進(jìn)入濕地系統(tǒng)的廢水中污染物的組成和濃度在時間和空間上存在波動。因此，濕地沉積物中的微生物群落經(jīng)常受到廢水的干擾。然而，微生物群落有必要保持相對穩(wěn)定的組成或生物量才能持續(xù)對廢水中的污染物進(jìn)行去除。但是微生物群落在廢水波動條件下如何保持穩(wěn)定的機(jī)制目前尚不清楚。探明人工濕地系統(tǒng)中微生物群落對廢水時空波動的響應(yīng)機(jī)制，對進(jìn)一步了解濕地中微生物群落組成及其在凈化廢水的變化過程具有十分重要的意義。
中國科學(xué)院亞熱帶農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所流域農(nóng)業(yè)環(huán)境研究中心吳金水研究員團(tuán)隊和福州大學(xué)劉樂冕研究員合作，對長沙站多級表面流人工濕地系統(tǒng)處理農(nóng)村污水進(jìn)行了長達(dá)13個月的連續(xù)觀測，并逐月采集分析濕地沉積物以評估細(xì)菌和微型真核生物群落結(jié)構(gòu)變化。結(jié)果表明，雖然進(jìn)水濃度隨季節(jié)有較大波動，但是濕地系統(tǒng)出水總氮濃度能達(dá)到較好的處理效果，水質(zhì)指標(biāo)遠(yuǎn)優(yōu)于《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB1989-2002)中一級A標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，進(jìn)水水質(zhì)的波動導(dǎo)致沉積物細(xì)菌和微型真核生物群落組成會發(fā)生顯著的季節(jié)性變化，并且單個微生物分類群的抗性較低 (特別是放線菌和γ變形菌)。然而，16S rRNA、硝化和反硝化基因豐度卻能在不同季節(jié)保持相對穩(wěn)定。分析認(rèn)為其機(jī)理在于微生物類群間的高度異步性導(dǎo)致了群落組成發(fā)生變化，但卻維持了群落功能的穩(wěn)定性。此外，隨著廢水中氮濃度的降低，濕地系統(tǒng)的微生物群落組成也在由異養(yǎng)向自養(yǎng)轉(zhuǎn)變。同時，本研究還發(fā)現(xiàn)微型真核生物群落比細(xì)菌群落對廢水波動的響應(yīng)更為敏感。本研究對于深入理解南方地區(qū)人工濕地系統(tǒng)微生物群落的功能穩(wěn)定維持機(jī)制具有重要理論價值，對于濕地系統(tǒng)功能提升技術(shù)的研發(fā)可能具有潛在指導(dǎo)意義。
該項研究近期以題為Response of bacterial and micro-eukaryotic communities to spatio-temporal fluctuations of wastewater in full scale constructed wetlands發(fā)表在環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)領(lǐng)域一區(qū)Top期刊Bioresource Technology（IF=11.4）上。本研究得到了“十四五”國家重點研發(fā)計劃（2023YFD1702000）、國家自然科學(xué)基金（42077215，31971469）等項目的共同資助。
人工濕地沉積物中細(xì)菌和微型真核生物群落組成的變化
細(xì)菌與微型真核生物共生網(wǎng)絡(luò)
濕地微生物群落組成對廢水波動的響應(yīng)機(jī)制