邻苯二甲酸二甲酯对垂直流人工湿地细菌群落和酶活性的影响

邻苯二甲酸酯 (PAEs) 是一类稳定且不易挥发的人工合成化合物，广泛应用于化工行业。PAEs既可以增大塑料的可塑性和强度，还可以用于生产农药、涂料、印染、化妆品和香料等。常见的PAEs包括邻苯二甲酸二甲酯 (DMP)、邻苯二甲酸二乙酯 (DEP)、邻苯二甲酸二正丁酯 (DBP) 等。PAEs具有一般毒性或特殊毒性，以及明显的内分泌干扰性，中国已将DMP、DBP和邻苯二甲酸二酯 (DEHP) 列为中国环境治理的重点污染物。目前已有研究证明，人工湿地对PAEs类污染物有很好的去除效果，然而，由于PAEs类污染物种类较多，很多研究结果并不一致。许巧玲博士及团队在Water 期刊上发表了相关研究结果，研究利用垂直流人工湿地处理DMP效果以及DMP对人工湿地系统中微生物和酶活性的影响，旨在评估垂直流人工湿地处理DMP的潜力和DMP对人工湿地系统的影响。

垂直流人工湿地构建图

研究过程

作者构建了三个垂直流人工湿地系统，分别为种植皇竹草 (Pennisetum sinese Roxb) 的A系统 、种植象草 (Pennisetum purpureum Schumach) 的B系统和未种植物的C系统。这三个系统均采用蠕动泵进水，保持一致水力负荷 (20 cm/d)，实验周期114天。针对系统对邻苯二甲酸二甲酯 (DMP)去除效果的研究发现：实验结束时三个系统中DMP的去除效果都在90%以上，其中未种植物的C系统去除率最高，大于95%。这说明垂直流人工湿地系统中植物的存在与否对DMP的去除效果影响不大。

实验采集三个系统中不同深度的基质 (0~40 cm和40~80 cm层的基质) 监控微生物和酶活性变化。DGGE分析发现，湿地系统中添加DMP后，三个系统中主要的优势菌有Dechloromonas agitata, Labilithrix luteola, Plasticicumulans lactativorans, Pleomorphomonas sp., Novosphingobium sp., Denitratisoma oestradiolicum, Alicycliphilus denitrificans, Thauera sp.和Levilinea saccharolytica。其中很多是参与污染物降解的功能菌。例如，Dechloromonas agitata, Pleomorphomonas sp.和Denitratisoma oestradiolicum参与氮循环；Plasticicumulans lactativorans, Novosphingobium sp., Licycliphilus denitrificans和Thauera sp.具有降解多环芳香烃的功能，被广泛应用于污水处理中。同时，分析结果也表明，以上功能菌主要被发现于上层基质中；通过对三个系统中磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、转化酶的酶活性监测，发现湿地系统处理DMP后，磷酸酶、脲酶、转化酶的活性都显著高于处理DMP之前的基质酶活性。通过对比三个系统中不同深度基质的酶活性，发现上层基质中这四种酶的酶活性都显著高于下层基质的酶活性。

结论

本文对垂直流人工湿地处理有机污染物邻苯二甲酸二甲酯 (DMP)去除进行了研究，结果表明DMP可以改变人工湿地系统中细菌群落结构，可作为碳源促进部分功能性微生物的生长和繁殖。从微生物和酶活性角度阐明了垂直流人工湿地对DMP去除有较大潜力。系统处理DMP后，参与降解污染物的功能菌成为优势菌，且主要分布在系统的上层基质中；磷酸酶、脲酶、过氧化氢酶、转化酶这四种酶的酶活性相较于处理DMP之前活性都有所增加，且上层基质酶活性显著大于下层基质酶活性。综上所述，垂直流人工湿地系统对DMP去除有较大潜力，且降解过程主要发生在垂直流人工湿地上层基质。