基于人工濕地系統中的微生物研究

馬璐瑤　蘭　天

（1云南大學建筑與規劃學院云南昆明6505042河北工業大學土木與交通學院天津300401）

基于人工濕地系統中的微生物研究

馬璐瑤1蘭天2

（1云南大學建筑與規劃學院云南昆明6505042河北工業大學土木與交通學院天津300401）

微生物是人工濕地當中不可缺少的組成部分，那么污染物的降解也是有著相當重要的意義了。下面就是對與人工濕地分布特點上與微生物的形成進行的研究。

人工濕地系統；微生物降解

1　引言

目前，人工濕地以運行費用低、投資少以及能耗小的特點被廣泛的應用到了污水處理工作當中，其通過微生物、植物群落以及基質間的相互作用對污水中的氮磷以及有機物的去除進行實現。在人工濕地中，微生物是非常重要的組成部分，對污水處理具有十分積極的意義，其穩定性、種群恢復性以及多樣性都在系統處理中發揮著關鍵的作用。

2　微生物多樣性及濕地分布特點

2.1微生物多樣性解析

有效反映是指微生物的生物量可以在濕地生態系統中有機質分解和積累，那么微生物的生物量研究表明，人工濕地生態系統中細菌數量占據的比重最大。，其次為放線菌以及真菌。在人工濕地中，硝化菌、氨化菌以及反硝化菌都處于較高的水平，并因此對硝化脫氮提供了較好的基礎。同時，氨化菌在除氮方面屬于優勢菌群，在人工濕地運行的過程中，其數量將呈現出增加的趨勢。而對于硝化細菌而言，其屬于好氧細菌，且隨著濕地運行數量的下降而下降，隨著氣溫的上升呈現出上升趨勢。在人工濕地中，與單一的植物系統相對比，多種植物系統在營養物去除以及有機物降解方面更具優勢，這樣實驗證明微生物具有了更高的多樣性［1］。

2.2深度分布特點

根據多種實驗研究結論證明，在人工濕地中上層微生物比下層微生物要多很多，那么隨著濕地深度的增加，慢慢呈現出減少的趨勢。有學者研究，在上中層間，微生物數量間相近3個數量級，而在中下層間的差距在1個數量級以內。而纖維素分解菌以及硝化細菌在0cm~5cm層面數量同20cm~25cm數量相比較高，濕地中亞硝酸菌在上層同中下層相比具有著更多的數量。此外，在植物有充足供氧的情況下，就會在該植物的根部形成良好氧區域，通過對植物供氧的利用，就可以使距離遠的同根系統出現缺氧狀態，并因此為缺氧、好氧以及厭氧微生物提供了好的微環境［2］。

3　微生物降解作用

3.1污染物去除作用

氮進行去除的時，人工濕地中主要依靠微生物硝化、反硝化以及氨化的綜合作用實現。對于氨化細菌而言，這個就是好氧性細菌特性，這些在污水凈化中起到了非常大的作用和效果。硝化在去除污染物中，在低氧以好氧狀態下可以充分改善，并由硝化菌以及亞硝化菌共同發揮作用，與氨氮到亞硝態氮的轉化。而在濕地氨去除中，反硝化是第二步，即在缺氧情況下使硝態氨能夠還原為N2以及N2O，以此有效實現系統中氮的去除［3］。同無植物系統相比，有植物系統在去除率方面具有更好的表現，有學者通過美人蕉、蘆葦植物以及旱傘草組合實驗方式的應用，發現這幾種植物在組合應用的情況下同兩種植物相比具有更高的群落多樣性，在碳源應用能力方面也具有著較強的特征。這樣對于單一的旱草植物來說，多樣性在微生物群落這里所具有很小的功能，在碳源應用能力方面所具有的表現也較差。經過研究表明，專家對濕地的硝化強度同潛流濕地相對比較高，在其表面濕地中的水流將同大氣直接產生接觸，具備條件良好的好氧環境和豐富的氧源，在硝化強度方面同潛流濕地相對比來說很高，并因此在氨氮方面能夠更好的去除污染物的效果。而對于潛流濕地來說，它有著較好的厭氧系統環境，在反硝化強度方面同表面流濕地相比則具有著更好的表現，在清潔污染物方面表明濕地比較高，即系統能夠在同一時間進行反硝化以及硝化作用，更有利于硝氮的去除。而在復合垂直流濕地中，由于水流方式的特殊性則使得微生物群落在活性以及數量方面都高于潛流以及表面流人工濕地，且其中復合垂直流濕地具有更好的脫氮效果。該種情況之所以出現，是因為在人工濕地整個系統當中，溶解氧也是隨著深度的增加慢慢減弱的，然而系統的最上層具有的較高溶解氧含量，能夠更好的硝化作用，那么在系統的中下層，屬于缺氧區域，則反硝化處理有著更好的效果，這兩個系統狀態的結合，則能夠對氮素實現有效的去除。

3.2污染物去除效果相關

在系統中，所獲得的凈化效果同微生物數量間存在著較為顯著的相關性，即通過植物實驗培育，部分植物菌類通過實驗驗證有著特殊的作用，通過植物培育能夠讓更多的微生物再生。通過實驗分析，整個實驗過程可以證明結論：濕地植物根區細菌數量同BOD5去除率間存在著相當明顯的關系，而根據微生物數量同凱氏氮、TP間所存在的相關性則不是很明顯。有學者通過對濕地基質硝化速率的測定，得到亞硝化細菌數量同硝化能力間具有著正相關的關系，即表明微生物是對這部分物質進行去除的重要途徑。而TP去除率、微生物數量同出水COD變化方面所具有的相關性則不是很明顯，即表明微生物在有機物以及磷降解方面并非為主要因素。

4　結語

在人工濕地系統中，微生物同污染物去除效果間具有著十分密切的聯系。對于很多問題，依然需要進行進一步的研究，即在對微生物群落個進行研究的基礎上提升凈化效果。因此，深入研究人工濕地系統中微生物的群落特征，既能為人工濕地生態技術奠定了微生物學的理論基礎，同時對于合理調控微生物結構，指導人工濕地的設計、運行和管理，提高人工濕地的凈化效果都具有重要意義。

［1］王青璐，彭明春，趙安娜，黃麗，劉韜，梁國軍，劉路明.人工濕地中影響微生物空間分布因素的探討［J］.環境科學導刊，2009（02）：1-3.

［2］魏成，劉平.人工濕地污水凈化效率與根際微生物群落多樣性的相關性研究［J］.農業環境科學學報，2008（06）：2401-2406.

［3］夏宏生，蔡明，向欣.人工濕地凈化作用與微生物相關性研究［J］.廣東水利水電，2008（03）：4-8.