人工湿地中沉积物溶解性有机质与Cd结合机制——以株洲市某人工湿地为例

为探究人工湿地不同季节的溶解性有机质(DOM)组分变化以及与Cd之间的相互作用及差异,本研究利用紫外光谱、荧光光谱、傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)等多种光谱表征技术,并结合平行因子分析(PARAFAC)和二维相关光谱(2D-COS)分析对春秋两季湿地沉积物中DOM进行深入探讨。研究发现,湿地沉积物DOM主要来源于微生物活动、植物凋落物和根系分泌物,亲水性强且芳香性较低。春季与秋季的DOM含量分别为434 mg·kg^(-1)和700 mg·kg^(-1),其中春季主要由两种类蛋白和两种腐殖质组成,而秋季则为一种类蛋白和三种腐殖质。各组分与Cd的淬灭过程主要是静态淬灭,其中春季的蛋白质残基表现出最为明显的淬灭效果,存在两类以上结合位点,而秋季的类蛋白和类富里酸为单齿络合物。类蛋白和类富里酸与Cd的结合比其他组分更为强烈且稳定,并且类蛋白质组分与Cd优先结合。结合过程中,Cd主要与DOM的酰胺、酚羟基、羧基官能团相互作用,其中酰胺的结合速率最快,其次是酚羟基和羧基。

山西左云县采煤区人工湿地冬季沉积物细菌群落多样性

【背景】人工湿地处理煤炭矿井废水效果显著,而关于人工湿地沉积物的细菌群落结构和特征研究较少。【目的】阐明人工湿地净化采煤区废水的效应和细菌群落结构及特征。【方法】对山西省左云县采煤区人工湿地不同采样点水质进行监测,利用高通量测序技术对人工湿地沉积物中细菌16S rRNA基因V3−V4区进行测序,分析沉积物中细菌群落组成。【结果】采煤区废水流经人工湿地后水质得到有效改善,其中生化需氧量(Biochemical oxygen demand,BOD5)、化学需氧量(Chemical oxygen demand,CODCr)、总氮(Total nitrogen,TN)、总磷(Total phosphorus,TP)去除率分别达到76.2%、93.4%、73.4%和99.3%;测序共获得2832个操作分类单元(Operational taxonomic units,OTUs),共753个属,分布于51个门的150个纲;4个采样点中优势菌门为变形菌门(Proteobacteria,50%−64.7%)和拟杆菌门(Bacteroidetes,15.8%−21.2%),变形菌门中优势菌纲为β-变形菌纲和γ-变形菌纲,其中M1、M2、M3中富含氨氮氧化细菌的β-变形菌纲和γ-变形菌纲丰度最高;M4沉积物细菌OTU最多,多样性最高;沉积物特有优势菌属Sulfurimonas、Sulfuricurvum的相对丰度与NH4+-N的含量显著负相关,Azoarcus菌属相对丰度与TN存在显著正相关,Novosphingobium菌属相对丰度与TP含量存在显著正相关。【结论】煤矿废水流经人工湿地可得到有效的净化,细菌多样性在人工湿地生态功能中起到了决定作用。