复合人工湿地对陆基水产养殖废水中氮磷的净化及其微生物群落特征

作者：伍建业; 吴永贵^*; 兰美燕; 彭子乐; 朱鑫维; 郑煜; 贺宇

来源：环境工程学报, 2023, 17(02): 517-531.

• 复合人工湿地系统
• 高密度陆基水产养殖废水
• 植物
• 干湿交替
• 氮磷
• 微生物群落

高密度陆基水产养殖外排废水中的氮(N)、磷(P)浓度往往远高于传统的塘库养殖而对周边环境带来更大的压力。为探究复合人工湿地系统对陆基水产养殖外排废水中N、P的净化效果及其微生物群落特征，本文以“高效生态浮床单元-垂直流人工湿地单元-沉水植物池单元”三级不同类型湿地单元构成的复合人工湿地系统为研究对象，研究不同干湿交替时间下该系统对模拟高密度陆基水产养殖外排废水中N、P的净化效果，并揭示系统内各湿地单元植物根系和填料中微生物群落的结构特征。结果表明，复合人工湿地系统在不同干湿交替时间下对NO3--N、NO2--N、NH4+-N、TN、TP的平均去除率分别为99.04%～99.43%、98.72%～100%、93.89%～95.26%、92.23%～98.60%、56.85%～77.50%。各湿地单元植物中不同类型植物分析结果表明，高效生态浮床单元中巨菌草的根系活力、POD酶活性、生物量均明显优于垂直流人工湿地单元中的美人蕉和沉水植物池单元中的狐尾藻(P<0.05)，且植物中N、P含量呈现沿流向逐级减少的趋势，与各湿地单元排水中的污染物浓度所呈现的逐级降低的规律相一致。各湿地单元N、P去除途径的分析结果表明，一级单元微生物作用(74.42%)和一级、二级单元填料吸附(13.05%和38.70%)分别是N和P元素的主要归趋途径。各湿地单元植物根系和填料中微生物群落分析结果表明，植物根系及填料微生物的共同优势菌门主要有Proteobacteria、 Chloroflexi、 Actinobacteria、Bacteroidetes。属水平上各级湿地单元存在的优势菌属存在明显差异，其中生态浮床单元优势菌属相对丰度最高，主要有Chloronema、unclassified＿p＿＿Chloroflexi、Candidatus＿Competibacter等。基于FAPROTAX数据库功能预测结果表明，各湿地单元植物根系和填料中化能异养型(12.43%～27.19%)和好氧化能异养型(10.11%～26.46%)细菌功能群占优势，且氮循环相关功能的发现表明细菌在复合人工湿地系统除氮过程中起着关键作用。以上结果说明，经不同类型湿地单元功能菌群与湿地植物的协同作用，可使该系统对高密度陆基水产养殖外排废水中的特征污染物N、P具有较好的生态净化效果。

• 单位
  贵州大学