污染土壤中重金属锌吸附菌株的筛选研究

杨 卓

（河北环境工程学院，河北秦皇岛066102）

污染土壤中重金属锌吸附菌株的筛选研究

杨 卓

（河北环境工程学院，河北秦皇岛066102）

主要对污染土壤中吸附重金属锌菌株的筛选、鉴定进行研究。从污染土壤样品中富集培养微生物菌株，通过吸附率测定，得到4株锌吸附能力较高的菌株，分别命名为ZnA-4、ZnE-3、ZnH-2、ZnL-2，其中ZnH-2菌株对锌的吸附率最高，达到48.30%，其次是ZnL-2，吸附率为42.95%。通过常规细菌鉴定方法，从菌落形态特征、生理生化试验两方面对4株菌进行鉴定，初步鉴定这4株菌均为芽孢杆菌属。此功能性菌株有望在土壤污染原位固定技术中作为修复菌剂。

重金属污染；菌株筛选；菌株鉴定；锌离子

锌是动植物生长发育所必需的微量营养元素之一，在调节人体的免疫功能，维持机体正常生理机能中具有重要的作用，可以促进儿童的正常发育，治疗厌食和营养不良等[1-2]。近年来，经济建设速度加快，铅、锌矿产资源开采、金属冶炼、燃料生产等生产活动使得锌等重金属可以通过多种途径进入土壤环境，从而造成严重的土壤重金属污染[3]。土壤被锌污染后，土壤锌被植物吸收会导致作物减产，还会通过食物链层层传递，最终威胁人体健康，所以减轻土壤重金属危害，确保土壤质量和农产品食用安全，对人类的健康非常重要[4]。

土壤重金属污染的传统治理方法主要有化学沉淀法、电解法、离子交换法和膜分离技术等，但是传统的方法费用高、能耗大，易造成二次污染。在长期的研究中，微生物吸附技术受到了广泛关注。微生物吸附技术是近年来研究发现的一类新型、高效的清除土壤中重金属的方法，与传统方法相比，其运行费用低，对土壤肥力和代谢活性没有影响，可以避免污染物转移而对人类健康和环境产生影响[5]。

本研究从土壤中筛选分离高效吸附锌的细菌菌株，并且对吸附能力较高的菌株进行种属鉴定，以期为生物技术治理土壤锌污染提高菌种资源，并为其进一步研究奠定科学基础。

群测群防是指山洪灾害易发区的县（市、区）、镇（乡）两级人民政府和村（居）民委员会，组织辖区内企事业单位和广大人民群众，在水行政主管部门和相关专业技术单位的指导下，通过防御组织建立、责任制落实、防灾预案编制、防灾知识宣传、避险技能培训、避灾措施演练等手段，对由降雨引发的洪水等突发灾害进行监测预警的防御措施，实现对山洪灾害的提前预防、及时监测、快速预警和有效避让的一种主动防灾减灾体系。

1 材料与方法

1.1 实验仪器

实验所用设备有：高压灭菌锅、双层摇床、智能生化培养箱、电子天平、超净工作台、低温冰箱、光学显微镜、4℃冰箱、752型紫外可见分光光度计、高速离心机、微量移液器。

1.2 供试土样的采集

采用五点法取样，将污水处理厂周边、庙沟铁矿门前污染的土壤、小汤河入海处底泥等地点的土壤样品混合。取样时铲去表面土层，取5～10 cm处的土壤，装入无菌袋带，记录取样地点，时间等，回实验室，4℃冰箱保藏备用。从此部分土样中富集分离筛选微生物菌株。

1) 设计开发的烟苗剪叶器已经进入小批量推广应用。应用结果显示,综合辅助用工,剪叶效率为120盘/h(烟苗竖膀期) ,是人工剪叶的6倍以上，其集叶率达到96%以上，避免了剪掉的碎叶对烟苗造成污染。同时，使用过程中可随时对切刀进行消毒，避免切刀对烟苗形成二次污染。

1.3 实验方法

2017年4月24日、25日，我们分别造访了俄罗斯科学院卡尔梅克科研中心和以帕里莫夫命名的国家博物馆。在我们心目中它们都是卡尔梅克历史研究的圣地，19世纪以来，一些有代表性的卡尔梅克历史研究作品都与它们有关，并给予我们的17至18世纪土尔扈特蒙古历史研究以极大的帮助，获益匪浅。

1.3.1 菌株的富集和分离

在计算机科学与技术中，数据结构介于数学、计算机软硬件之间，由于其独特的地位使其成为计算机专业的核心基础课程。数据结构课程偏重理论，内容抽象，注重理解，同时又要求学生能够将抽象的思维转化为在计算机可以操作的具体实践，因此数据结构是一门理论性和实践性都很强的课程[1]，其概念多、内容多、高抽象性、强逻辑性和算法复杂性始终是学生学习的一个难点[2]。

将驯化后的菌株涂布于固体培养基中，培养基中已加入500 mg/L的氯化锌，单菌落在含重金属的固体培养基上反复划线纯化，直至获得纯培养。

范冰冰的出道，源于参演一部叫《女强人》的电视剧。当年只有15岁的她，只参与拍摄了三天的戏。放在今天，也就是跑龙套的。但范冰冰的演艺经历赫然写着：1996年，范冰冰参与拍摄刘雪华与邵兵主演的电视剧《女强人》。这就像在北京的打工仔，称自己参与首都建设差不多。不出名时可以理解，出了名还这样做，说明这三天短暂的拍摄对她之后的演艺事业足够重要。

1.3.2 菌株吸附能力测定

综上所述,在内分泌科晨交班中开展sbar交班模式,可提高护士专业水平,建立和谐的医护团队,提升医疗护理服务质量,促进患者安全。因此,在晨交班中应普及推广sbar交班模式,缩短交班时间,提高交班质量。

1.3.2.1 菌体的制备

游客们搭上列车，列车慢慢往上爬，像是要爬上喜马拉雅山区，进入一个气氛黯淡恐怖的地域，突然之间，面前出现了怒吼的雪人，列车赶紧急速后退，换上另外一条轨道，暂时似乎离开了危机，说时迟那时快，接着路上的铁轨突然中断消失了，在雪人的怒吼声中，列车急速下降，仿佛要一路掉进山谷里，中途还连续几个剧烈的翻滚……

取5 g土样于含Zn2+的液体培养基中，搅匀制成土壤悬液，摇床培养3 d后转接至新鲜液体培养基中，直到Zn2+浓度达到500 mg/L。如此连续富集获得高纯度、稳定的富集培养物。

从斜面上挑取已活化的菌体，振荡培养20 h，将培养物收集菌体，用去离子水洗涤后再离心，反复3次，所得菌体以待备用。

式中：C0——重金属离子初始浓度，mg/L；Ct——重金属离子平衡浓度，mg/L。

采用国标方法制备标准曲线。

1.3.3.4 计算

国际市场：国际氮肥价格下行，印度MMTC标购预计将采购120万吨尿素，贸易商报价较10月招标下降20美元/吨左右，同时，印度尿素库存较低，因此后续还可能出现招标。国际磷肥价格平稳运行，部分地区高端价格出现下降，中国企业出口商谈价在405美元/吨 FOB左右。国际钾肥价格守稳盘整，新订单集中在巴西，其他地区新单采购较少，亚洲地区钾肥价格与上周持平。

称取一定量的干菌体加入到50 ml含Zn2+的水溶液中，按不同的试验要求振荡吸附后，13 000 r/min离心5 min。

1.3.3.3 吸附试验

重金属吸附率，用式计算：

1.3.2.2 制备Zn标准曲线

2 实验结果

2.2 菌株对锌的吸附试验

各菌株对锌离子的吸附率详见表1。

2.1 菌株的富集、纯化

将得到的菌株进行编号，划线纯化培养。各菌落形态表现不一。颜色多为白色及淡黄色，极少数菌株呈现红色或浅红色，形状多为圆形或近圆形，表面大多扁平，少数凸起，大部分整齐排列，少数呈不规则形状。

所筛选分离出的58株耐锌菌株。有34株菌对锌有吸附作用，其中ZnH-2菌株对锌的吸附率最高，达到48.30%，而ZnL-2菌株对锌的吸附率也达到了42.95%。其次是ZnE-3和ZnA-4。这4株菌对锌污染土壤的修复更有价值，对这4株菌进行生物学特性研究。

噢，噢，你瞧我又弄混了。吴小哥不好意思地把两只手扣在了一起。每当我给他纠正的时候，他就把两只手扣在一起，露出羞怯的神情。更多的时候，我会顺着他的思路跑下去。

表1 菌株对锌的吸附结果

2.3 菌株的鉴定

2.3.1 菌落特征

通过对ZnA-4、ZnE-3、ZnH-2、ZnL-2这4株菌菌落形态的观察，初步判断为细菌菌落，圆形或近圆形、白色。详细描述见表2。

2.3.2 革兰氏染色

通过对这4株菌进行革兰氏染色实验。在显微镜下观察，都为杆菌，除了ZnE-3是革兰氏阳性菌，其他3株菌均为革兰氏阴性菌。见图1。

表2 菌落形态

图1 菌落形态特征

图2 菌株革兰氏染色

2.4 生理生化实验结果

具体的实验结果见表3。

由以上的结果，对照常见细菌鉴定手册作初步判断：ZnA-4、ZnE-3、ZnH-2、ZnL-2为芽孢杆菌（Bacillus.spp）。

3 结论

随着工业的发展和人口的不断增加，重金属排放量不断增加[6]。本次实验通过对污染土壤中吸附重金属锌的筛选，得到了4株吸附率较高的菌株，分别是ZnA-4、ZnE-3、ZnH-2、ZnL-2，其中ZnH-2菌株对锌的吸附率最高，达到48.30%，其次是ZnL-2，吸附率为42.95%。这4株菌对锌污染土壤的修复很有价值，所以又进行了形态及生理生化特征鉴定。经初步鉴定ZnA-4、ZnE-3、ZnH-2、ZnL-2为芽孢杆菌（Bacillus）。下一阶段可以对菌株的吸附能力的优化进行进一步研究。相关研究可以为微生物菌株吸附机制研究提供依据，并为其环境修复应用奠定理论基础[7]。

表3 生理生化实验结果

[1]朱永官，陈保冬，林爱军，等.珠江三角洲地区土壤重金属污染控制与修复研究的若干思考[J].环境科学学报，2005，25（12）：1575-1579.

[2]周启星，魏树和，刁春燕.污染土壤生态修复基本原理及研究进展[J].农业环境科学学报，2007，26（2）：419-424.

[3]张富运，陈永华，吴晓芙，等.铅锌超富集植物及耐性植物筛选研究进展[J].中南林业科技大学学报，2012，32（12）：92-96.

[4]王云，魏复盛.土壤环境元素化学[M].北京：中国环境科学出版社，1995：42-57.

[5]何启贤.土壤重金属污染修复技术述评[J].广州化工，2012，40（22）：44-46.

[6]张坤，罗书.水体重金属污染治理技术研究进展[J].中国环境管理干部学院学报，2010，20（3）：62-64.

[7]李慧芬，林雁冰，王娜娜，等.一株Zn抗性菌株的筛选鉴定及吸附条件优化[J].环境科学学报，2010，30（11）：2189-2196.

（编辑：程俊）

A Study on Screening of Adsorption of Heavy Metal Zinc Strains in Pollution Soil

Yang Zhuo
（Hebei University of Environmental Engineering,Qinhuangdao Hebei 066102,China）

This experiment mainly carried out the study on the screening,identification of adsorption of heavy metal zinc strains in pollution soil.Through contaminated soil samples collected,enrichment cultivation,separation strains,as well as the determination of adsorption rate,the 4 strains with higher adsorption capacity were obtained,named ZnA-4,ZnE-3,ZnH-2,ZnL-2.The adsorption rate of ZnH-2 strain was the highest,at 48.30%,Next was ZnL-2,the adsorption rate was 42.95%.Through the using conventional methods of bacterial identification,the 4 strains were identified from the two aspects of colony morphology,physiological and biochemical test, preliminary identification of 4 strains were bacillus(Bacillus.spp).

heavy metal pollution,strain screening,strain identificat,Zn2+

X53

A

1008-813X（2017）03-0087-03

10.13358 /j.issn.1008-813x.2017.03.23

2017-02-15

河北省高等学校科学技术研究项目《生物炭固定化微生物对重金属污染土壤的修复效应研究》（ZD2017025）

杨卓（1980-），女，回族，河北秦皇岛人，毕业于河北农业大学土壤学专业，博士，副教授，主要从事土壤重金属污染与植物修复方面的研究。