人工湿地中酶活性与微生物群落协同去除含尿素废水氮污染的研究

这篇研究揭示了人工湿地(CWs)处理含尿素废水的机制：通过比较Control、ASCW(活性污泥)和CASCW(植物+污泥)系统，发现CASCW凭借Cyperus alternifolius与微生物的协同作用，实现尿素(65.22±6.87%)、NH4+-N(99.92±0.09%)和NO2--N(96.41±1.33%)的高效去除，证实了酶活性(脲酶/urease 6.25±0.4 μg NH4+ g-1 h-1)与微生物群落(Nitrosomonas, Thauera等)的关键作用。

　　

Highlight

本研究凸显了人工湿地(CWs)处理富尿素废水的卓越性能。植物-微生物互作在CA_SCW中展现出协同效应，实现>65%尿素、~99.9% NH₄⁺-N和>96% NO₂^--N的去除率，印证了C. alternifolius与微生物群落对氮转化的增效作用。A_SCW较Control提升51%尿素去除率，凸显污泥对微生物富集的贡献。各湿地中酶活性从表层(0-2 cm)到底部衰减22-62%，其中CA_SCW的脲酶(urease)、脱氢酶(dehydrogenase)和磷酸酶(phosphatase)活性分别达6.25±0.4 μg NH₄⁺ g^-1 h^-1、14.33±1.6 μg TPF g^-1 d^-1和74.14±0.4 μg pNP g^-1 h^-1，主导氮循环进程。

Conclusion

本研究证实了人工湿地对富尿素废水处理的可行性。CA_SCW通过C. alternifolius与微生物(Nitrosomonas, Pseudomonas等)的互作，实现氮污染物的高效转化。污泥添加通过富集氨氧化菌(AOB)和反硝化菌强化脱氮，而Candidatus Kuenenia(0.017-0.022%)和Candidatus Nitrospira inopinata(0.015-0.069%)的检出暗示厌氧氨氧化(anammox)与完全氨氧化(comammox)路径的潜在贡献。该成果为结合工程生物过程与自然解决方案的可持续水处理提供了范式。