再生水回用过程中土壤化学性质及微生物的变化规律研究

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再生水是指废水经过滤、沉淀、混凝等处理后,达到规定的水质指标,满足特定的使用要求,在一定范围内能够再次被有益利用的水资源,普遍应用于工业、农业、城市服务业、景观环境和补充地下水源等。本研究采用室内土柱模拟的实验手段,以自来水浇灌为对照组,再生水回用为实验组,研究再生水回用对土壤化学性质、微生物数量和微生物群落结构的影响,并深入探讨土壤化学性质与微生物数量之间的相关关系、土壤化学性质和微生物群落结构的响应关系,以期对再生水回用安全评价及改进再生水处理工艺提供理论支持。通过对自来水和再生水浇灌区6项土壤样品化学性质(有机质、全氮、总磷、速效磷、pH值、含水量)进行测试分析,明确再生水回用过程中土壤化学性质的变化规律。结果表明:随再生水回用量的增加,土壤有机质(OM)和全氮(TN)含量呈升高趋势,推测再生水回用可增加土壤养分和提高土壤肥力;再生水回用对土壤总磷(TP)和速效磷(AP)含量无显著影响,均在土壤元素安全含量范围内,未造成磷元素的聚集;再生水回用对土壤pH值和含水量无显著影响,不会引起土壤酸碱化。通过传统微生物培养法,研究再生水回用下土壤细菌、放线菌、真菌总数和群落结构的变化规律,结果表明:随再生水回用量的增加,表层0~20 cm土壤细菌和放线菌数量呈升高趋势,而20~40 cm和40~60 cm土层细菌、放线菌、真菌数量无显著变化,各土层微生物数量表现为:0~20 cm土层>20~40 cm土层>40~60 cm土层,且差异显著;再生水回用区分离出可培养细菌分布于15个属,其中不动杆菌属(Acinetobacter sp.)为优势菌属,气球菌属(Aerococcus sp.)、盐杆菌属(Halobacterium sp.)等6个属为特有菌属;再生水回用区分离出可培养放线菌分布于9个属,其中链霉菌属(Streptomyces sp.)为优势菌属,游动放线菌属(Actinoplanaceae sp.)、束丝放线菌属(Actinosynnema sp.)为特有菌属;再生水回用区分离出可培养真菌分布于12个属,其中青霉属(Penicillium sp.)为优势菌属,帚霉属(Scopulariopsis sp.)、囊轴霉属(Rhipidium sp.)和枝孢霉属(Cladosporium sp.)为特有菌属。通过SPSS17.0(统计产品与服务解决方案,Statistical Product and Service Solutions)对土壤化学性质与微生物数量之间的相关性分析表明,细菌、放线菌、真菌总数与有机质(OM)、全氮(TN)、总磷(TP)、速效磷(AP)呈正相关;通过CANOCO4.5去趋势分析(DCA)和冗余分析(RDA)研究土壤化学性质与微生物类群之间的对应关系,结果表明,土壤微生物群落结构随着化学性质的变化表现出一定的空间差异,有机质(OM)、全氮(TN)、总磷(TP)、速效磷(AP)是对微生物群落结构影响较大的理化因子,其中有机质(OM)、全氮(TN)和速效磷(AP)含量对动性球菌属(Planococcus sp.)、盐杆菌属(Halobacterium sp.)、束丝放线菌属(Actinosynnema sp.)、游动放线菌属(Actinoplanaceae sp.)的分布影响较大,总磷(TP)含量对奈瑟氏球菌属(Neisseria sp.)的分布影响较大。
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