東北地理所在耐鹽微生物強(qiáng)化人工濕地高效脫氮技術(shù)方面取得突破
隨著濱海養(yǎng)殖業(yè)、深層采礦業(yè)的迅速發(fā)展和鹽堿地的大規(guī)模開墾，含鹽廢水排放量不斷增加，嚴(yán)重威脅水環(huán)境安全。人工濕地因其高效、低耗等優(yōu)點(diǎn)，成為一種廣泛應(yīng)用的污染水體生態(tài)修復(fù)技術(shù)。但鹽脅迫嚴(yán)重抑制人工濕地中微生物的活性，導(dǎo)致人工濕地對氮素等污染物的凈化效率顯著下降，制約了人工濕地在含鹽廢水處理中的應(yīng)用。
針對上述技術(shù)瓶頸，東北地理所水環(huán)境污染與防治學(xué)科組科研人員從鹽堿地土壤中篩選出耐鹽脫氮菌Alishewanella sp. F2，將其進(jìn)行馴化，構(gòu)建了耐鹽微生物強(qiáng)化的人工濕地高效脫氮技術(shù)，并揭示了其強(qiáng)化作用的發(fā)生機(jī)理。
研究表明，人工濕地接種外源耐鹽脫氮菌Alishewanella sp. F2后，含鹽廢水中氮的去除率和人工濕地整株植物的氮吸收量顯著提高，當(dāng)進(jìn)水電導(dǎo)率（EC）為15 mS/cm時(shí)，微生物強(qiáng)化的人工濕地對氨氮和總氮的去除效率（95.7%和99.4%）顯著高于對照組（68.5%和76.4%）。高通量測序發(fā)現(xiàn)，耐鹽脫氮菌Alishewanella sp. F2不僅增加了人工濕地中其他土著脫氮功能菌的豐度，有效緩解了鹽脅迫對微生物脫氮功能的抑制效應(yīng)；還增加了根際促生菌等土著微生物的豐度，進(jìn)而提高了人工濕地植物的生長能力及整株植物氮吸收量。因此，接種外源耐鹽脫氮菌Alishewanella sp. F2同步提升了人工濕地中微生物和植物的活性，從而提高了鹽脅迫條件下人工濕地的脫氮效率。本研究為人工濕地高效去除含鹽廢水中含氮污染物提供了一種新的解決方案，有利于拓寬人工濕地在水處理中的應(yīng)用領(lǐng)域，同時(shí)對深入理解外源微生物與土著微生物交互作用提供了有力證據(jù)。
圖1 耐鹽微生物強(qiáng)化人工濕地脫氮效率（a: 氨氮；b: 總氮）
圖2 耐鹽微生物強(qiáng)化人工濕地脫氮機(jī)理（a: 整株植物氮吸收量；b: 微生物豐度）
該研究由東北地理所王鑫壹（第一作者）、祝惠研究員（通訊作者）等共同完成。研究成果發(fā)表在生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域權(quán)威期刊Environment International上。該研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目（2016YFC0500404-4）和中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(huì)（2017274）的資助。論文信息如下：
Wang, X.Y., Zhu, H., Yan, B.X., Shutes, B., Ba？uelos, G. and Wen, H.Y. (2020) Bioaugmented constructed wetlands for denitrification of saline wastewater: A boost for both microorganisms and plants. Environment International 138, 105628.
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