大部分吸收的金屬鎘從根部運輸到葉片和莖稈保存，恢復凈水能力，可進行下一輪凈水處理。每株龍葵對應凈化1-1. 2 升鎘污染的水。經處理后水樣均達到國家制定的生活飲用水水質標準(GB5749-85)，一般均低于 3 μ g/L ο龍葵完成循環凈水后的處理龍葵植株內部所吸收的鎘可通過機械壓榨的方式提取出來，提取率接近80% ；壓榨后的植物殘渣經烘干、粉碎，可以用于工業廢水的重金屬吸附去除。
本發明針對飲用水中微量鎘污染的去除效果好、操作簡便、適用范圍廣，在飲用水凈化方面具有很大的應用潛力。菌種分離自湖南省衡陽水口山礦區尾砂礦附近采集的龍葵植株，為龍葵內生菌。 將采集的整株龍葵植株用清水沖洗干凈，分別取部分根、莖、葉于2% (ν/ν)的次氯酸溶液中浸泡3分鐘用于表面消毒，然后在無菌水中漂洗5次去除植物表面殘留的次氯酸。表面滅菌后的植物用無菌研缽研磨至糊狀，用(m/v)氯化鈉稀釋10-10000倍分別涂布在固體LB培養基平面上，培養48小時。根據菌落形態的差異挑取內生菌單菌落進行擴大培養。 在經過重金屬耐受性、促植物生長因子等檢測后，選取了編號為LKS03的內生菌進行植物接種。LKS03具有較高的生產ACC(1-氨基環丙烷-1-羧酸)脫氨酶和IAA(吲哚乙酸)的能力，在Cd 2mM、Zn5mM、Pb 5mM的培養條件下其生長不受明顯影響，菌種活力正常。LKS03為革蘭氏陽性菌，適宜生長溫度為25-30 °C，高于38°C則生長明顯受到抑制。在固體LB培養基上涂布、30°C培養2天后，其菌落直徑為1-1. 5mm，呈黃色，表面光滑、 凸起、濕潤。根據LKS03的16SrDNA序列測序結果(GenBank ID :HQ331133)，結合菌落形態和生理特性分析，表明其為金黃桿菌屬的細菌，將其命名為金黃桿菌Chryseobacterium sp.LKS03。
圖1為龍葵凈化不同鎘濃度的模擬污染飲用水時間曲線圖；圖2為培養周期第45天和80天的龍葵凈水時間曲線圖；圖3為接種金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03的龍葵與未接種的龍葵凈水能力的比較；圖4為本發明接種了金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03的龍葵連續4次凈水處理效果圖；圖5為幾種金屬離子對本發明接種了金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03的龍葵凈水能力的影響。
具體實施例方式下面結合實施例旨在進一步說明本發明，而非限制本發明。實施例1
龍葵種子的萌發、接種金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03和植株的水培培養1.龍葵種子經75%酒精溶液浸泡15秒進行表面滅菌，清水沖洗3次，晾干后用于金黃桿菌 Chryseobacterium sp. LKS03 接種。2.將滅菌后的龍葵種子浸泡于金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03接種菌液中2小時，取出即用于播種。3.蛭石鋪于托盤中，厚度約5厘米，用1/4濃度的改良霍格蘭溶液澆透，龍葵種子播種于其中。2-3天左右即發芽，2周左右龍葵可長至10厘米高并轉入水培。4. 1/4濃度的改良霍格蘭溶液同樣作為水培營養液，5天換一次營養液，并不時補充。再過30天后的龍葵植株用于凈化水。
實施例2Chryseobacterium sp. LKS03具有較高的生產ACC(1-氨基環丙烷羧酸)脫氨酶和IAA(吲哚乙酸)的能力，可以促進植物根部的生長。在生長周期的第45天和第80 天，接種了金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03植株與沒有接種的植株各采集5株樣本， 測定根長和根重，結果如表2所示表2
45天80天
根長(cm) 根重(g,干重) 根長(cm) 根重(g,干重)
接種金黃桿菌 9.5士 1.30.78士0.05 12.7士 1.51.36士0.07
Chryseobacterium sp.LKS03
未接種7.8 士 0.90.62 士 0.03 10.1 士 1.3 0.98 士 0.05接種了金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03的龍葵植株在生長周期的第45天， 根長和根重與未接菌的龍葵相比，分別增加了 21. 8%和25. 8% ；在第80天，根長和根重則分別增加了 25. 7%和38. 8%。實驗結果表明，接種Chryseobacteriumsp. LKS03對龍葵的根部生長有顯著的促進作用。實施例3采用自來水添加重金屬離子來模擬污染飲用水，模擬污染飲用水中鎘濃度為 50μ g/L，比較接菌的龍葵和未接菌龍葵凈化模擬污染飲用水的能力。1升模擬污染飲用水注入水槽中，龍葵固定于水槽上方，根部與水體接觸，跟蹤檢測16個小時內水體中鎘濃度的變化，鎘濃度由原子分光光度計進行測定，凈水效果如圖3所示由實驗結果可看出，接種Chryseobacteriumsp. LKS03的龍葵3小時內將飲用水中鎘含量降低至國標以下 (< 10 μ g/L)，未接種內生菌的龍葵則需要4. 5個小時，處理效率提高了近33%。由此可見接種內生菌后，龍葵根部吸收鎘離子的速度更快，凈水效率更高。
實施例4采用自來水添加重金屬離子來模擬污染飲用水，模擬污染飲用水中鎘濃度為 100 μ g/L，1升模擬污染飲用水注入水槽中，接種了金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03 的龍葵固定于水槽上方，根部與水體接觸，跟蹤檢測16個小時內水體中鎘濃度的變化，鎘濃度由原子分光光度計進行測定。凈化處理完成后龍葵繼續水培，24小時后繼續進行飲用水凈化處理。連續進行4個周期的飲用水凈化處理，凈水效果如圖4所示由圖4可看出， 龍葵的連續凈水能力相當穩定。 實施例5采用自來水添加重金屬離子來模擬污染飲用水，鎘濃度為100μ g/L，同時分別加入幾種 2 價金屬陽離子，濃度為 Zn 1000 μ g/L、Mn 500 μ g/L、Fe 1000 μ g/L、Ca 500mg/ L、Mg 500mg/L,用以檢測水中各種常見陽離子對接種了金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03的龍葵凈水能力的影響。跟蹤檢測12個小時內水體中鎘濃度的變化，鎘濃度由原子分光光度計進行測定。凈水效果如圖5所示由圖5可以看出，各種金屬2價陽離子對龍葵凈水影響很小，龍葵凈水的適應范圍很廣。
權利要求
1.一種促進龍葵去除水中微量鎘污染的微生物，其特征在于，所述的微生物為金黃桿菌 Chryseobacterium sp. LKS03，保藏號為 CCTCC NO :M 2010236。
2.應用權利要求1所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，其特征在于， 將龍葵種子表面滅菌后在金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03菌液中浸泡1_3小時，取出播種，兩周后轉入水培；再過30天后的龍葵植株用于凈化水。
3.根據權利要求2所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，其特征在于， 所述的龍葵種子經75%酒精溶液浸泡15秒進行表面滅菌，清水沖洗3次，晾干后用于金黃桿菌 Chryseobacterium sp. LKS03 菌液浸泡。
4.根據權利要求2所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，其特征在于， 所述的菌液配置過程如下挑取金黃桿菌Chryseobacterium sp. LKS03菌種接種至IOOml 液體LB培養基中擴大培養12小時，4000轉/分鐘離心5分鐘，倒去上清，用IOOml 1/4濃度的改良霍格蘭溶液重懸細菌菌體，即得到菌液。
5.根據權利要求2所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，其特征在于， 所述的播種是將蛭石鋪于托盤中，厚度4-6厘米，用1/4濃度的改良霍格蘭溶液澆透，龍葵種子播種于其中。
6.根據權利要求2所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，其特征在于， 所述的水培是采用1/4濃度的改良霍格蘭溶液作為水培營養液，4-6天換一次營養液，并不斷補充。
7.根據權利要求2或4或5或6所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，其特征在于，所述的1/4濃度的改良霍格蘭溶液配方為KNO3 125mg/L ；KH2PO4 35mg/L ； NH4H2P0420mg/L ；MgSO4 · 7H20 125mg/L ；Ca (NO3)2 · 4H20 235mg/L ；FeSO4 · 7H20 10mg/L。
8.根據權利要求2所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，其特征在于， 所述的龍葵植株用于凈化水的時間為30-40天。
9.根據權利要求2所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，其特征在于， 所述的龍葵植株根部與水體接觸來凈化水。
10.根據權利要求2或8或9所述的微生物促進龍葵去除水中微量鎘污染的方法，其特征在于，所述的龍葵用于處理鎘離子濃度為不高于200μ g/L的飲用水；所述的龍葵植株經過一輪2-12小時凈水處理后，繼續水培培養M小時，進行下一輪凈水處理，每株龍葵對應凈化1-1. 2升鎘污染的水。
全文摘要
本發明提供了一種促進龍葵去除水中微量鎘污染的微生物及其去除鎘污染的方法，利用超累積植物龍葵對鎘的高效吸收特性來凈化受到鎘污染的飲用水。采用水培方式培養龍葵，通過接種金黃桿菌Chryseobacterium sp.LKS03促進其根部生長。凈化飲用水時將龍葵植株的根部浸入含有鎘污染的飲用水中，每株龍葵在一個凈化周期內對應凈化約1-1.2升飲用水，根據水樣中鎘離子濃度的高低(不高于200μg/L)，所需的凈化時間從2小時至12小時不等，龍葵植株在其培養周期的第45-80天內凈化水樣的能力最佳。該方法針對飲用水中鎘污染的去除效果好、操作簡便、適用范圍廣，在飲用水凈化方面具有很大的應用潛力。
文檔編號A01N63/02GK102154142SQ201010513140
公開日2011年8月17日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者劉承斌, 李波, 羅勝聯, 陳亮, 陳覺梁, 饒嬋 申請人:湖南大學