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本文以新建立的复合垂直流人工湿地小试系统为研究对象,较为系统的研究了复合垂直流人工湿地对生活污水的周年净化效果、基质微生物群落结构和酶活性的变化,探讨了微生物群落结构对环境因子的响应、微生物结构和功能之间的关系、微生物群落对湿地系统净化效果的影响等,为进一步揭示湿地系统的净化机理和优化湿地运行管理提供了理论依据。主要研究结果如下:
(1)复合垂直流人工湿地对生活污水具有良好的净化效果,在特定水力负荷条件下,COD的周年平均去除率为80.76%;TN和NH4+-N周年平均去除率分别为50.33%和39.23%;TP的周年平均去除率为65.63%。
(2)基质微生物脂肪酸组成中饱和脂肪酸含量最大,支链和单不饱和脂肪酸次之,环丙烷基脂肪酸最少;相应的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌为优势类群。微生物的群落结构随时间的改变而发生变化并逐渐趋于稳定;表层基质中表征革兰氏阳性菌的支链脂肪酸的相对含量显著高于中层基质(p<0.05);中层基质中微生物多样性优于表层基质。
(3)复合垂直流人工湿地系统中基质酶活性与湿地运行时间显著正相关。TN和NH4+-N的去除与硝酸盐还原酶活性显著正相关(p<0.05),TP的去除与磷酸酶活性显著负相关(p<0.01)。
(4)冗余分析(Redundancy analysis,RDA)表明:温度(T)和溶解氧(Dissolved Oxygen,DO)对微生物群落结构具有显著影响。革兰氏阳性菌与脲酶及磷酸酶显著负相关(p<0.05),革兰氏阴性菌与脲酶、磷酸酶、脱氢酶及硝酸盐还原酶的分泌有关,厌氧细菌与脲酶及磷酸酶的分泌有关。温度(T)和运行时间(Time)是影响污染物去除的主要环境因素。N的去除主要受革兰氏阴性菌的影响,TP的去除主要受革兰氏阳性菌的影响,COD的去除则与厌氧细菌有关。