總結已有的人工濕地微生物研究發現,數量、活性和多樣性是辨識人工濕地微生物特征的關鍵指標。以識別這3類指標的研究方法為依據,對相關研究方法/技術進行分類,全面介紹這些方法/技術的基本原理。
人工濕地是?20?世紀?70?年代末發展起來的一種污水處理技術。與傳統的污水處理系統相比,人工濕地具有低成本、易管理、低能耗和綠色環保的特點。目前,人工濕地已經成功應用于處理城鎮生活污水、工業污水、養殖廢水、礦山廢水、農業退水、垃圾場滲濾液和修復被污染的河流、湖泊等。微生物是人工濕地系統中不可缺少的組分,在人工濕地凈化污水的過程中發揮著重要作用,是人工濕地污染物凈化能力評價的重要指標。
目前,人工濕地微生物研究主要集中在以下幾方面:病原微生物的去除和總細菌計數;利用分子和生化技術來研究微生物的數量、活性、群落結構和多樣性;對單一物種或特定功能種群的研究,如硝化菌、反硝化菌以及產甲烷菌等。人工濕地微生物研究的技術方法有很多,從傳統的平板菌落計數法到群落水平的生理生化方法(基質呼吸、酶活性、BIOLOG和磷脂脂肪酸技術等),再到近年來發展起來的現代分子生物學方法(變性梯度凝膠電泳、末端限制性片段多態性和熒光原位雜交)等。微生物數量、活性和多樣性是表征人工濕地微生物特征的關鍵因子,因此,可將人工濕地微生物的研究方法分為數量、活性和多樣性研究方法3類。
人工濕地類型和處理污水的復雜性以及微生物時空分布的變異性,使得人工濕地基質中微生物的數量、活性和多樣性變化的信息極為復雜,并且人們對人工濕地微生物與其生態功能之間的動態聯系了解甚少。由于這些原因,微生物數量、活性和多樣性及其生態功能的研究成為一項極具挑戰性的工作。
根據人工濕地微生物研究發展的需要,研發更加全面、便捷的新技術方法勢在必行。例如,利用宏基因組學方法可以更好地認識不可培養微生物的遺傳多樣性及其與環境之間的關系,并具有廣闊的應用前景。基因芯片技術除了需要在高密度和微量化方面進一步發展外,不同基因與探針之間的錯配等技術性問題也有待改善。此外,可以將基因芯片按檢測體系和目標進行構建,使其成為檢測技術中的一種標準方法。高通量測序技術在人工濕地微生物研究中的應用也日益成熟。