不同植物人工濕地脫氮效果及微生物多樣性研究.pdf

1、濕地廣泛分布在世界各地，被喻為“地球之腎”。濕地是自然界最富生物多樣性和生態(tài)功能最高的生態(tài)系統(tǒng)。濕地為人類的生產(chǎn)、生活與休閑娛樂提供許多資源，是人類最重要的生存環(huán)境，也是人類最重要的環(huán)境資本之一。濕地在抵御與調(diào)節(jié)洪水、控制與降解污染物等方面具有舉足輕重的作用。濕地還是眾多野生動植物、尤其是鳥類的棲息地。
　　人工濕地是近些年發(fā)展起來的一種污水處理技術(shù)。它將污水處理與環(huán)境生態(tài)有機地結(jié)合起來，在有效處理污水的同時也能起到美化環(huán)境的作用

2、。人工濕地可以創(chuàng)造生態(tài)景觀，也帶來環(huán)境效益及經(jīng)濟效益。自人工濕地發(fā)展以來，以其獨特的優(yōu)勢受到人們的廣泛關(guān)注，并廣泛應(yīng)用于治理生活污水、工業(yè)廢水和石油開采廢水等領(lǐng)域。
　　由于生活污水直接排放到江河湖海中，導致受納水體發(fā)生水體富營養(yǎng)化問題已經(jīng)成為當今社會一個嚴峻的水環(huán)境問題，從水環(huán)境中高效脫氮已成為現(xiàn)今水環(huán)境領(lǐng)域的研究熱點（Vymazal J.，2002；Ding Yi et al.，2012）。迄今，治理生活污水方法多樣，其中人工

3、濕地因其運行成本低廉，凈化效果較好，且具觀賞性而受到越來越多的人重視。人工濕地是通過基質(zhì)吸附、沉淀、轉(zhuǎn)化的途徑將廢水中的氮去除，從而降低水體富營養(yǎng)化現(xiàn)象的發(fā)生。研究人工濕地對污水中氮去除的效果，可為提高人工濕地脫氮效率提供理論支持。
　　本論文通過對泰安市泮河人工濕地區(qū)的調(diào)查，對不同植物濕地做了進一步的研究，通過試驗可以得出以下結(jié)論：
　?。?）秋季濕地的污染物濃度基本低于冬季的污染物濃度。秋季對污染物的去除率基本均高于冬季

4、污染物的去除率。對總氮去除率最高的植物是水菖蒲濕地，秋季去除率達49％，冬季可達37%，冬季香蒲濕地的去除效果最差，為16%，其它在20%~30%之間。秋季對氨氮（NH3-N）去除較好的植物濕地是再力花和水蔥濕地，去除效率分別為34.4%和32.6%，冬季對氨氮（NH3-N）去除較好的植物濕地是香蒲濕地，去除率達22%。秋季對硝態(tài)氮（NO--N3）去除較好的植物濕地是黃菖蒲、千屈菜濕地，去除率分別為76.7%、73.3%，其它濕地的去除

5、效率在19%~37%之間；冬季對硝態(tài)氮（NO--N3）去除較好的植物濕地是水蔥濕地，去除效率為26.3%，且各濕地冬季對硝態(tài)氮（NO--N3）的去除效率基本一致。試驗中各系統(tǒng)均有NO--N2檢出，但含量均較低，濃度均在0.1mg/L以下，變化范圍很小。
　　（2）通過傳統(tǒng)培養(yǎng)方法測定3種微生物數(shù)量關(guān)系為氨化細菌>反硝化細菌>亞硝化細菌，秋季濕地系統(tǒng)的氨化細菌、亞硝化細菌、反硝化細菌數(shù)量基本均高于冬季。水蔥、水菖蒲、茭白、千屈菜濕地

6、系統(tǒng)秋季氨化細菌數(shù)量顯著高于冬季，香蒲濕地系統(tǒng)冬季氨化細菌數(shù)量略高于秋季，黃菖蒲和再力花濕地系統(tǒng)秋冬季氨化細菌數(shù)量基本相同。除香蒲濕地外，其它濕地系統(tǒng)秋季亞硝化菌數(shù)量均顯著高于冬季。秋季，再力花濕地系統(tǒng)亞硝化細菌數(shù)量最高；冬季，香蒲濕地系統(tǒng)亞硝化細菌數(shù)量最高。除水菖蒲、再力花濕地系統(tǒng)外，其它濕地系統(tǒng)秋季反硝化菌數(shù)量均高于冬季。秋季，黃菖蒲濕地反硝化細菌數(shù)量最高；冬季，水蔥濕地反硝化細菌數(shù)量最高。各個植物濕地的亞硝化細菌數(shù)量與氨氮（NH3

7、-N）的去除率之間呈現(xiàn)較好的相關(guān)性(秋季R=0.955，冬季R=0.991）。反硝化細菌數(shù)量與硝態(tài)氮（NO--N3）的去除率之間呈現(xiàn)較好的相關(guān)性。
　　（3）秋冬季7個濕地單元14個樣品中的ACE、Chao1指數(shù)有所不同，但是差異并不大，秋季樣品的ACE、Chao1指數(shù)的最大值均出現(xiàn)在茭白濕地，冬季樣品的ACE、Chao1指數(shù)的最大值均出現(xiàn)在水菖蒲濕地，這與OTU數(shù)的變化趨勢是一致的。不同植物濕地的樣品主要細菌群落結(jié)構(gòu)存在差異，但

8、差異不大。變形菌門（Proteobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、酸桿菌門（Acidobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）、放線菌門（Actinobacteria）、浮霉菌門（Planctomycetes）、藍細菌（Cyanobacteria）、芽單胞菌門（Gemmatimonadetes）、疣微菌門（Verrucomicrobia），分別占到細菌總量的38.2%、17.1%、11.2%、7.

9、4%、5.5%、5.3%、4.3%、3.3%、1.4%，其中屬于變形菌門（Proteobacteria）、綠彎菌門（Chloroflexi）、酸桿菌門（Acidobacteria）、擬桿菌門（Bacteroidetes）的序列總和占了全部序列的73.9%，這些微生物是本試驗中的優(yōu)勢菌群。在屬水平上優(yōu)勢菌群有Ramlibacter0.3%~1.9%（0.8%）、硝化螺旋菌屬（Nitrospira）0.2%~1.8%（0.9%）、節(jié)桿菌屬（

10、Arthrobacter）0.1%~2.9%（0.8%）、浮霉菌屬（Planctomyces）0.3%~1.3%（0.7%）、紅游動菌屬（Rhodoplanes）0.2%~2.0%（0.7%）。本次試驗中硝化細菌主要包括有硝化作用的節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）和硝化螺菌屬（Nitrospira），在本次試驗中豐度相對較高，并且本次試驗中大多濕地單元秋季的節(jié)桿菌屬（Arthrobacter）豐度均高于冬季，不同樣品中NOB的豐度大