低温条件下湿地氨氮强化净化技术及其氨氧化微生物机制

针对北方寒冷冬季水源地氨氮微污染水体的特征，构建间歇流人工湿地系统并同步采用分子生物学方法对湿地系统中的氨氧化古菌和氨氧化细菌的丰度和古菌的多样性进行分析，并结合硝化速率潜势来研究氨氧化古菌和氨氧化细菌在氨氧化过程中的作用.结果表明：平均气温为5℃时，最佳运行工况为：停留时间21h，水力负荷4.2cm·d-1，氨氮去除率达99%；平均气温为-5℃时，最佳运行工况为：水力停留时间为21h，水力负荷3.6cm·d-1，氨氮去除率达81%，去除效率稳定.在低温条件下，氨氧化古菌和氨氧化细菌中amoA基因的丰度会因温度降低而减少，古菌中amoA基因丰度高于细菌2.9~33.2倍，且硝化速率潜势与氨氧化古菌中amoA基因丰度呈正向变化趋势，而与氨氧化细菌无显著相关，表明氨氧化古菌在低温条件下的氨氧化过程中起主导作用.湿地系统中的氨氧化古菌的生物多样性具有季节性变化，系统发育分析显示，夏季样品8个OTU全部属于土壤支系；冬季样品11个OTU序列属于土壤支系，2个OTU序列属于海洋水体支系，多样性较高.夏季和冬季样品中氨氧化古菌均属于一个新命名的古菌类群——奇古菌门（Thaumarchaeota）.本文建立了一种在低温条件下基于氨氧化古菌有效强化湿地氨氮净化处理的稳定运行技术，为寒冷地区强化湿地去除氨氮提供了理论依据.