具氨氮吸附效能的植生混凝土生物再生效能及機理研究.pdf

1、植生混凝土作為環(huán)保、生態(tài)等多功能護坡材料成為人們研究的熱點。本文在課題組開發(fā)出的具有凈水功能的植生混凝土的基礎上，運用模擬河道自然再生法、BIOLOGECO微平板技術，PCR-DGGE分子生物技術和同位素示蹤技術研究了沸石植生混凝土生物再生效能及脫氮機理，取得的主要研究結果如下：
　　為期180天的實驗室靜態(tài)再生和模擬河道靜態(tài)再生實驗結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)再生效能較實驗室再生效能有

2、所下降。
　　利用Biolog Eco板研究微生物群落多樣性，對沸石植生混凝土根際土壤和普通土壤進行對比，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>對照樣；植生混凝土的三個微生物多樣性指數(shù)均大于對照樣；植物與微生物的相互作用可以促進有機污染物的降解，植物根際效應影響微生物群落穩(wěn)定性。代謝指紋圖譜顯示兩個區(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)勢群，而普通土壤以碳水化合物代謝群為優(yōu)勢類群。主成分分析顯示微生物對同類碳源利用程度有較大差異，主成分1（PC1）的方差貢獻為69.1%，主成分2(PC2)的方差貢獻為13.9%。
　　通過PCR-DGGE分子生物技術研究微生物群落結構，把特定功能的微生物與植生混凝土內(nèi)部微生物分布結合起來，揭示植生混凝土生物再生及脫氮機理。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）基因測序結果顯示，沸石植生混凝土中優(yōu)勢菌種為葡萄球菌、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，這些微生物對沸石植生混凝土凈化水質

5、功能及生物再生功能具有重要影響。
　　通過穩(wěn)定同位素示蹤實驗研究植生混凝土各部分對脫氮的貢獻，探討沸石植生混凝土脫氮路徑及機理。研究發(fā)現(xiàn)實驗進行6天后氨氮去除率達到了99%，其中主要是通過植物吸收、沸石吸附及土壤截留而去除，系統(tǒng)中氨氮通過硝化-反硝化途徑去除的只占很少比例，大部分15N仍然儲存在生態(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