總結(jié)已有的人工濕地微生物研究發(fā)現(xiàn),數(shù)量、活性和多樣性是辨識(shí)人工濕地微生物特征的關(guān)鍵指標(biāo)。以識(shí)別這3類指標(biāo)的研究方法為依據(jù),對(duì)相關(guān)研究方法/技術(shù)進(jìn)行分類,全面介紹這些方法/技術(shù)的基本原理。
人工濕地是?20?世紀(jì)?70?年代末發(fā)展起來(lái)的一種污水處理技術(shù)。與傳統(tǒng)的污水處理系統(tǒng)相比,人工濕地具有低成本、易管理、低能耗和綠色環(huán)保的特點(diǎn)。目前,人工濕地已經(jīng)成功應(yīng)用于處理城鎮(zhèn)生活污水、工業(yè)污水、養(yǎng)殖廢水、礦山廢水、農(nóng)業(yè)退水、垃圾場(chǎng)滲濾液和修復(fù)被污染的河流、湖泊等。微生物是人工濕地系統(tǒng)中不可缺少的組分,在人工濕地凈化污水的過(guò)程中發(fā)揮著重要作用,是人工濕地污染物凈化能力評(píng)價(jià)的重要指標(biāo)。
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(xì)菌計(jì)數(shù);利用分子和生化技術(shù)來(lái)研究微生物的數(shù)量、活性、群落結(jié)構(gòu)和多樣性;對(duì)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(chǎn)甲烷菌等。人工濕地微生物研究的技術(shù)方法有很多,從傳統(tǒng)的平板菌落計(jì)數(shù)法到群落水平的生理生化方法(基質(zhì)呼吸、酶活性、BIOLOG和磷脂脂肪酸技術(shù)等),再到近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的現(xiàn)代分子生物學(xué)方法(變性梯度凝膠電泳、末端限制性片段多態(tài)性和熒光原位雜交)等。微生物數(shù)量、活性和多樣性是表征人工濕地微生物特征的關(guān)鍵因子,因此,可將人工濕地微生物的研究方法分為數(shù)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(fù)雜性以及微生物時(shí)空分布的變異性,使得人工濕地基質(zhì)中微生物的數(shù)量、活性和多樣性變化的信息極為復(fù)雜,并且人們對(duì)人工濕地微生物與其生態(tài)功能之間的動(dòng)態(tài)聯(lián)系了解甚少。由于這些原因,微生物數(shù)量、活性和多樣性及其生態(tài)功能的研究成為一項(xiàng)極具挑戰(zhàn)性的工作。
根據(jù)人工濕地微生物研究發(fā)展的需要,研發(fā)更加全面、便捷的新技術(shù)方法勢(shì)在必行。例如,利用宏基因組學(xué)方法可以更好地認(rèn)識(shí)不可培養(yǎng)微生物的遺傳多樣性及其與環(huán)境之間的關(guān)系,并具有廣闊的應(yīng)用前景。基因芯片技術(shù)除了需要在高密度和微量化方面進(jìn)一步發(fā)展外,不同基因與探針之間的錯(cuò)配等技術(shù)性問(wèn)題也有待改善。此外,可以將基因芯片按檢測(cè)體系和目標(biāo)進(jìn)行構(gòu)建,使其成為檢測(cè)技術(shù)中的一種標(biāo)準(zhǔn)方法。高通量測(cè)序技術(shù)在人工濕地微生物研究中的應(yīng)用也日益成熟。