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随着中国农村经济和社会的快速发展，农村的生活污水排放量在逐渐增加，所造成的农村水污染问题也日益严峻。农村生活污水具有排放分散不易收集、水量水质变化较大、离市政排污管网和大型污水厂较远等特点，一般不经处理就排入附近的河流湖泊，造成很严重的环境污染。而人工湿地水质净化系统因其具有工艺简单、能量需求低、易于分散建设与管理等优点，适合广大农村和中小城镇的污水处理现状，成为农村生活污水水质净化的最优工艺之一。传统人工湿地水质净化系统由于结构的限制，不能同时提供严格好氧和厌氧的环境，对污染物的去除率往往不是很高，一般在40%50%。课题组的前期研究以提高传统人工湿地去除污染物的能力为目标，进行了结构的优化和功能的强化。结果表明人工曝气能够提高人工湿地对COD和NH4+-N的去除率，溶解氧、碳源等也是影响反硝化作用的重要因素，增加补充进水和延长厌氧段长度两种措施使得总氮的去除率有显著提高。为了探究不同结构好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地高效去除污染物的机制，采用荧光素双醋酸酯（FDA）法、4,6-联脒-2-苯基吲哚（DAPI）法和BIOLOG微平板法测定人工湿地基质中微生物的活性、数量和代谢功能多样性，并分析其与水质净化能力的相关性。结果表明，四种不同结构好氧/厌氧多级串联潜流人工湿地中的微生物在活性和数量方面都表现出不同的变化规律，而厌氧区微生物的96h AWCD（平均光密度值）值与各组的总氮去除率之间有极显著相关关系（p<0.01），微生物数量与COD去除量、总氮去除率及总氮含量有极显著关系（p<0.01）。对利用BIOLOG微平板法得到的AWCD值进行碳源分类、主成分分析以及聚类分析，结果表明，微生物对于糖类、氨基酸的利用水平明显高于对脂肪酸及脂类、代谢中间产物等的利用水平；OBAAO（好氧-缓冲-厌氧-缺氧-好氧）曝气组中采样点3.3（厌氧区）微生物对4类碳源的利用水平最低，与其他各采样点具有显著性差异（p<0.05）；主成分分析和聚类分析的结果表明，OBAAO曝气组采样点3.3中的微生物群落和其他3个厌氧区采样点中的微生物群落发生了较大的差异，OBAAO曝气多点进水组中的采样点4.3（厌氧区）微生物在4类碳源的利用水平上都具有一定的优势性。OBAAO曝气组延长厌氧区长度为微生物提供厌氧环境，而由于缺少碳源作为能量，使得微生物的活性受到抑制；OBAAO曝气多点进水组补充进水和延长厌氧区长度两个措施有效地促进了微生物的反硝化作用的强度，提高了水平潜流人工湿地的氮去除率。研究结果为揭示人工湿地基质中微生物多样性及其与污染物去除能力之间关系提供了基础数据，并为优化潜流人工湿地运行提供了依据。农村生活污水中的病原微生物，特别是大肠杆菌严重影响人类健康，而传统消毒工艺，例如消毒剂法、紫外线方法等难以在人工湿地系统中实施，本研究利用生物化感作用的手段，以T4、f2噬菌体及其宿主大肠杆菌为模式生物，观察分析真菌对大肠杆菌的化感作用，并从真菌中分离影响噬菌体生长的化感物质，为利用化感物质去除人工湿地出水中的病原微生物提供科学依据。研究结果表明，真菌对噬菌体的生长有明显的促进作用，其中第4天对T4噬菌体的促进率最高，第5天对f2噬菌体的促进率最高。采用液液萃取的方法从真菌中提取、分离具有促进噬菌体生长的化感物质，五种溶剂（石油醚、二氯甲烷、乙酸乙酯、饱和正丁醇和蒸馏水）液液萃取组分促进噬菌体实验表明饱和正丁醇相（组分D）对噬菌体T4和f2促进作用最强，其次是石油醚相（组分A）。