可用于重金属-有机污染物复合污染土壤修复的真菌菌株及其菌剂、应用

本公开属于土壤环境污染处理，具体涉及一种可用于重金属-有机污染物复合污染土壤修复的真菌菌株及其菌剂、应用。

背景技术：

1、土壤是人类赖以生存的环境场所，同时也是一种重要的环境介质，是环境中众多重金属和有机污染物的一个重要载体。随着工业化进程的不断推进，特别是电子行业的迅猛发展，电子垃圾污染已成为困扰全球的环境问题。电子垃圾成分十分复杂，其中含有大量污染物，不仅包括镉、铅、铜、汞等几十种重金属，还含有多溴联苯醚(poly brominateddiphenyl ethers，pbdes)、多环芳烃等700多种有机污染物。电子垃圾中的重金属镉和多溴联苯醚等污染物难以通过生物降解，这些污染物在进入土壤后，不仅会破坏生态环境，最重要的是还会通过食物链严重威胁到食品安全及人类健康。

2、重金属和有机污染物在土壤环境中存在着复杂的交互作用，复合污染不仅具有重金属或有机化合物本身的毒性，还可产生相加作用、协同作用或拮抗作用，从而改变污染物性质、生物毒性和环境行为。有些重金属能在微生物的作用下与有机污染物作用而有机化，生成毒性更大的金属有机化合物，此外，重金属污染通常还会降低土壤酶活性，减弱土壤呼吸作用，从而在一定程度上间接延长有机污染物降解的半衰期。复合污染的联合作用还会影响包括土壤物理化学性质和生物变化在内的植物生长、根际生物种群和微生态过程，从而进一步影响到植物生理生化性能和对污染物的吸收转化。重金属-多溴联苯醚复合污染一般多存在于电子产品生产、拆解场地的土壤和排污河口沉积物中，造成了严重的土壤重金属-有机物复合污染。

3、微生物修复具有安全、廉价和无二次污染等优点，但是单一的微生物修复土壤具有一定的局限性，特别是针对复合污染物的修复效率不高。由于土壤系统是一个非常复杂的高度不均一体系，污染物进入土壤系统后，大部分被土壤有机质所吸附，由于与土壤颗粒的不同微观结构相互作用，表现为一部分比较容易解吸，导致污染物在生物修复的开始阶段就以快速速率被吸附固定或降解；一部分比较难解吸，被锁定在土壤中，导致生物可利用性降低，使得污染物修复进行到某一阶段，污染物不再下降，最后，由于环境条件、营养条件和复合污染毒性等条件的限制，使得植物根系微生物繁殖和植物生长受到影响，导致微生物与目标污染物不能有效接触，在很大程度上限制了重金属固定和有机污染物降解效率。

4、在微生物－植物修复中发现，一些污染场址的土壤被污染后，污染物可引起土壤理化和生物学性质恶化，制约植物根系发展及根际修复的效率。例如，有机污染物可破坏土壤结构和有机质组成，阻碍植物根呼吸作用，损害根系生长；同时，有机污染物可以降低土壤微生物数量，导致微生物活性发生明显变化。因此，寻求既可改良土壤，又可促进根际微生物和植物生长，同时提高对重金属钝化效率和有机物降解效率的材料，具有实际环境意义。

5、本公开探索了矿物强化植物根系微生物对重金属与多溴联苯醚复合污染的修复，提供一种解决重金属-有机污染物复合污染土壤修复的新型技术本公开，通过利用电气石强化植物根系微生物来修复cd/bde-153复合污染土壤，以促进根系微生物固定重金属cd及降解多溴联苯醚153(bde-153)为目的，为土壤重金属与持久性有机污染物复合污染生物修复提供一条新的途径。

技术实现思路

1、在下文中给出了关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不意图确定本公开的关键或重要部分，也不意图限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

2、为解决上述技术问题，本公开提供的如下的技术方案：

3、第一方面，本公开提供一株可用于重金属-有机污染物复合污染土壤修复的真菌菌株，该真菌菌株为腐皮镰孢菌(fusarium solani,f.solani)2b，保藏编号cgmccno.7.372。

4、本公开的腐皮镰孢菌2b为从静海电子垃圾拆解区污染土壤中筛选出来的耐受菌，对bde-153和重金属镉具有良好的耐受性及吸附转化作用。具体筛选方法如下：90ml无机盐培养基(msm)中加入10g过筛污染土壤和40颗玻璃珠，摇床振荡培养12h后静置。取5ml静置分层后的上清液于含有50μg/l低浓度bde-153和50mg/l cd的msm中，30℃，150r/min避光振荡培养。5d后，取5ml菌液转移至含有75μg/l更高浓度bde-153和100mg/l cd的msm中，重复上述步骤，5d后继续取5ml菌液转移至含有100μg/l bde-153和150mg/l cd的msm中进行最后一个周期的培养。如此，逐步提高每个周期中bde-153和cd的浓度，每个周期驯化结束后，检测整个驯化体系中是否有活菌存在。将最后一周期的培养液涂布于土豆培养基平板上，30℃恒温培养。菌落生长至大小适中后，经过数次平板划线分离后得到单一对bde-153和cd具有良好耐受性的菌株。

5、第二方面，本公开还提供一种含有上述真菌菌株的菌剂。

6、优选地，上述菌剂，包括：

7、a组分：由所述真菌菌株制得的菌悬液；

8、b组分：电气石。

9、优选地，所述菌悬液的制备方法包括：将真菌菌株接种于ph 7.0的pda培养基，30℃培养2天，离心分离得到菌丝球体，再用无菌生理盐水洗净并离心分离，然后加入灭菌蒸馏水配成0.1g/ml(湿重)的所述菌悬液。

10、优选地，所述菌悬液与所述电气石的用量比为30ml：5g。

11、第三方面，本公开还提供上述真菌菌株/菌剂在重金属-有机污染物复合污染土壤修复方面的应用。

12、优选地，所述重金属-有机污染物复合污染为镉-多溴联苯醚复合污染。

13、优选地，所述重金属-有机污染物复合污染为镉-多溴联苯醚复合污染，在每400g污染土壤中加入30ml菌悬液、5g电气石。

14、相比现有技术，本公开的有益效果包括但不限于：

15、1.本公开首先筛选出既能固定重金属又能降解多溴联苯醚的真菌菌株腐皮镰孢菌2b。基于土壤典型重金属和有机物复合污染现状分析，以提高土壤污染修复效率为目的，用电气石强化腐皮镰孢菌2b提高镉-多溴联苯醚复合污染修复效率，建立高效新型修复技术。

16、2.本公开验证了腐皮镰孢菌2b对土壤中的镉和多溴联苯醚有修复作用。复合污染处理组接种腐皮镰孢菌2b后，苋菜根、茎、叶内cd含量分别下降15.9％、26.8％和27.6％，bde-153含量分别下降19.3％、27.4％和28.7％，土壤中弱酸提取态cd减少了16.6％，bde-153去除率为32.2％。

17、3.本公开也验证电气石对土壤中镉和多溴联苯醚有修复作用。当施加5％电气石后，苋菜根、茎、叶内cd含量分别下降16.8％、29.1％和31.1％，bde-153含量分别下降10.6％、16.9％和18.8％，土壤中弱酸提取态cd减少了21.9％，bde-153去除率为24.2％。

18、4.本公开也验证电气石能够强化腐皮镰孢菌2b去除土壤中的镉和多溴联苯醚，即电气石与腐皮镰孢菌2b协同作用修复土壤重金属和有机污染物复合污染。接种腐皮镰孢菌2b的同时施加5％电气石，进一步降低了苋菜体内的cd含量，相比未接种的复合污染处理组，苋菜根、茎、叶内cd含量分别下降了22.8％、37.2％和38.1％，相比单一腐皮镰孢菌2b处理组cd含量分别降低了8.1％、14.1％和14.5％，说明电气石的加入可以强化腐皮镰孢菌2b对土壤中cd的生物有效性降低的效果。此外，土壤中弱酸可提取态cd降低了33.7％。

19、当接种腐皮镰孢菌2b联合电气石进行修复时，苋菜根、茎、叶中bde-153浓度进一步下降，相比未接种处理组，苋菜根、茎、叶内bde-153含量分别下降了32.5％、45.5％和50.7％，相比单一腐皮镰孢菌2b处理组bde-153降低了16.3％、25.0％和30.9％，说明电气石联合腐皮镰孢菌2b对降低苋菜体内bde-153含量有明显效果。此外，土壤中bde-153去除率达到46.5％，比单独接种腐皮镰孢菌2b的根际去除率提高了44.3％。

20、5.本公开首次针对农田土壤复合污染土壤中重金属、多溴联苯醚向农作物迁移积累的修复展开研究，评价了重金属cd与bde-153复合污染对农作物的毒性效应，开展了矿物材料电气石强化植物根系微生物修复复合污染土壤，阻控复合污染物向农作物中的迁移研究。电气石可以产生电子和微量元素，促进植物生长并促进根系微生物的生长和代谢，并有助于维持微生物正常生长的环境。电气石的添加，为微生物提供了良好的生长繁殖环境，促进了土壤中腐皮镰孢菌2b的活性，增加了腐皮镰孢菌2b对cd的吸附固定，进一步降低了土壤中有效态cd的含量。此外由于电气石的添加可以降低了土壤中重金属cd在土壤中的移动性和生物有效性，从而提高了植物根系和根际微生物的活性，进一步促进了bde-153的降解。本公开提供的方法能够有效修复土壤中的镉和bde-153，从而降低农作物吸收风险，保护人类健康，具有重要的科研价值和应用意义。

21、本公开的柴油食烷菌新菌株保藏日期为2023年03月24日，保藏编号为cgmccno.7.372，分类命名为：腐皮镰孢菌(fusarium solani)2b，保藏单位名称为：中国微生物菌种保藏管理委员会普通微生物中心(简称cgmcc)，地址为：北京市朝阳区北辰西路1号院3号，邮编为100101。