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随着我国经济的快速发展,水环境污染和水生态失衡的问题变得越来越突出。河流的污染物不仅威胁着河流的水质和生态安全,还导致水体出现黑臭现象。人工湿地(Constructed wetlands,CWs)作为成本低、建设和运营成本低、管理方便、污染物去除效率高效且稳定、具有良好的生态效应的污水处理工艺,已应用于净化低污染河水中的污染物。由于缺乏有效的治理和管理,成都市鹿溪河受到严重的污染,不能满足兴隆湖的补水要求。本研究依托于成都市鹿溪河生态治理方案,研究人工湿地对鹿溪河南段低污染水的净化效果,以期为优化鹿溪河南段的生态治理方案提供理论基础和技术支持。本文设计了单一植物人工湿地以及多种植物和底栖生物组合的生态湿地实验。研究了2种类型的人工湿地对低污染水的处理效果以及水质处理效果的季节性变化,并通过拟一级动力学模型描述污染物的降解特征。另外,通过人工湿地氮磷平衡模型,分析了夏季单一植物人工湿地中氮磷的迁移转化特征,明确了人工湿地中基质-植物-微生物之间的生态效应机制。并通过高通量测序和氮磷归趋相结合进行分析,从定量的角度,分析了夏季单一植物人工湿地植物的根际效应,探讨植物对人工湿地中微生物脱氮除磷比例和微生物群落结构的影响以及基质中脱氮除磷功能微生物丰度与微生物脱氮除磷比例的关系。研究的主要结论如下:(1)单一植物人工湿地对污染水中污染物均有一定的净化效果,种植植物的实验组污染物的去除率显著提高,其中金鱼藻的净化效果最好,风车草最差。实验期间,金鱼藻(Ⅵ组)对NH4+-N、TN、TP和COD的平均去除率分别为79.69%、74.17%、50.07%和69.57%,风车草(Ⅴ组)对NH4+-N、TN、TP和COD的平均去除率分别为67.61%、67.09%、44.22%和53.95%。(2)各组生态湿地对低污染水中污染物均有一定的净化效果,其中E组对氮、磷的去除效果最好(NH4+-N、TN和TP的平均去除率分别为67.28%、64.48%和48.23%),G组对COD的去除效果最好(COD的平均去除率为72.21%)。底栖生物的投放对水中NH4+-N、TN、TP的净化作用不显著,对COD的去除有明显作用。(3)拟一级动力学模型能较好地描述单一植物人工湿地和生态湿地中污染物的去除过程。不同季节各组湿地中污染物(NH4+-N、TN和TP)降解的拟一级动力学模型拟合效果较好,污染物的去除速率表现出显著的季节性差异,夏季的污染物去除速率最高,冬季的污染物去除速率最低。(4)夏季单一植物人工湿地内污染物归趋途径的研究表明,是人工湿地主要的脱氮途径是微生物硝化-反硝化作用(34.84%45.44%),人工湿地主要的除磷途径是基质吸附(20.90%23.91%)。植物吸收和基质吸附,这两个氮磷积累过程之间存在竞争关系。人工湿地种植的植物不仅对氮(5.36%9.79%)和磷(9.68%16.76%)有吸收作用,还增强了微生物对氮(4.08%10.60%)和磷(1.82%5.08%)的去除作用。(5)通过高通量测序结果表明,人工湿地基质的主要脱氮菌属是不动杆菌属(Acinetobacter)、假单胞菌属(Pseudomonas)、芽孢杆菌属(Bacillus)和硝化螺菌属(Nitrospira),人工湿地基质的主要除磷菌属是不动杆菌属(Acinetobacter)和假单胞菌属(Pseudomonas)。植物的种植改善了基质微生物的丰富度和生物多样性,提高了脱氮除磷功能微生物的丰度,还增强了微生物对氮磷的去除作用。