Page 119 - 《环境工程技术学报》2022年第5期

第 5 期 胡劲召等：磺胺甲恶唑胁迫下人工湿地植物与根际微生物的响应 · 1475 ·

compared with 0 mg/L, respectively, but the antioxidant enzyme activities decreased by 19.32% and 24.83%,
respectively. Compared with normal temperature (20-25 ℃), the ROS content of Gladiolus hybridus and Cyperus
alternifolius increased by 2.26% and 1.98%, and the antioxidant enzyme activity decreased by 47.72% and 44.42%,
respectively, under low temperature (4-12 ℃). The measurement results of the rhizosphere microbial community by
high-throughput sequencing technology showed that high concentrations of SMX inhibited the diversity and species
richness of the plant rhizosphere microbial community. PICRUSt function prediction software was used to predict
the microbial community function, and it was found that the relative abundance of microbes with amino acid and
carbohydrate metabolism was higher.
Key words plants; sulfamethoxazole; temperature; microbial community; function prediction

磺胺类抗生 素 (sulfonamides，SAs 是我国生产、 响应机制也存在差异 。Li 等 [14 ] 研究了不同浓度
[7]
u
)
销售和使用量最大的抗生素之一，具有抗菌谱广、稳 盐酸环丙沙星、盐酸土霉素和磺胺甲嘧啶对芦苇的
定性高、亲水性较强的特性，能干扰和抑制细菌的生 潜在影响，发现抗生素浓度大 于 10 g/ 时对根活性
L
长与繁殖 [1-2] 。磺胺类抗生素在自然水体表层水中检 和叶绿素有毒性作用，而浓度 为 0.1～10 g/ 时对植
L
出浓度 在 ng/L～µg/ 量级，在污泥、沉积物及土壤 物根系活力和叶片叶绿素有促进作用。Li 等 [15]
L
u
中检出浓度在µg/kg～mg/k 量级 。水环境中的 研究发现，模拟废水中红霉素浓度 为 0.06 mg/ 时，
[3]
g
L
SA 主要来源于畜禽养殖废水、生活污水和污水处 羊角月牙 藻 (Pseudokirchneriella subcapitata 的生物
)
s
理厂出水。阮悦斐等 在养殖水体沉积物中发现磺 量开始下降。此外，抗生素可能通过影响根际微生
]
[4
胺甲噻二唑、磺胺二甲氧嘧啶的检出率较高，浓度 物群落的结构和功能间接影响植物发育。有研究表
为 1.5～30.1 µg/kg。Samaraweer 等 [5 ] 对位于科伦 明，抗生素胁迫可以减少微生物多样性，抑制与硫和
a
坡和希卡杜瓦 的 2 个市政污水处理厂连 续 7 和 24 h 氮循环相关的功能细菌群 [16] 。Zhan 等 [17 ] 研究发
d
g
进出水样品 中 1 种常见抗生素进行监测，发现所有 现，四环素浓度 为 1 µg/ 时，可以显著改变序批式活
7
L
出水样品中均可检测到磺胺甲恶 唑 (sulfamethoxazole， 性污泥反应器（SBR）中微生物群落结构，Shannon-
SMX)、 甲 氧 苄 氨 嘧 啶 (trimethoprim) 、 诺 氟 沙星 Weine 指数 和 Simpso 指数达到最大值。Butto 等 [18]
r
n
n
(norfloxacin)、 氧 氟 沙 星 (ofloxacin 和 环 丙 沙星 研究发现，SM 进入湿地系统后微生物群落优势菌
)
X
(ciprofloxacin)，在污水处理过程中抗生素仅被部分 群相对丰度减少，微生物活性受到了抑制。
去除。由于抗生素不断进入水环境，对水生动植物 目前针对高浓度抗生素胁迫下植物与根际微生
和人类健康构成极大威胁 [6-7] 。 物联合修复中植物理化指标及根际微生物群落的响
人工湿 地 (constructed wetlands，CWs 常被用于 应特征研究仍然不足。笔者以人工湿地中分布较广
)
去除水中常规污染物，同时作为二级污水处理系统 泛 的 5 种挺水植物为研究对象，探究湿地典型挺水
对包括抗生素在内的新污染物可以起到良好的净化 植物与根际微生物联合修复对不同浓 度 SM X 的去
效果 [8-10] 。人工湿地内植物的吸收和富集与微生物 除效果，选择根系较发达的唐菖蒲和风车草，对其根
的生物降解对污染物的去除起到重要作用。人工湿 系活力、活性氧与抗氧化系统在不同浓 度 SM 胁迫
X
地植物作为湿地生物过程中的主体，是湿地生态系 以及温度变化下的响应差异进行评价和分析，同时
统的重要组成部分，在湿地运行中起着非常重要的作 探究根际微生物群落结构组成与功能的变化，以期
用 [11] 。Lian 等 [12 ] 研究发现，水生植物芦苇、香蒲、 为植物与根际微生物联合修复技术在水污染处理中
g
香根草和美人蕉对人工湿地中 的 SM X 去除率约为 的应用提供理论依据。
73%。杨月琴等 [13 ] 研究不同水生植物对布洛芬和罗
1 材料与方法
红霉素的去除效果，发现美人蕉对布洛芬的去除率
最 高 (69.74%)，花叶芦竹对罗红霉素的去除率最高 1.1 试验材料
(94.06%)。植物通过光合作用将氧气运输到植物根 供试水生植物唐菖 蒲 (A)、风车 草 (B)、灯心草
系，为微生物提供良好的生存环境，促进微生物对水 (C)、水 葱 (D 和水 芹 (E)，购自江苏宿迁飞达花卉园
)
体中污染物的降解。然而，人工湿地植物在处理含 艺公司。选 取 SM X 为目标抗生素，其纯度 为 98%，
抗生素废水的过程中会受到抗生素的长期胁迫，由 购自上海百舜生物科技有限公司。Hoaglan 营养液
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于抗生素浓度和植物本身的耐受程度不同，植物的 为格林凯尔公司生产。