具氨氮吸附效能的植生混凝土生物再生效能及機(jī)理研究.pdf

1、植生混凝土作為環(huán)保、生態(tài)等多功能護(hù)坡材料成為人們研究的熱點(diǎn)。本文在課題組開(kāi)發(fā)出的具有凈水功能的植生混凝土的基礎(chǔ)上，運(yùn)用模擬河道自然再生法、BIOLOGECO微平板技術(shù)，PCR-DGGE分子生物技術(shù)和同位素示蹤技術(shù)研究了沸石植生混凝土生物再生效能及脫氮機(jī)理，取得的主要研究結(jié)果如下：
　　為期180天的實(shí)驗(yàn)室靜態(tài)再生和模擬河道靜態(tài)再生實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明飽和植生混凝土再生效能分別為72.9％和67.5%，模擬河道靜態(tài)再生效能較實(shí)驗(yàn)室再生效能有

2、所下降。
　　利用Biolog Eco板研究微生物群落多樣性，對(duì)沸石植生混凝土根際土壤和普通土壤進(jìn)行對(duì)比，研究發(fā)現(xiàn)植生混凝土根際土壤微生物活性（AWCD）與普通土壤均存在一定差異，表現(xiàn)為下層>生物膜（沸石表面）>中層>上層>對(duì)照樣；植生混凝土的三個(gè)微生物多樣性指數(shù)均大于對(duì)照樣；植物與微生物的相互作用可以促進(jìn)有機(jī)污染物的降解，植物根際效應(yīng)影響微生物群落穩(wěn)定性。代謝指紋圖譜顯示兩個(gè)區(qū)域的微生物群落代謝活性和代謝類群有明顯差異；根際微生

3、物以羧酸類代謝群為優(yōu)勢(shì)群，而普通土壤以碳水化合物代謝群為優(yōu)勢(shì)類群。主成分分析顯示微生物對(duì)同類碳源利用程度有較大差異，主成分1（PC1）的方差貢獻(xiàn)為69.1%，主成分2(PC2)的方差貢獻(xiàn)為13.9%。
　　通過(guò)PCR-DGGE分子生物技術(shù)研究微生物群落結(jié)構(gòu)，把特定功能的微生物與植生混凝土內(nèi)部微生物分布結(jié)合起來(lái)，揭示植生混凝土生物再生及脫氮機(jī)理。分析發(fā)現(xiàn)：（1）沸石植生混凝土內(nèi)部微生物豐度值很高，在非濱水區(qū)微生物豐度由高到低排列為：

4、沸石表面生物膜>根部5-10cm>根部10-15cm；濱水區(qū)：根部5-10cm>根部10-15cm>沸石表面生物膜。（2）濱水區(qū)、非濱水區(qū)沸石植生混凝土各層微生物群落差異明顯，各樣品間相似性系數(shù)在33.4%-67.2%之間。（3）基因測(cè)序結(jié)果顯示，沸石植生混凝土中優(yōu)勢(shì)菌種為葡萄球菌、黃桿菌、芽胞桿菌、都柏林克羅諾桿菌、沙門氏菌、慢生根瘤菌、紅假單胞菌、微球菌亞目的Agromyces、酸桿菌、丙酸桿菌屬，這些微生物對(duì)沸石植生混凝土凈化水質(zhì)

5、功能及生物再生功能具有重要影響。
　　通過(guò)穩(wěn)定同位素示蹤實(shí)驗(yàn)研究植生混凝土各部分對(duì)脫氮的貢獻(xiàn)，探討沸石植生混凝土脫氮路徑及機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行6天后氨氮去除率達(dá)到了99%，其中主要是通過(guò)植物吸收、沸石吸附及土壤截留而去除，系統(tǒng)中氨氮通過(guò)硝化-反硝化途徑去除的只占很少比例，大部分15N仍然儲(chǔ)存在生態(tài)混凝土系統(tǒng)中，只有少量N2產(chǎn)生。水溶液中NO3-濃度有所上升，同時(shí)空氣中微小的atom%15N的升高表明系統(tǒng)中存在的硝化、反硝化菌并且