两种人工湿地中氮_磷净化率与细菌分布关系的初步研究_张鸿

收稿日期:1999-01-28.第一作者:男,25岁,硕士.两种人工湿地中氮、磷净化率与细菌分布关系的初步研究张鸿陈光荣吴振斌邓家齐(华中师范大学生命科学学院,武汉430079)(中国科学院水生生物研究所,武汉430072)摘要研究了凤眼莲、水芹人工湿地对东湖污水中氮、磷净化率与有关细菌的空间分布的关系.结果表明:人工湿地中,植物除本身可以直接吸收含氮、磷化合物外,其根系分泌物可促进某些嗜磷、氮细菌的生长,促进氮、磷释放、转化,从而间接提高净化率.有植物的湿地系统,以上细菌数量显著高于无植物系统,且植物根部的细菌数比介质中高1～2个数量级.在除氮机制中,植物起主导作用,而在磷的净化过程中,细菌是一个限制性因子.关键词人工湿地;污水净化;水芹;凤眼莲;细菌中图分类号Q938利用人工湿地净化污水的研究正方兴未艾[1～5].目前为止,人工湿地对氮、磷的净化率与嗜氮、磷细菌分布关系的研究还未见详细报道.本文研究了凤眼莲、水芹两种人工湿地对东湖污水中氮、磷净化率与介质中硝化细菌、磷细菌的数量分布关系;探讨植物和微生物在氮、磷净化中的相互作用.1材料和方法1.1人工湿地构造人工湿地为:长×宽×高为1.5m×1m×0.5m,塑料缸3个,底部10cm为直径0～4mm细砂.上部15cm为待处理废水.1.2水生植物水芹、凤眼莲均采自东湖茶港水域.采后用自来水冲洗根部2～3min,然后分别放入上述两装置中,以叶面正好覆盖整个水面为度,另一装置不加植物,作对照.实验期间随时将死亡植物清除.1.3人工湿地的运行实验以10d为1周期,注入污水后作一次水质分析,9d后再作一次,后排掉净化水,重新注入污水,重复3次.1.4总磷和氨氮的测定按《水和废水监测分析方法》[6]测定.1.5磷细菌、硝化细菌、反硝化菌测定按《土壤微生物分析方法手册》[7]和《土壤微生物研究法》[8]有关技术进行测定.第33卷第4期华中师范大学学报(自然科学版)Vol.33No.41999年12月JOURNALOFCENTRALCHINANORMALUNIVERSITY(Nat.Sci.)Dec.1999DOI:10.19603/j.cnki.1000-1190.1999.04.0242实验结果2.1人工湿地对污水的净化效率人工湿地对氨氮的净化率见图1,人工湿地对总磷的净化率见图2.图1人工湿地对污水中氨氮的去除率图2人工湿地对污水中总磷的去除率由图1、图2可以看出,水芹和凤眼莲湿地对氨氮的净化率比对照分别高8.7%和11.7%,对磷的净化率则分别高16.0%和8.1%,差异显著(P<0.05).说明植物在人工湿地的净化机制中具有重要功能.在第一、二阶段,对氨氮的去除率,凤眼莲湿地比对照和水芹湿地平均高10.7%和4.3%,而在第三阶段,随着温度下降,水芹湿地则分别高于对照和凤眼莲湿地6.0%和4.0%.对磷的去除率,水芹湿地在整个过程中都高于对照和凤眼莲湿地,平均高出16.0%和9.7%.2.2人工湿地微生物的空间分布状况人工湿地中硝化细菌、磷细菌在水体、底砂和根面的分布状况见表1.表1中,水中各菌群数量均比底砂中低一个数量级,说明介质为细菌的生存提供了有利条件,而有植物的湿地与对照相比,菌落数量显著增多,说明植物的存在也有利于细菌的繁殖.硝化和反硝化细菌的数量,水芹湿地大于凤眼莲湿地.底砂表层硝化菌和反硝化菌比水中高1～2个数量级,说明在水-土界面处的表层含氧土是主要硝化带.磷细菌的数量,水芹湿地也大于凤眼莲湿地,这与水芹湿地对磷的去除率大于凤眼莲表现出一致性.在水芹、凤眼莲及对照3个湿地系统中,无机磷细菌均比有机磷细菌多,而植物根面则是有机磷细菌多于无机磷细菌.这可能与水和底质中有机磷和无机磷含量的比例差别及细菌的趋化性有关.576华中师范大学学报(自然科学版)第33卷表1人工湿地微生物空间分布状况(个/g)有机磷细菌无机磷细菌硝化菌反硝化菌水芹湿地水1.9×1043.0×1045.0×1038.2×103表砂2.2×1043.9×1042.0×1052.3×104总和4.1×1046.9×1042.1×1053.1×104水芹根面4.8×1065.0×1059.0×1053.0×105凤眼莲湿地水1.4×1042.0×1041.5×1031.5×103表砂1.9×1042.6×1043.4×1041.2×104总和3.5×1044.6×1043.6×1041.3×104凤眼莲根面1.8×1064.3×1051.3×1061.6×105对照湿地水8.0×1034.0×1042.0×1028.0×104表砂1.5×1041.4×1041.4×1046.8×103总和2.3×1045.4×1041.4×1047.6×1033讨论人工湿地对废水的处理综合了生物、物理、化学三种作用,其介质