人工濕地植物根系泌氧和分泌物影響污染物去除的機(jī)制研究.pdf

1、人工濕地因其建造和運(yùn)行費(fèi)用低廉、管理維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)被廣泛用于城鄉(xiāng)生活污水的深度處理。但是在人工濕地的實(shí)際運(yùn)行過程中，普遍存在氧氣不足和碳源匱乏這兩大問題。植物作為人工濕地系統(tǒng)的重要組成部分，在人工濕地污水處理和緩解這兩大問題的過程中起著極其重要的作用。其中，植物根系的泌氧作用能夠?yàn)楦鶇^(qū)提供氧氣，滿足好養(yǎng)微生物對(duì)氧氣的需求，植物根系分泌的一系列有機(jī)物則能夠作為碳源，供給微生物的反硝化過程。
　　本文通過收割植物地上部分的方式研究

2、了根系泌氧對(duì)人工濕地中污染物去除效果的影響，并從植物收割對(duì)氮元素遷移過程，微生物數(shù)量及種群變化的角度研究其作用機(jī)制;研究了蘆葦、菖蒲和水蔥這三種常見濕地植物的根系分泌物釋放速率以及根系分泌物對(duì)硝態(tài)氮去除效果的影響，并從微生物數(shù)量及貢獻(xiàn)率等角度解釋其作用機(jī)制。研究結(jié)果表明:
　　(1)夏季收割植物的地上部分有利于提高人工濕地系統(tǒng)中的溶解氧濃度，進(jìn)而提高濕地系統(tǒng)污染物去除效率。收割組出水的溶解氧濃度為2.00±0.38mg/L，未收割

3、組和對(duì)照組出水的溶解氧濃度分別為1.83±0.56 mg/L和1.63±0.38mg/L。收割組的出水COD濃度和NH4+-N最低，分別為18.35±5.23 mg/L和1.00±0.44 mg/L，未收割組次之，對(duì)照組最高。
　　(2)夏季收割植物地上部分將有利于植物對(duì)氮元素的吸收，并且植物吸收的氮元素占到系統(tǒng)中總氮的40.63％。對(duì)照組濕地中通過微生物代謝轉(zhuǎn)化所散失的氮元素所占比例最高，是未收割組濕地的1.66倍，是收割組濕地

4、的3.72倍。
　　(3)人工濕地中溶解氧的濃度對(duì)微生物數(shù)量影響顯著。收割組濕地中amoA基因的豐度最高，為1.3×107 copies/g soil，分別是未收割組濕地和對(duì)照組濕地的1.95倍和3.48倍。收割組濕地中微生物豐度最高，為8.26±0.11×1010 copies/g soil，其次為未收割組濕地(2.78±0.51×107 copies/g soil)，對(duì)照組濕地中微生物豐度最低，為1.90±0.33×107 c

5、opies/g soil。不同組別人工濕地中微生物豐度的差異顯著(p＜0.05)。
　　(4)在不同組別的濕地系統(tǒng)中，微生物種類差異顯著。其中，變形菌門所占比例最高，收割組濕地中變形菌門所占比例最高，為68.92％，其次為未收割組濕地，變形菌門所占比例為39.41％，收割組濕地中變形菌門所占比例最低，為29.92％。
　　(5)不同種類植物的根系分泌物釋放速率不同，并受植物種類和光照強(qiáng)度等的影響。濕地植物的根系分泌物濃度在白

6、天呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，隨者光照強(qiáng)度逐漸降低，植物根系分泌物濃度降低。蘆葦、菖蒲和水蔥的根系分泌物平均釋放速率分別為5.40，11.04和10.09 ug g-1h-1。
　　(6)在土壤模擬實(shí)驗(yàn)中，蘆葦?shù)腘O3-濃度最高，為3.90±0.25 mg·L-1，同時(shí)在所有濕地植物中其TOC濃度最低，為3.02±1.23 mg·L-1，而菖蒲的NO3-濃度最低，為2.64±0.78 mg·L-1，TOC濃度最高，為5.27±1.24 mg·L

7、-1。添加三氯甲基吡啶后，所有實(shí)驗(yàn)組的NO3-和TOC的濃度均有所上升，微生物的反硝化作用被抑制。蘆葦、菖蒲和水蔥的根系分泌物分別可提供微生物反硝化過程中54.76％，29.19％和53.19％的碳源。
　　(7)在未添加三氯甲基吡啶的實(shí)驗(yàn)組中，空白、蘆葦、菖蒲和水蔥的土壤樣品中narG基因的豐度分別為2.72×109，1.62×109，2.18×109和2.15×109 copies/g。在添加三氯甲基吡啶的實(shí)驗(yàn)組中，空白、蘆葦