红树林人工湿地硝化和反硝化作用研究_杨琼

海洋技术第28卷1引言人工湿地（ConstructedWetland）是上世纪兴起的废水处理工艺，近30a来，人工湿地作为生活、农业、水产养殖业、工业及矿业的污水处理技术已被广泛应用，有效地去除了废水中的固体物质、悬浮物、有机物、氮磷营养盐、重金属及病原菌，并证实为一种投资少、成本低、易管理的污水处理方法[1-4]。人工湿地基质、植物和微生物三者互相联系，互为因果，形成一个共生系统[5]，利用基质－微生物－植物三重协调作用实现对废水的净化。其中，微生物是人工湿地的重要组成部分，目前研究认为湿地系统中污染物质的去除多由微生物代谢完成，而氮的去除主要通过微生物的硝化和反硝化作用去除[6-8]。国内外对人工湿地硝化和反硝化作用的研究也有相关报道[9-10]，认为硝化和反硝化作用主要受到气候、植物种类、负荷以及地理条件等因素的影响，但对于湿地系统中硝化作用和反硝化作用的水平梯度变化规律少有研究。研究人工湿地系统中硝化作用和反硝化作用强度的水平梯度变化规律，有助于全面了解湿地内部污水生物净化机制，丰富微生物生理生化等方面的信息，为揭开湿地氮净化机理之谜奠定一定的理论基础。福田红树林人工湿地是香港城市大学和广东内伶仃福田国家级自然保护区合作建立的中试系统，主要用于生活污水的处理。本论文主要研究人工湿地系统中表层基质的硝化作用和反硝化作用强度在不同物种、不同水平距离间的分布规律及影响因素。2材料和方法2.1人工湿地的构造研究地点位于深圳福田红树林自然保护区(22°32′N,114°03′E)实验区内，该区属南亚热带季风气候，年平均气温22.6℃，极端高温38.7℃(7月)，极端低温0.2℃(1月)，年平均降水量1794mm，年均相对湿度79%，年积温为2209h，主要红树种类有本地红树植物白骨壤(Avicenniamarina)、秋茄(Kandeliacandel)和桐花树(Aegicerascorniculatum)以及外来引入种海桑(Sonneratiacaseolaris)和无瓣海桑(S.apetala)等[11]。人工湿地构造如图1所示。人工湿地于2005年建成，总面积约为400m2，包括两个沉淀池(2.5m×2.5m×2.5m)和三条潜流型湿地带（33m×3m×0.5m），湿地带均为钢筋混凝土结构，每条湿地带中央均有一个过水槽(1m×3m×0.7m)将带均分为两部分，