全 文 ：
摇 摇 摇 摇 摇 生 态 学 报
摇 摇 摇 摇 摇 摇 摇 渊杂匀耘晕郧栽粤陨 载哉耘月粤韵冤
摇 摇 第 猿源卷 第 愿期摇 摇 圆园员源年 源月摇 渊半月刊冤
目摇 摇 次
前沿理论与学科综述
海洋浮游纤毛虫生长率研究进展 张武昌袁李海波袁丰美萍袁等 渊员愿怨苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
城市森林调控空气颗粒物功能研究进展 王晓磊袁王摇 成 渊员怨员园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
雪地生活跳虫研究进展 张摇 兵袁倪摇 珍袁常摇 亮袁等 渊员怨圆圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
个体与基础生态
黄河三角洲贝壳堤岛叶底珠叶片光合作用对 悦韵圆浓度及土壤水分的响应
张淑勇袁夏江宝袁张光灿袁等 渊员怨猿苑冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
米槠人促更新林与杉木人工林叶片及凋落物溶解性有机物的数量和光谱学特征
康根丽袁杨玉盛袁司友涛袁等 渊员怨源远冤
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
利用不同方法测定红松人工林叶面积指数的季节动态 王宝琦袁刘志理袁戚玉娇袁等 渊员怨缘远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
环境变化对兴安落叶松氮磷化学计量特征的影响 平摇 川袁王传宽袁全先奎 渊员怨远缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
黄土塬区不同土地利用方式下深层土壤水分变化特征 程立平袁刘文兆袁李摇 志 渊员怨苑缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
土壤水分胁迫对拉瑞尔小枝水分参数的影响 张香凝袁孙向阳袁王保平袁等 渊员怨愿源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
遮荫处理对臭柏幼苗光合特性的影响 赵摇 顺袁黄秋娴袁李玉灵袁等 渊员怨怨源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
漓江水陆交错带典型立地根系分布与土壤性质的关系 李青山袁王冬梅袁信忠保袁等 渊圆园园猿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
梭梭幼苗的存活与地上地下生长的关系 田摇 媛袁塔西甫拉提窑特依拜袁李摇 彦袁等 渊圆园员圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎
模拟酸雨对西洋杜鹃生理生态特性的影响 陶巧静袁付摇 涛袁项锡娜袁等 渊圆园圆园冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
岩溶洞穴微生物沉积碳酸钙要要要以贵州石将军洞为例 蒋建建袁刘子琦袁贺秋芳袁等 渊圆园圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎
桂东北稻区第七代褐飞虱迁飞规律及虫源分析 齐会会袁张云慧袁蒋春先袁等 渊圆园猿怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
种群尧群落和生态系统
鄱阳湖区灰鹤越冬种群数量与分布动态及其影响因素 单继红袁马建章袁李言阔袁等 渊圆园缘园冤噎噎噎噎噎噎噎噎
雪被斑块对川西亚高山两个森林群落冬季土壤氮转化的影响 殷摇 睿袁徐振锋袁吴福忠袁等 渊圆园远员冤噎噎噎噎噎
小秦岭森林群落数量分类尧排序及多样性垂直格局 陈摇 云袁王海亮袁韩军旺袁等 渊圆园远愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
圆园员圆年夏季挪威海和格陵兰海浮游植物群落结构的色素表征 王肖颖袁张摇 芳袁李娟英袁等 渊圆园苑远冤噎噎噎噎
云南花椒园中昆虫群落特征的海拔间差异分析 高摇 鑫袁张立敏袁张晓明袁等 渊圆园愿缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化 郭建国袁赵龙浩袁徐摇 丹袁等 渊圆园怨缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
极端干旱区尾闾湖生态需水估算要要要以东居延海为例 张摇 华袁张摇 兰袁赵传燕 渊圆员园圆冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎
景观尧区域和全球生态
秦岭重点保护植物丰富度空间格局与热点地区 张殷波袁郭柳琳袁王摇 伟袁等 渊圆员园怨冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
太阳辐射对黄河小浪底人工混交林净生态系统碳交换的影响 刘摇 佳袁同小娟袁张劲松袁等 渊圆员员愿冤噎噎噎噎噎
黄土丘陵区油松人工林生态系统碳密度及其分配 杨玉姣袁陈云明袁曹摇 扬 渊圆员圆愿冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
湘潭锰矿废弃地不同林龄栾树人工林碳储量变化趋势 田大伦袁李雄华袁罗赵慧袁等 渊圆员猿苑冤噎噎噎噎噎噎噎噎
资源与产业生态
湘南某矿区蔬菜中 孕遭尧悦凿污染状况及健康风险评估 吴燕明袁吕高明袁周摇 航袁等 渊圆员源远冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城乡与社会生态
北京市主要建筑保温材料生命周期与环境经济效益评价 朱连滨袁孔祥荣袁吴摇 宪 渊圆员缘缘冤噎噎噎噎噎噎噎噎
城市地表硬化对银杏生境及生理生态特征的影响 宋英石袁李摇 锋袁王效科袁等 渊圆员远源冤噎噎噎噎噎噎噎噎噎噎
期刊基本参数院悦晕 员员鄄圆园猿员 辕 匝鄢员怨愿员鄢皂鄢员远鄢圆苑远鄢扎澡鄢孕鄢 预 怨园郾 园园鄢员缘员园鄢圆怨鄢圆园员源鄄园源
室室室室室室室室室室室室室室
封面图说院 冷杉红桦混交林雪要要要冷杉是松科的一属袁中国是冷杉属植物最多的国家袁约 圆圆 种 猿 个变种遥 冷杉常常在高纬度
地区至低纬度的亚高山至高山地带的阴坡尧半阴坡及谷地形成纯林袁或与性喜冷湿的云杉尧落叶松尧铁杉和某些松树
及阔叶树组成针叶混交林或针阔混交林遥 冷杉具有较强的耐阴性袁适应温凉和寒冷的气候袁土壤以山地棕壤尧暗棕
壤为主遥 川西尧滇北山区的冷杉林往往呈混交状态袁冷杉红桦混交林为其中重要的类型遥 雪被对冷杉林型冬季土壤
氮转化影响的研究对揭示高山森林对气候变化的响应及其适应机制提供重要的理论支持遥
彩图及图说提供院 陈建伟教授摇 北京林业大学摇 耘鄄皂葬蚤造院 糟蚤贼藻泽援糟澡藻灶躁憎岳 员远猿援糟燥皂
第 34 卷第 8 期
2014年 4月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.34,No.8
Apr.,2014
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家科技支撑项目( 2010BAC68B02); 大连市科技计划项目( 2011E11SF007)
收稿日期:2013鄄07鄄01; 摇 摇 修订日期:2014鄄03鄄26
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: yqsun@ dlmu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201307011813
郭建国,赵龙浩,徐丹,孙野青.人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化.生态学报,2014,34(8):2095鄄2101.
Guo Jianguo, Zhao Longhao, Xu Dan, Sun Y Q. The bacterial community changes after papermaking wastewater treatment with artificial wetlands.Acta
Ecologica Sinica,2014,34(8):2095鄄2101.
人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化
郭建国,赵龙浩,徐摇 丹,孙野青*
(大连海事大学环境系统生物学研究所, 大连摇 116026)
摘要:人工湿地通过模拟自然湿地的生态系统,能够实现污染物的去除,是一种高效经济的污水处理手段,但是对人工湿地处理
后污水中细菌群落的研究较少。 采集了造纸厂排污口和人工湿地出水口的水样,检测了溶解氧、pH值和盐度等水质指标,对主
要污染物的含量进行了测定和分析,并利用 DGGE技术对细菌群落的变化进行了研究。 结果表明:(1)造纸污水经人工湿地处
理后水质有明显提高;(2)人工湿地处理后细菌群落结构发生变化,优势菌由 酌变形菌和衣原体变为 琢 变形菌,而且微生物多
样性指数 Shannon鄄Wiener忆s降低;(3)人工湿地处理前污水中存在着大量致病微生物和降解微生物,处理后以环境友好的固氮
菌和少量致病菌为主。 研究结果揭示了人工湿地不仅可以去除造纸废水中的污染物,改善水质而且可以大大减少向环境中排
放的致病微生物,防止由致病微生物引起的生态灾难的发生,为将来人工湿地应用于工业污水处理和微生物生态安全评估提供
有效可靠的依据。
关键词:人工湿地;造纸废水;细菌群落
The bacterial community changes after papermaking wastewater treatment with
constructed wetlands
GUO Jianguo, ZHAO Longhao, XU Dan, SUN Yeqing*
Institute of Environmental Systems Biology, Dalian Maritime University, Dalian 116026, China
Abstract: Constructed wetlands are efficient and economic sewage disposal means, characterized by stimulation of natural
wetland ecosystems. They could remove the pollutants of wastewater to achieve purification of sewage, and microbes play an
important role in this process. The aim of this study is to investigate bacterial community structure variation after effective
wastewater treatment with constructed wetlands. We collected the water samples from the outfall of paper mill and outlet of
constructed wetlands, and examined several parameters of the conventional water quality. Using DGGE method and cloning
sequencing analysis of dominant microbes, we analyzed the variation of the bacterial community structure and major
microbial species in the water samples. The results are as follows: ( 1) The water quality was greatly improved after
papermaking wastewater treatment with constructed wetlands; ( 2 ) The structure of bacterial community remarkably
changed, showing that the major microbes in the wastewater changed from Gamma-proteobacteria and Chlamydia to Alpha-
proteobacteria, with the decrease in the Shannon-wiener爷s index; (3)Before papermaking wastewater treatment, dominant
pathogenic bacteria included Legionella, Klebsiella and Parachlamydia and degrading bacteria included Thioalkalivibrio,
Dehalococcoides and Hyphomicrobium. In contrast, the main priority of microbes became environment friendly bacteria such
as Mesorhizobium and Rhizobium mostly, and the species and proportion of pathogenic bacteria significantly decreased after
treatment with constructed wetlands. These findings suggest that constructed wetlands can not only improve water quality and
change the structure of microbial community, but also remove a great deal of pathogens in the wastewater, providing
powerful experimental evidence for application of constructed wetlands in industrial wastewater treatment and assessment of
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microbial ecology safety in the future.
Key Words: constructed wetland; papermaking wastewater; bacterial community
摇 摇 人工湿地是一类人工建造、模仿自然湿地的综
合性生态体系[1],通过对自然湿地的模拟,利用人造
生态系统中的物理、化学和生物的协同作用,可以促
进废水中污染物质良性循环,实现对污水的净化,防
止环境的再污染,获得污水处理与资源化的最佳效
益。 人工湿地作为一种低成本、高效率的手段早在
20世纪初就开始被应用于污水的处理,目前已经被
广泛用于各种污水处理;如重金属排放工业污水、生
活污水、造纸污水和畜牧业废水等[2鄄11]。 在人工湿
地的去污过程中,植物、基质和微生物共同发挥了重
要的作用,其中微生物的作用最大[12鄄13],是降解水体
中污染物的主力军。
目前,关于人工湿地微生物的研究多集中于人
工湿地基质中的不同位置,不同深度微生物群落的
结构及随时间的动态演变过程[13鄄14],用于探索人工
湿地中稳定的微生物群落的形成规律。 人工湿地处
理的工业污水,大多关注于其中污染物的含量,如
COD,对于排入环境的水样中微生物群落结构的研
究较少,对人工湿地处理造纸污水后的微生物群落
的研究更少。
造纸行业为全世界第五大能源耗费产业,也是
需水量最多的行业,能够造成严重的河流污染问题,
因此如何处理和净化造纸污水已经越来越受到重
视。 但是污水排放过程中的微生物的危害并没有引
起太大关注。 在微生物监测中,通常选择大肠杆菌,
产气荚膜梭菌,沙门氏菌等一些生活污水中的代表
性微生物,这些微生物在工业污水中有的并不具有
代表性,而其他的一些代表微生物的危害性不容忽
视。 所以,本论文结合人工湿地对造纸污水处理后
水质的情况和细菌群落的变化来研究人工湿地在污
染物和病原微生物去除的双重作用,为今后人工湿
地作为处理工业污水和降低病原微生物的环境排放
提供有效可靠的依据。
1摇 材料与方法
1.1摇 实验材料
摇 摇 本研究的水样于 2012 年 8 月采自辽宁省锦州
市金城造纸厂排污口和人工湿地处理后的出水口。
将排污口水样编号为 PWK,出水口水样编号为
CSK。 该人工湿地为水平潜流湿地,基质填料为砾
石,占地 10hm2,处理规模 2t4 / d,主要的挺水植物为
茭白、芦苇、香蒲。 企业排放的污水在厂区内进行处
理后,经过约 2km 管线输送至潜流湿地处理区的提
升泵站,将污水由泵提升至潜流湿地去除多种污染
物,潜流湿地出水进入渠塘湿地,最后排入大凌河。
1.2摇 实验方法
1.2.1摇 水样理化因素的测定
DO由溶氧仪雷磁 GTB鄄607A测定,pH由 PH计
雷磁 THB鄄1测定,盐度 S由盐度计测定,总氮、氨氮、
总磷、磷酸盐、化学需氧量的测定参照《水质分析方
法国家标准汇编》 (1996,ISBN:7506612801)中提供
的方法进行。
1.2.2摇 DNA的提取
水样经 300目的无菌纱布过滤除去大型颗粒和
杂质,取 300ml,使用真空泵将水样经 0.22um的硝酸
纤维素膜过滤,将滤纸剪碎后,参照《分子克隆实验
指南》CTAB法提取 DNA。
1.2.3摇 变性梯度凝胶电泳(DGGE)
对 DNA浓度定量,以提取的水样微生物 DNA
为模 板, 用 引 物 对 U968鄄GC鄄F ( 5忆 CGCCCGGG
GCGCGCCCCGGGCGGGGCGGGGGCAGGGGG GAA
CGCGAAGAACCTTAC3忆)和 L1401鄄R (5忆 CGGTGTG鄄
TACAAGACCC3忆)扩增 16SrDNA 的 V6鄄V8 区,94益
5min,(94益 30s, 55益 30s, 72益 1min) 30 cycles,
72益 10min,4益保存。 PCR产物定量到 400 ng 进行
变性梯度凝胶电泳,120V 17h,60益保温,聚丙烯酰
胺凝胶的浓度为 8%,变性浓度为 45%—65%。 电泳
结束后,进行硝酸银染色,然后利用 UVP 扫描仪进
行扫描成像。
1.2.4摇 克隆测序
对胶上的主要条带利用 PAGE 胶回收试剂盒
(BIOMIGA)进行胶回收,然后利用引物 B968 ( 5忆
AACGCGAAGAACCTTAC3忆), L1401鄄R 进行条带扩
增, 对 目 的 条 带 利 用 琼 脂 糖 胶 回 收 试 剂 盒
(TIANGEN)回收,回收产物利用 DNA Ligation Kit
Ver.2.1(TAKARA)进行 PMD18 T鄄vector 的连接和转
6902 摇 生摇 态摇 学摇 报摇 摇 摇 34卷摇
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化,验证的阳性克隆送去 Invitrogen 北京分公司进行
测序。
1.3摇 数据分析
统计数据利用 SPSS 处理, DGGE 图谱利用
Quantity one对主要条带进行灰度分析,导出相应的
灰度值,用于微生物多样性指数和均匀度指数的计
算。 测序结果已上传到 NCBI 数据库中,GenBank 编
号为:KF305475鄄KF305491。
2摇 结果与分析
2.1摇 人工湿地处理后的水质评价和主要污染物的
检测
对造纸厂排污口 ( PWK)和人工湿地出水口
(CSK)两处水样的主要水质指标进行了测定,结果
见表 1。 结果表明人工湿地对污染物有较好的去除
作用,水质有所改善。
表 1摇 人工湿地处理前后水样理化因素的测定
Table 1摇 The physicochemical characteristic of wasterwater samples before or after treatment with aritficial wetland
样品
Sample
常规指标
Conventional index
DO PH S
污染物含量 / (mg / L)
Concentration of pollutants
TN NH+4 鄄N TP PO3 鄄P COD
造纸厂排污口 PWK 2.35 6.76 1.23 3.20依0.09 5.86 依1.16 1.49依0.08 0.093 依0.010 141依4.6
人工湿地出水口 CSK 5.84 7.71 0.61 0.93依 0.10 1.36 依0.10 0.98 依0.09 0.063依0.010 47依3.6
去除率 Removal rate / % 70.83 76.79 34.55 32.26
2.2摇 人工湿地处理后对微生物群落结构的影响分析
2.2.1摇 人工湿地处理后微生物群落多样性分析
利用 DGGE 技术对造纸厂排污口(PWK)和人
工湿地出水口(CSK)两处水样的微生物群落的结构
进行了分析,每个采样点设两个重复样,如图 1 所
示,PWK 样本有 12 条明显的条带(P1鄄 12),CSK 样
本有 6 条明显的条带(P2, C1鄄 5),通过比较各条带
的位置发现两者之间仅有 P2条带位置相同,人工湿
地处理后微生物群落图谱改变。
图 1摇 人工湿地处理前后水中微生物的图谱分析
Fig.1 摇 The profile of microbe in the wasterwater before and
after treatment with aritficial wetland
进一步对造纸厂排污口(PWK)和人工湿地出
水口(CSK)两处水样的微生物群落进行分析如表 2,
与排污口相比,出水口中微生物 Shannon鄄Wiener忆s指
数、物种多度和均匀度降低,微生物结构趋于简单
化,这些结果提示人工湿地处理后污染物的种类减
少,导致参与污染物降解的微生物种类减少。
表 2摇 人工湿地处理后的微生物多样性、物种多度和均匀度分析
Table 2摇 Analysis of the Shannon鄄Wiener忆s index, Species richness
and Evenness of microbial communities before and after treatment
with aritficial wetland
样品 Sample 多样性 H 物种多度 S 均匀度 E
PWK 3.7694 51 0.9587
CSK 3.1240 28 0.9375
2.2.2摇 人工湿地处理后微生物种群的分析
主要条带经克隆测序序列比对,分析发现 17 种
微生物中,12 个属于变形菌门。 人工湿地处理前的
造纸污水中以 酌 变形菌和衣原体为主要菌群,处理
后主要以 琢 变形菌为主,酌 变形菌比例降低(如图
2),人工湿地处理后微生物种群分布发生改变。
2.2.3摇 人工湿地处理后微生物种群的功能分析
已鉴定的微生物根据功能主要分为三类:致病
作用(Pathogen)、固氮作用(N2 fixation)和降解作用
(Degradation )。 如图 3 所示,在造纸厂排污口
(PWK),微生物主要以致病菌和降解菌为主;而在
人工湿地出水口中,环境友好的固氮菌为主要优势
菌,具有致病作用的细菌比例明显下降。
摇 摇 经鉴定发现在造纸污水中存在较多的污染物
降解菌和致病菌,而在出水口中这类微生物的比重
7902摇 8期 摇 摇 摇 郭建国摇 等:人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化 摇
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图 2摇 人工湿地处理前后的微生物种群分布比例情况
Fig.2 摇 The percentage of different classes of microbe in the
sample PWK and CSK
较低。 在造纸厂排污口处中,Thioalkalivibrio 为硫氧
化细菌,参与反硝化过程[15];Dehalococcoides 可以在
氯乙烯和三氯乙烯污染的环境中大量富集[16],为脱
氯细菌,在欧洲六氯苯污染的河流中,发挥了重要的
脱氯作用[17];Hyphomicrobium可降解氯甲烷[18鄄19],农
药甲胺磷[20]。 其中的致病菌和人类疾病的发生关
系密切,Legionella具有耐受青霉素的特性,是第一种
被发现的细胞内的细菌病原体,可以引起一种高致
死性肺炎[21];Klebsiella 可以引起呼吸疾病、肝脓肿、
肠道疾病和骨髓炎等[22鄄25];Parachlamydia 可以引起
角膜炎和肺炎[26鄄27]。
图 3摇 人工湿地处理前后的不同功能细菌分布比例情况
Fig.3摇 The percentage of different bacteria according to their
function in the sample PWK and CSK
摇 摇 在人工湿地出水口处,Mesorhizobium,Rhizobium
为植物共生固氮菌[28鄄30],广泛存在于土壤中,与豆科
植物共生,形成根瘤,有利于植物固氮。 Variovorax
存在于微量污染的环境中,以可溶性有机物为碳源,
通过环羟基化降解农药高香草酸[31],选择性除草剂
利谷隆[32],三氯乙烯[33],它们可以与植物和其他微
生物相互作用,促进生态修复过程[34]。 Rhodobacter
是一种革兰氏阴性菌,它们广泛的存在于淡水和高
盐环境下,代谢功能复杂。 Cryobacterium 主要从冰
川和冰川土壤中分离得到[35],功能研究较少。
表 3摇 测序微生物序列与 NCBI数据库比对分析
Table 3摇 Analysis of the sequencing microbia compared with NCBI database
位置
Site
条带
Band
NCBI序列号
Accession
种属
Genus
相似度 / %
Similarity
参与过程
Process
与人类疾病的关系
Human diseases
PWK P1 NR_041321 Legionella 88 肺炎,呼吸道疾病
P2 NR_074791 Klebsiella 99 肺炎,败血症等
P3 NR_074231 Legionella 91 肺炎,呼吸道疾病
P4 NR_074271 Protochlamydia 94 人眼、泌尿生殖道呼吸道,肠道疾病
P5 NR_074972 Thioalkalivibrio 91 参与反硝化过程
P6 NR_074271 Parachlamydia 91 人眼、泌尿生殖道、呼吸道,肠道疾病
P7 NR_102515 Dehalococcoides 82 脱氯作用
P8 NR_044952 Legionella 96 急性呼吸道传染病
P9 NR_044955 Legionella 97 急性呼吸道传染病
P10 NR_044955 Legionella 97 急性呼吸道传染病
P11 NR_026426 Mesorhizobium 99 固氮
P12 NR_025082 Hyphomicrobium 96 降解含甲基团化合物
CSK C1 NR_074646 Variovorax 99 处理苯酚的废水
C2 NR_074504 Rhizobium 97 共生固氮
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续表
位置
Site
条带
Band
NCBI序列号
Accession
种属
Genus
相似度 / %
Similarity
参与过程
Process
与人类疾病的关系
Human diseases
C3 NR_044216 Rhizobium 99 固氮
C4 NR_042564 Rhodobacter 96 广泛存在水环境
C5 NR_042170 Cryobacterium 97 利用多种碳、氮
3摇 结论与讨论
随着环境保护的迅速发展,人工湿地以其独到
的优越性受到了越来越多的关注,已经普遍地应用
于各种污水的处理。 本研究中的人工湿地位于辽宁
省锦州凌海市金城造纸厂污水处理区,植物以中国
北方用于处理污水的适用物种芦苇、茭白和香蒲为
主,它们根系发达,耐污能力强,去污效果好,适应当
地环境。 本研究结果显示人工湿地可以改善造纸污
水的水质,对 TN 和 TP 都有较好的去除率,COD 降
低 66.59%,说明该潜流人工湿地对于造纸污水中污
染物的去除有很好的效果。 这与湿地植物的交替种
植,植物根系的吸附、分解和转化作用有关。 在主要
污染物中 TN的去除率最高,与湿地中的微生物在氮
的转化和去除过程中的硝化 /反硝化作用有关[36,37],
人工湿地基质中形成了有效的降解污染物的微生物
菌群。
微生物群落研究表明,在造纸污水中含有与污
染物降解有关的微生物, 如 Dehalococcoides 和
Hyphomicrobium,提示污水中有机污染物的存在。 而
且在造纸污水中致病性细菌达 50% 以上, 如
Legionella、 Klebsiella、 Parachlamydia。 特 别 是
Legionella大量存在,可以引起致死性的肺炎,该病菌
与 1976 年在美国发生的肺炎大爆发密切相关[38]。
它们排入环境中不仅污染水体,而且对食物链中营
养级较高的动物危害较大,甚至可以造成人类传染
性疾病大规模爆发,这些微生物种类与工业类型,生
产工艺有很大关系,它们并不包含在常规的生活污
水微生物监测种类中,如总大肠菌群、粪大肠菌群、
粪链球菌、大肠杆菌、产气荚膜梭菌、沙门氏菌
等[39]。 所以,在工业病原微生物的监测方面还需要
大量的研究。
在经过人工湿地处理后,微生物群落的结构发
生了很大的变化,主要微生物由 酌 变形菌和衣原体
变为 琢变形菌,处理后水样中大量致病菌被去除了。
微生物的去除由人工湿地中化学、物理及生物作用
共同完成的[40]。 夏季温度适宜,系统中植物的生理
生化活性较高,植物根系对于微生物的沉积和去除
有很大作用。 沉积作用是人工湿地中病原微生物去
除的最主要途径[41]。 该人工湿地的基质为砾石,已
有研究表明较小粒径的砾石滤料可以在滤池中截留
住微生物。 污水进入人工湿地后,水中含有的微生
物会粘附于悬浮固体颗粒或悬浮于水体中,通过与
基质相互作用与水体分离。 分离的微生物的聚集形
成生物膜,其中具有降解能力的微生物在其中发挥
降解功能,这也是砾石滤池去除污染物的主要途径。
存活的微生物可能从固体基质中释放,滞留在生物
膜上或基质间隙水中,或者重新返回水体[42]。 沿着
污水流经湿地的径迹,污染物的种类和浓度不断降
低,污水中原有的微生物经过吸附解吸过程不断与
周围其他微生物发生竞争作用。 在竞争过程中,由
于原有环境的改变,不适应环境的微生物多数会死
亡,被周围适应环境的微生物替代。 所以,水体中微
生物的组成可以反映水质的状况。 人工湿地处理造
纸污水后水中多为环境友好的固氮菌和小部分致病
菌,这也表明水质有所改善。
工业污染物种类繁多,常规的理化指标不能反
映所有的污染物情况,而且需要投入巨大的资金和
精力,有时具有局限性,而微生物群落结构的研究在
一定程度上可以弥补这一不足,环境中的微生物组
成可以与理化指标共同反映水质状况。 本研究的结
论也证实了这一点。
本研究主要对人工湿地处理造纸污水中微生物
群落的影响进行了研究,还有必要开展对其他工业
污水中的微生物群落的研究,扩展微生物在评价污
水处理系统对污染物和致病菌的双重去除作用[43]。
值得重视的是,人工湿地处理后的水中依然存在可
以引起呼吸疾病、肝脓肿、肠道疾病的致病菌,如
Klebsiella 细菌,它们提醒人们应该关注工业污水排
放过程中的致病微生物的监测和致病微生物的排放
9902摇 8期 摇 摇 摇 郭建国摇 等:人工湿地处理造纸废水后细菌群落结构变化 摇
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控制,这样可以防止污水在环境中引起生态风险。
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叶生态学报曳圆园员源年征订启事
叶生态学报曳是由中国科学技术协会主管袁中国生态学学会尧中国科学院生态环境研究中心主办的生态学
高级专业学术期刊袁创刊于 员怨愿员年袁报道生态学领域前沿理论和原始创新性研究成果遥 坚持野百花齐放袁百家
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促进生态学研究深入发展袁为我国培养和造就生态学科研人才和知识创新服务尧为国民经济建设和发展服务遥
叶生态学报曳主要报道生态学及各分支学科的重要基础理论和应用研究的原始创新性科研成果遥 特别欢
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本期责任副主编摇 杨永兴摇 摇 摇 编辑部主任摇 孔红梅摇 摇 摇 执行编辑摇 刘天星摇 段摇 靖
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