人工湿地污水处理系统中微生物多样性的研究

人工湿地污水处理系统中微生物多样性的研究

摘要利用平皿计数法和和其它传统方法,对红树植物桐花(aegiceras corniculatum)、海桑(sonneratia caseolaris)、木榄(bruguiera gymnorrhiza)人工湿地污水处理系统中的微生物种类及其数量变化特征进行研究。结果表明,三大类群微生物中,细菌含量最高,占绝对优势,其次是放线菌,真菌最少;在细菌中,反硝化细菌的数量>硝化细菌>亚硝化细菌,硝化与反硝化作用程度较弱。关键词人工湿地;桐花;海桑;木榄;微生物;种类;数量

中图分类号[te99] 文献标识码a 文章编号

1674-6708(2010)26-0097-02

0 引言

人工湿地是由人工基质和生长在其上的植物组成,形成一个独特的基质——植物——微生物生态系统,将微生物和植物的净化能力结合在一起,成为一个高效的净化系统,它在保护生态环境和节约能源及投资方面具有传统二级生化处理技术难以比拟的优点,作为一项低投资、低能耗、低运行费、高生态环境效益的治理工程技术,它越来越多地受到社会的关注和欢迎。本文通过对人工湿地基质微生物类群数目进行了研究,为进一步深入研究人工湿地净化污水的机制提供了可能。

1 材料和方法

1.1 人工湿地概况

红树林人工湿地污水处理系统位于学校生物园,湿地池容积为3m

×3m×0.6m(长×宽×高)。基质为石头,上层石头的直径为2cm,下层石头的直径为1cm,厚度皆为30cm。此人工湿地为潜流型人工湿地,尚未进行污水处理。

1.2 样品采集

采用五点采样法,分别在人工湿地的4个角以及其中心位置采样,深度为15cm,每个样点取5个大小相近的小石头,共25个。装入无菌塑料瓶中,立即带回实验室,在无菌条件下加入50ml无菌水,在摇床上摇匀,制备悬液。

1.3 微生物计数

所有微生物均采用28℃恒温培养。

1.3.1 细菌数量测定

利用牛肉膏蛋白胨琼脂培养基进行培养,取稀释度为10-5的悬液接种,2次重复,每一平板滴加0.05ml悬液,培养2d~3d。

1.3.2 真菌数量测定

采用马丁氏培养基平板表面涂布法,取原液接种,2次重复,每一平板滴加0.1ml悬液,培养5d。

1.3.3 放线菌数量测定

采用改良高氏1号合成培养基平板表面涂布法,倒平板时在无菌条件下每300ml培养基加另外灭菌的3%重铬酸钾溶液0.5ml。取原液接种,2次重复,每一平板滴加0.05ml悬液,培养5d。

1.3.4 硝化细菌、亚硝化细菌、反硝化细菌数量测定

悬液配置成5个梯度,分别为103、104、105、106、107,3次重

复,每一试管接种1ml悬液。培养7d。采用mpn法,进行显色测定。测定方法如下:

硝化细菌:先用格利斯试剂测定,若不呈红色,再用二苯胺试剂测试;若呈蓝色,表明有硝化作用。

亚硝化细菌:用格利斯试剂测定,若有亚硝酸存在呈红色,证明有亚硝化作用。

反硝化细菌:用格利斯试剂及奈氏试剂测定有无亚硝酸和氨存在,若其中之一或二者均呈正反应,均表示有反硝化作用。若格利斯试剂为负反应,再用二苯胺测试,亦为负反应时,表示有较强的反硝化作用。

2 结论

2.1 树植物中三大菌群的数量特征

试验条件下,处理污水前的人工湿地中红树植物基质中微生物三大种类构成为细菌、放线菌、真菌。细菌是土壤微生物中数量最多的一个类群。他们共同协作构成互利共生的系统,发挥整体作用净化污水。

从表1可以看出,细菌在数量上占绝对优势,桐花、海桑、木榄人工湿地污水处理系统细菌数量分别为2.05×108cfu/g(基质)、2.63×108cfu/g(基质)、2.06×108cfu/g(基质);放线菌数量分别为

9.30×102cfu /g(基质)、14.8×102cfu /g(基质)、8.20×102cfu /g(基质);真菌分别为1.20×102cfu /g(基质)、2.15×102cfu

/g(基质)、3.65×102cfu /g(基质)。可以推断, 桐花、海桑、木

榄对微生物的种类和数量具有某种选择作用。

出现此类现象的原因如下:

1)微生物的生态分布与各类微生物的生物学特性有关。一般情况下,细菌喜欢湿润,能耐受低氧水平;真菌耐干,不能耐受低氧水平;放线菌具有喜热耐旱的特性,只有当各类微生物竞争的压力减少时才出现,因而处于厌氧条件下的人工湿地中的微生物主要由细菌组成。

2)在红树林生态系统中也有出现放线菌、真菌数量稀少的现象,这也可能是其中一个原因,但对其机制尚未弄清,而且红树林生态

系统处于潮间带,其土壤生境兼有海洋与陆地的性质而又不同于它们,与人工湿地的生境不相同,因此,对于两种系统会出现相似现象的原因尚待进一步研究和探索。

2.2 硝化细菌、反硝化细菌的数量特征

从表2可以看出,桐花、海桑、木榄人工湿地污水处理系统中反硝化细菌数量分别为1.65×104mpn/g(基质)、9.1×104mpn/g(基质)、77.90×104mpn/g(基质);硝化细菌数量分别为2.75×102mpn /g(基质)、5.0×102mpn /g(基质)、10.79×102 mpn/g(基质);亚硝化细菌数量为0.75×102mpn /g(基质)、2.82×102mpn/g(基质) 、1.30×102mpn /g(基质)。反硝化细菌数量多于硝化细菌和亚硝化细菌。其原因如下:1)通常硝化细菌是自养型好氧微生物,依靠

nh4+-n 和no-2的氧化获得能量生长,需要氧气作为呼吸的最终电子受体。反硝化细菌在缺氧和低溶解氧条件下利用有机物的氧化作

为能量来源,以no-3和no-2作为无氧呼吸时的电子受体。所以,厌氧条件下的人工湿地中反硝化细菌繁殖快,生长迅速,硝化细菌繁殖慢,生长缓慢;2)硝化自养菌是专性化能自养细菌,它包括硝化细菌和亚硝化细菌两个亚群,硝化作用由两个阶段组成(阶段

一:2nh4++3o2→no2-+2h2o+4h+,阶段二: 2no2-+o2→2no3-):在亚硝化细菌的作用下,将nh4+-n转化成no-2-n;在硝化细菌的作用下,将no-2-n转化成no-3-n。正是由于这种生态学上的偏利互生关系的存在,使得硝化细菌的生长总要晚于亚硝化细菌。

参考文献

[1]靖元孝,杨丹菁,陈章和,陈兆平.两栖榕在人工湿地的生长特性及其对污水的净化效果[j].生态学报,2003(3).

[2]章瑜斌,庄铁诚,杨志伟,等.海南东寨港红树林土壤. 生态学报[j],2001,20(1):63-64.

[3]杨麒.同步硝化反硝化机理的研究.微生物通报[j],

2003,30(4):88-92.