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东北地理所在耐盐微生物强化人工湿地高效脱氮技术方面取得进展
2020-03-24 00:00:00 来源:东北地理与农业生态研究所 访问:

  随着滨海养殖业、深层采矿业的迅速发展和盐碱地的大规模开垦,含盐废水排放量不断增加,严重威胁水环境安全。人工湿地因其高效、低耗等优点,成为一种广泛应用的污染水体生态修复技术。但盐胁迫严重抑制人工湿地中微生物的活性,导致人工湿地对氮素等污染物的净化效率显著下降,制约了人工湿地在含盐废水处理中的应用。

  针对上述技术瓶颈,中国科学院东北地理与农业生态研究所水环境污染与防治学科组科研人员从盐碱地土壤中筛选出耐盐脱氮菌Alishewanella sp. F2,将其进行驯化,构建了耐盐微生物强化的人工湿地高效脱氮技术,并揭示了其强化作用的发生机理。

  研究表明,人工湿地接种外源耐盐脱氮菌Alishewanella sp. F2后,含盐废水中氮的去除率和人工湿地整株植物的氮吸收量显著提高,当进水电导率(EC)为15 mS/cm时,微生物强化的人工湿地对氨氮和总氮的去除效率(95.7%99.4%)显著高于对照组(68.5%76.4%)。高通量测序发现,耐盐脱氮菌Alishewanella sp. F2不仅增加了人工湿地中其他土著脱氮功能菌的丰度,有效缓解了盐胁迫对微生物脱氮功能的抑制效应;还增加了根际促生菌等土著微生物的丰度,进而提高了人工湿地植物的生长能力及整株植物氮吸收量。因此,接种外源耐盐脱氮菌Alishewanella sp. F2同步提升了人工湿地中微生物和植物的活性,从而提高了盐胁迫条件下人工湿地的脱氮效率。该研究为人工湿地高效去除含盐废水中含氮污染物提供了一种新的解决方案,有利于拓宽人工湿地在水处理中的应用领域,同时对深入理解外源微生物与土著微生物交互作用提供了有力证据。

  该研究由东北地理所王鑫壹(第一作者)、祝惠(通讯作者)等共同完成。研究成果发表在生态环境期刊Environment International上。该研究得到国家重点研发计划项目(2016YFC0500404-4)和中科院青年创新促进会(2017274)的资助。

  论文链接

图1 耐盐微生物强化人工湿地脱氮效率(a: 氨氮;b: 总氮)

图2 耐盐微生物强化人工湿地脱氮机理(a: 整株植物氮吸收量;b: 微生物丰度)