生物滞留池微生物种群的硝化反硝化功能研究
——以深圳市为例
2021-01-13李笑玥秦华鹏银翼翔
李笑玥,秦华鹏,王 凡,银翼翔
1)北京大学深圳研究生院环境与能源学院,城市人居环境科学与技术重点实验室,广东深圳 518055;2)中山大学大气科学学院,广东珠海519082
生物滞留池是利用工程土壤、微生物和植被的物理、化学和生物特性调控地表径流水质水量的绿色基础设施.生物滞留池作为海绵城市建设的核心设施之一,对径流污染物净化效果显著[1].但该设施对溶解态氮素污染物的处理效率存在较大波动,常出现硝态氮(NO3-N)等氮素淋失的现象[2-3].主要原因是进入生物滞留池的部分径流氮素未能通过反硝化作用被永久去除,造成硝态氮在池内累积并随后续的降雨径流淋出[4-5].微生物对生物滞留池中氮去除起到重要作用,掌握微生物种群及其氮转化功能的特征,有助于揭示生物滞留池氮去除机理,并为评估和提高系统氮去除功能提供依据.
近年来,应用分子生物学手段,如实时荧光定量聚合酶链式反应(quantitative real-time polymerase chain reaction, qPCR)和16S核糖体核糖核酸(ribosomal ribonucleic acid, rRNA)基因高通量测序等,探索微生物功能群多样性及数量在土壤氮循环,成为评价生物滞留池硝化反硝化能力的切入点.在生物滞留设施中,氨氧化、硝化和反硝化反应需要微生物体内的特异性生物酶来催化,其中,部分关键酶的编码基因已被探明,例如,编码氨氧化细菌(ammonia-oxidizing bacteria, AOB)氨单加氧酶的基因amoA-AOB、 编码氨氧化古菌(ammonia-oxidizing archaea, AOA)氨单加氧酶的基因amoA-AOA、 以及反硝化基因nirS、nirK和nosZ等多种氮转化功能基因在环境样本的调查标记中十分普遍.WAN等[6-7]搭建模拟装置研究了微生物数量与生物滞留柱填料结构的关系,但该研究使用的装置中没有植物覆盖;……