人工快速渗滤系统(Constructed Rapid Infiltration System,简称CRI系统)具有高水力负荷(1.0～2.0m/d)、净化效果好等优点,已成为我国中小城镇污水处理重点推广的实用技术。但因该系统运行时间短、对其中起关键作用的微生物研究尚未深入开展,限制了CRI净化效果的稳定性和系统进一步推广。本文选择深圳一处典型CRI系统,首次采用PCR-DGGE和构建克隆文库等分子生态学技术并结合培养方法,开展了微生物菌群及其氮转化功能研究,以揭示微生物菌群时空分布及其变化规律、了解氨氧化菌和厌氧氨氧化微生物与氨氮和总氮(TN)去除之间的关系,为系统工艺改进提供重要的理论依据。作为对比,本文还研究了北京高碑店污水处理厂活性污泥的菌群多样性。　　 从稳定运行的深圳CRI系统快渗池砂层填料中以5～10cm间隔垂直取样,采用机械破壁和酚氯仿抽提相结合的方法提取样品DNA,进行其16S rDNA V3区PCR-DGGE分析。结果表明,CRI系统中微生物菌群在不同季节组成相对稳定,种类随深度增加逐渐减少；在30cm深度以上,主要是一些参与COD降解的Firmicutes(厚壁菌门)和alpha proteo--bacterium(α-变形菌)等异养菌；而40cm以下的区域主要优势菌属是Nitrospira sp.(硝化螺菌属)和Clostridium sp.(梭菌属)等,表明40cm以下的区域存在较强硝化作用和厌氧微环境；这种上、下层菌群的差异是影响系统对污染物去除能力的重要因素。　　 采用构建16S rDNA克隆文库法进行CRI系统表层(10cm深)样品和北京高碑店污水处理厂活性污泥的细菌种群多样性研究表明,CRI系统表层存在丰富的细菌多样性,以酸杆菌纲(uncultured Acidobacteria bacterium)和某些不可培养细菌(uncultured bacterium)(占53.72％)为主,其次是浮霉菌纲(占13.89％)和β-变形菌纲(占8.33％)；而在培养法中出现频率高的假单胞菌(Pseudomonasaeruginosa)和色杆菌(Chromobacterium sp.)等在克隆文库中的比例很少；克隆文库中反硝化菌的比例高于氨氧化菌,没有出现Nitrospira属的克隆子。高碑店活性污泥中的优势菌群主要是β变形菌和γ变形菌,且亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas sp.)(氨氧化菌)的比例远少于硝化螺菌(亚硝化菌),这是其NH4-N的去除能力不及CRI系统的因为。同时,研究发现该活性污泥中存在大量具有反硝化作用的陶厄氏菌(Thauera sp.),这是其TN的去除率较高的因为。　　 通过氨氧化菌特异引物的选择和Nest PCR技术的应用,建立了PCR—DGGE技术。结果表明,CRI氨氧化菌菌群随深度的增加先增多后减少,在20～60cm深度范围的菌群多样性最为丰富,是亚硝化作用的主要场所。本文揭示的氨氧化菌分布范围与CRI系统NH4-N去除之间的关系,对于提高系统脱氮效率具有重要的指导意义。　　 采用厌氧氨氧化菌特异性引物从CRI系统砂层样品的总DNA中扩增16SrDNA序列,测序、构建系统发育树,确定了该菌的系统发育地位。结果表明在2006年9月的6号样品(50 cm处)中存在厌氧氨氧化菌,所测定的16S rDNA部分序列(长度为831 bp)与Anoxic biofilm clone Plal—48和Anaerobicammonium-oxidizing planctomycete KOLL2a等厌氧氨氧化菌的相似性均在97％以上,它们之间的系统发育关系较近。厌氧氨氧化菌的发现为该工艺的改进和反硝化能力的提高提供了新的思路。