苦草-附著生物復(fù)合系統(tǒng)對(duì)水體磺胺降解的貢獻(xiàn)評(píng)估

龔潔　郝森艦　蘆川　馮立輝　鄒曦　朱利明

摘要：磺胺類抗生素（Sulfonamides，SAs）在醫(yī)藥和養(yǎng)殖領(lǐng)域的廣泛使用，造成自然水體中殘留量不斷增加，對(duì)水生態(tài)系統(tǒng)造成嚴(yán)重危害。了解苦草-附著生物復(fù)合體對(duì)磺胺（Sulfonamides，SN）降解效果以及苦草和附著生物對(duì)SN降解的貢獻(xiàn)，為后期研究附著生物的定植演替規(guī)律和群落結(jié)構(gòu)特征以及應(yīng)用“沉水植物-附著生物復(fù)合系統(tǒng)”治理抗生素污染水體提供理論支撐。選擇沉水植物苦草（Vallisneria natans）作為實(shí)驗(yàn)物種，設(shè)置P-V-（無(wú)附著生物，無(wú)苦草）、P+V-（有附著生物，無(wú)苦草）、P-V+（無(wú)附著生物，有苦草）、P+V+（有附著生物，有苦草）4種處理，開(kāi)展靜態(tài)模擬試驗(yàn)，探討沉水植物-附著生物復(fù)合系統(tǒng)對(duì)磺胺的降解效果及各自的貢獻(xiàn)。結(jié)果表明：在降解SN的過(guò)程中，P+V+處理組SN濃度由25 mg/L降至5.4 mg/L，去除率為78.4%，降解效果最好；實(shí)驗(yàn)13 d苦草的貢獻(xiàn)率為94.34%，發(fā)揮著主要作用，附著生物的貢獻(xiàn)率為5.66%，起到次要作用；叢毛單胞菌科、細(xì)胞弧菌科和腐螺旋菌科為P+V+處理組附著生物的優(yōu)勢(shì)類群。

關(guān)鍵詞：附著生物；磺胺；苦草；復(fù)合系統(tǒng)；貢獻(xiàn)評(píng)估；降解

中圖分類號(hào)：Q178.1? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：1674-3075（2023）05-0142-07

磺胺類抗生素（Sulfonamides，SAs）是一種廣譜抗菌的人工合成抗菌藥，主要用于預(yù)防和治療細(xì)菌感染性疾病。當(dāng)前，全球每年的抗生素消費(fèi)量可達(dá)10萬(wàn)～20萬(wàn)t，我國(guó)是抗生素生產(chǎn)、使用和銷售的大國(guó)，每年生產(chǎn)抗生素原料約 21萬(wàn)t（谷嬌等，2021）。由于現(xiàn)有的污水處理工藝并不能將抗生素完全去除，導(dǎo)致抗生素排放到環(huán)境中并在水中經(jīng)常被檢測(cè)到。韓國(guó)地表水體中SAs平均檢出濃度為 20 μg/L，德國(guó)地下水的抗生素檢測(cè)中，SAs達(dá)到410 ng/L（Juliana et al，2017）。水體SAs濃度升高，會(huì)對(duì)水生動(dòng)物、植物和微生物產(chǎn)生生態(tài)毒理學(xué)效應(yīng)，并通過(guò)食物鏈進(jìn)入人體，破壞人體的免疫系統(tǒng)，引起“三致效應(yīng)”（Cxh et al，2019）。因此，如何生態(tài)、高效地去除水環(huán)境中的SAs越來(lái)越引起人們重視。

環(huán)境中抗生素的去除方法主要有物理法、化學(xué)法、生物法?；谏锓ㄟ\(yùn)行成本低、對(duì)環(huán)境二次污染較小的優(yōu)點(diǎn)，使用植物修復(fù)和微生物修復(fù)技術(shù)降解水體中抗生素污染成為主流趨勢(shì)（Abu-Alsoud & Bottaro，2020）。其中，植物修復(fù)和人工濕地技術(shù)早已被廣泛應(yīng)用于抗生素去除。已有研究發(fā)現(xiàn)，水生植物大漂（Pistia stratiotes）、鳳眼蓮（Eichhornia crassipes）、空心菜（Ipomoea aquatica）和水芹（Oenanthe javanica）能夠去除水體中多種抗生素（Machado & Soares，2019）。Preiner等（2020）研究表明，由黑麥草（Lolium perenne）構(gòu)建的植物浮床對(duì)養(yǎng)殖廢水中的SAs去除率可達(dá)91.8%～99.5%。此外，在研究人工濕地去除抗生素方面發(fā)現(xiàn)，蘆葦（Phragmites australis）、香蒲（Typha orientalis）、香根草（Vetiveria zizanioides）和美人蕉（Canna indica）對(duì)磺胺甲惡唑（SMX）具有較高的去除率（張航俊等，2021）。目前利用微生物去除SAs多為污水處理廠的活性污泥法，王宇等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，從活性污泥樣品中篩選出嗜冷菌 HA-4，在最佳生長(zhǎng)條件下對(duì)SMX進(jìn)行192 h的降解，其降解率為34.3%。另有研究發(fā)現(xiàn)，采用兩相厭氧系統(tǒng)處理磺胺（Sulfonamide，SN）廢水，通過(guò)Ca（OH）2調(diào)節(jié)pH以及降低SO42-濃度的預(yù)處理，儀器穩(wěn)定運(yùn)行6個(gè)月，SAs的去除率僅為10.8%（陳蕾和ZHOU，2018）。

為了提高水體中抗生素的去除效果，學(xué)者研究了沉水植物-附著生物復(fù)合系統(tǒng)的去除效果。Dini-Andreote等（2015）發(fā)現(xiàn)，沉水植物為水體中微生物提供附著基質(zhì)和棲息場(chǎng)所，形成生物膜，而植物-生物膜-水體交界面釋放的O2和有機(jī)質(zhì)等，為微生物生長(zhǎng)提供了適宜的微環(huán)境。沉水植物與微生物協(xié)同作用，可有效抑制水體中抗生素污染。朱利明（2020）研究表明，在SN降解的過(guò)程中，光解和沉水植物-附著生物復(fù)合系統(tǒng)共同發(fā)揮作用。Guo等（2008）使用了活性污泥與藻類共同處理一系列典型的頭孢類抗生素，去除率超過(guò)90%，且發(fā)現(xiàn)將藻類作為預(yù)處理手段確實(shí)有助于降解效率的提高。當(dāng)前使用沉水植物-附著生物復(fù)合系統(tǒng)去除水體中抗生素的研究還處于起步階段，主要集中于研究沉水植物-附著生物復(fù)合系統(tǒng)對(duì)于抗生素的去除效果，尚未有沉水植物-附著生物復(fù)合系統(tǒng)對(duì)水體磺胺降解的貢獻(xiàn)評(píng)估以及附著微生物定植演替規(guī)律的研究。因此，本文選擇水生態(tài)修復(fù)中常用沉水植物苦草作為實(shí)驗(yàn)物種，研究在光解、沉水植物、附著生物以及沉水植物-附著生物復(fù)合系統(tǒng)4種不同條件下，SN的降解效果，并通過(guò)附著微生物的添加和去除，探究其在沉水植物苦草降解SN過(guò)程中的貢獻(xiàn)以及附著微生物定植演替規(guī)律。

1? ?材料與方法

1.1? ?主要試劑和儀器

磺胺純度≥99.8%，購(gòu)于國(guó)藥集團(tuán)藥業(yè)有限公司，其分子式為C6H8N2O2S，25 ℃下水溶性為7.5 g/L；乙腈及磷酸購(gòu)自中國(guó)伊諾凱公司，為色譜純；其他化學(xué)藥品均為分析純。高效液相色譜為UltiMate3000（賽默飛，荷蘭）。

1.2? ?實(shí)驗(yàn)材料

降解實(shí)驗(yàn)于2021年4-6月開(kāi)展?？嗖莶杉诤笔∥錆h市東湖（水質(zhì)基本情況如表1），帶回實(shí)驗(yàn)室清洗干凈，移栽于塑料箱（66 cm×48 cm×41 cm）進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)15 d。選取葉長(zhǎng)約10 cm的苦草，再次將其表面附著藻類輕輕刷洗清除，移植到6 L的玻璃標(biāo)本瓶中，以透明玻璃珠作為固定基質(zhì)（直徑為6 mm）；每個(gè)標(biāo)本瓶中種植10株苦草，再次進(jìn)行預(yù)培養(yǎng)7 d（圖1）。2次預(yù)培養(yǎng)的營(yíng)養(yǎng)液均是以曝氣自來(lái)水配置的10% Hoagland 營(yíng)養(yǎng)液（Chang et al，2019）。接種的附著生物來(lái)源于東湖采集的沉水植物和水底石塊，將沉水植物和石塊用軟毛刷刷洗表面，刷洗液定容制備附著生物添加液；將附著生物添加液放置到50 mL離心管中，用磷酸鹽緩沖液定容，再用液氮冷凍送檢，測(cè)定附著微生物種類。

1.3? ?苦草無(wú)菌苗的制備及驗(yàn)證

選取上述預(yù)培養(yǎng)的苦草，采用軟牙刷和200 mL無(wú)菌的Milli-Q水于培養(yǎng)皿（直徑為15 cm）中對(duì)植物表面進(jìn)行輕輕刷洗，重復(fù)5次；然后將苦草放置于大燒杯中，使用100 W的超聲處理20 min，重復(fù)3次，每次重復(fù)更換Milli-Q水。選取最后一次大燒杯中的沖洗液接種到牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基中觀察有無(wú)菌落產(chǎn)生。

高壓滅菌處理后的牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基，經(jīng)過(guò)48 h預(yù)培養(yǎng)之后，無(wú)菌落生成（圖2-a）；接種去除附著生物的沖洗液，進(jìn)行無(wú)菌驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)48 h的培養(yǎng)后，牛肉膏蛋白胨培養(yǎng)基上未發(fā)現(xiàn)明顯菌落（圖2-b）。

1.4? ?實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.4.1? ?SN去除實(shí)驗(yàn)? ?設(shè)置對(duì)照組P-V-（無(wú)附著生物，無(wú)苦草），和3個(gè)處理組P+V-（有附著生物，無(wú)苦草）、P-V+（無(wú)附著生物，有苦草）、P+V+（有附著生物，有苦草），實(shí)驗(yàn)容器為6 L的玻璃標(biāo)本瓶，每個(gè)標(biāo)本瓶中加入SN濃度為25 mg/L的營(yíng)養(yǎng)液5 L，每組 4 個(gè)重復(fù)。分別種植10株長(zhǎng)勢(shì)相近、葉長(zhǎng)約10 cm的無(wú)菌苦草于P-V+和P+V+處理組中，以透明玻璃珠作為固定基質(zhì)（直徑為6 mm）；分別添加附著生物刷洗液500 mL于P+V-和P+V+處理組中。實(shí)驗(yàn)在室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行，室內(nèi)溫度為（30±2）℃，光照強(qiáng)度為4 000 lx，光照比為12 h：12 h。實(shí)驗(yàn)周期為13 d，每2 d測(cè)定水體SN濃度，并且在實(shí)驗(yàn)結(jié)束時(shí)，記錄植物的葉長(zhǎng)、根長(zhǎng)、相對(duì)生長(zhǎng)率（RGR）及水體中溶解氧（DO）的變化。

1.4.2? ?復(fù)合系統(tǒng)對(duì)SN降解的貢獻(xiàn)評(píng)估? ?設(shè)置2個(gè)處理組，P-V+（無(wú)附著生物，有苦草）和P+V+（有附著生物，有苦草），每個(gè)處理組 4 個(gè)重復(fù)。實(shí)驗(yàn)容器為6 L的玻璃標(biāo)本瓶，每個(gè)標(biāo)本瓶中加入SN濃度25 mg/L的營(yíng)養(yǎng)液5 L，分別種植10株長(zhǎng)勢(shì)相近、株長(zhǎng)約10 cm的無(wú)菌苦草于P-V+和P+V+處理組中，添加附著生物刷洗液500 mL于P+V+處理組中。實(shí)驗(yàn)在室內(nèi)環(huán)境中進(jìn)行，室內(nèi)溫度為（30±2）℃，光照強(qiáng)度為4 000 lx，光照比為12 h：12 h。實(shí)驗(yàn)周期為13 d，每2 d測(cè)定水體SN濃度，每3 d超聲分離苦草表面的附著微生物，將之放置到50 mL離心管中，用磷酸鹽緩沖液定容，液氮冷凍送檢，用16S rDNA高變區(qū)測(cè)序測(cè)定附著微生物種類。

1.5? ?指標(biāo)測(cè)定

水溫、溶解氧（DO）、酸堿度（pH）、鹽度（SAL）以及電導(dǎo)率采用YSI ProPlus手持式多參數(shù)水質(zhì)分析儀測(cè)定。現(xiàn)場(chǎng)采集水樣帶到實(shí)驗(yàn)室測(cè)定總氮（TN）、總磷（TP）、氨氮（NH4+-N）、硝氮（NO3--N）、磷酸鹽、葉綠素和高錳酸鹽。附著微生物種類采用16S rDNA高變區(qū)測(cè)序測(cè)定。

采用高效液相色譜法（HPLC）對(duì)SN進(jìn)行檢測(cè)，樣品經(jīng)玻璃標(biāo)本瓶中取出，取1 mL過(guò)0.22 [μ]m水系膜與1.5 mL進(jìn)樣瓶中4 ℃避光保存，待測(cè)。色譜條件為：C18 分析柱（150 mm ×4.6 mm，5 [μ]m）；流動(dòng)相：乙腈/磷酸=60：40（0.017 mol/L）混合后置于棕色瓶中，4 ℃冰箱保存；流速：1.0 mL/min；紫外檢測(cè)波長(zhǎng)：259 nm；柱溫：40 ℃；自動(dòng)進(jìn)樣量：10 [μ]L。

相對(duì)生長(zhǎng)率R的計(jì)算按照以下公式：

[R=W-W0W0×100]% ①

式中：W為實(shí)驗(yàn)結(jié)束后（13 d）的苦草生物量（g），W0為實(shí)驗(yàn)初始階段（0 d）的苦草生物量（g）。

1.6? ?數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析

運(yùn)用 EXCEL 2020進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，數(shù)據(jù)間的顯著性差異采用單因素方差分析，用 SPSS19.0 軟件進(jìn)行分析，在進(jìn)行方差分析前，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行了方差齊性分析和正態(tài)分布分析，若方差齊性，選擇 LSD 檢驗(yàn)，反之使用 Dunnett's 檢驗(yàn)（P<0.05）。所有數(shù)據(jù)以 Mean±SD 表示。所有作圖使用 origin9.0 軟件。

2? ?結(jié)果與分析

2.1? ?不同處理?xiàng)l件下苦草及水體指標(biāo)的變化

在SN脅迫下，苦草生物學(xué)指標(biāo)發(fā)生明顯變化（圖3）。13 d時(shí)，P+V+處理組的葉長(zhǎng)顯著大于P-V+處理組（P<0.05）。由圖3可以看出，P+V+處理組的苦草相對(duì)生長(zhǎng)率顯著大于P-V+處理組（P<0.05）。

不同處理?xiàng)l件下各處理組DO的變化如圖4。與第1天相比，13 d時(shí)各處理組DO顯著降低（P<0.05）。7、9、11、13 d時(shí)，P+V+和P-V+處理組DO存在著顯著性差異（P<0.05）；7、11、13 d時(shí)，4個(gè)處理組DO存在著顯著性差異（P<0.05）。

在不同處理?xiàng)l件下，各處理組SN濃度發(fā)生明顯變化（圖5）。與第1天相比，13 d時(shí)各處理組SN濃度顯著降低（P<0.05）。3、5、13 d時(shí)，P+V+和P-V+處理組SN濃度無(wú)顯著性差異（P>0.05）；7、9、11 d時(shí)，4個(gè)處理組SN濃度存在顯著性差異（P<0.05）。

2.2? ?復(fù)合系統(tǒng)對(duì)SN降解的貢獻(xiàn)評(píng)估

苦草無(wú)菌苗及苦草-附著生物復(fù)合系統(tǒng)的SN去除率如圖6。與第1天相比，13 d時(shí)各處理組SN去除率顯著提高（P<0.05）。7、9、11 d時(shí)P+V+處理組SN去除率顯著大于P-V+處理組（P<0.05），3、5、13 d時(shí)P+V+和P-V+處理組SN去除率無(wú)顯著性差異（P>0.05）。

沉水植物和附著生物對(duì)SN降解的貢獻(xiàn)率如表2。實(shí)驗(yàn)前5 d，沉水植物的貢獻(xiàn)率為100%；7、9、11 、13 d時(shí)，沉水植物的貢獻(xiàn)率為89.26%、79.96%、82.68%、94.34%，附著生物的貢獻(xiàn)率為10.74%、20.04%、17.32%、5.66%。

附著生物的主要種類及相對(duì)豐度見(jiàn)表3。在整個(gè)演替過(guò)程中，處理組附著生物種群隨著時(shí)間推移逐漸變化；0 d時(shí)，叢毛單胞菌科、黃桿菌科和紅環(huán)菌科相對(duì)豐度較高，為優(yōu)勢(shì)類群，而細(xì)胞弧菌科和腐螺旋菌科相對(duì)豐度較低（表3）；在0～12 d時(shí)，黃桿菌科、紅環(huán)菌科和嗜甲基菌科相對(duì)豐度逐漸降低；叢毛單胞菌科、細(xì)胞弧菌科和腐螺旋菌科相對(duì)豐度逐漸增高，成為優(yōu)勢(shì)類群（圖7）。

3? ?討論

3.1? ?附著生物對(duì)SN降解的貢獻(xiàn)

本研究發(fā)現(xiàn)在SN脅迫下，相比較P-V+處理組，P+V+處理組的苦草葉長(zhǎng)和相對(duì)生長(zhǎng)率顯著增加（P<0.05）（圖3）。葉片是植物進(jìn)行光合作用的重要場(chǎng)所，在受到其脅迫時(shí)，植物體內(nèi)葉綠素酶活性受影響，進(jìn)而抑制或停止植物的光合作用，影響植物生長(zhǎng)（Yao et al，2017）。此外，Shahryari等（2018）發(fā)現(xiàn)在降解有毒有機(jī)物時(shí)，微生物是主要的貢獻(xiàn)者之一；微生物在特定環(huán)境下通過(guò)新陳代謝產(chǎn)生酶等物質(zhì)，直接或者間接修飾改變抗生素的結(jié)構(gòu)從而使其失活。滕應(yīng)等（2021）研究土壤中有機(jī)復(fù)合污染物微生物組轉(zhuǎn)化機(jī)制與調(diào)控原理，發(fā)現(xiàn)在有機(jī)物水體中，附著生物能夠在植物的根系部位產(chǎn)生微生物膜進(jìn)行保護(hù)，在一定程度上降低對(duì)植物生長(zhǎng)的毒害。因此，在高濃度SN的脅迫下，P+V+處理組由于附著生物的存在，可能會(huì)降解部分的SN，降低SN對(duì)于苦草的毒害作用，從而減少對(duì)苦草生長(zhǎng)的抑制。

3.2? ?復(fù)合系統(tǒng)對(duì)SN的降解效果及貢獻(xiàn)

本研究發(fā)現(xiàn)在不同處理?xiàng)l件下，4個(gè)處理組DO存在著顯著性差異（P<0.05），P+V+和P-V+處理組 DO顯著大于其余2個(gè)處理組（P<0.05）（圖4）；實(shí)驗(yàn)結(jié)束后相比較其他3個(gè)處理組，P+V+處理組SN濃度變化更加顯著（P<0.05）（圖5）。荊玉姝等（2022）研究表明，通過(guò)向水體中通入O2增加水體中DO飽和度，可提高水體的自凈能力。付融冰等（2008）研究了連續(xù)流濕地中DO、氧化還原電位（ORP）與植物根系分布的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)植物根系的釋氧作用提高了根區(qū)的氧化能力，使根系表面的ORP增加。Wan等（2020）研究發(fā)現(xiàn)，在無(wú)菌植物根系中添加降解菌后會(huì)減少植物對(duì)雙酚A（BPA）降解效果；此外在微生物和植物之間還存在相互促進(jìn)作用，共同降解污染物。劉太勝等（2021）研究發(fā)現(xiàn)狐尾藻-附著生物的復(fù)合系統(tǒng)相較于單獨(dú)狐尾藻處理系統(tǒng)，在處理水中的雙酚A（BPA）方面具有很好的作用。由以上分析可知，P+V+處理組中的苦草由于光合作用不斷產(chǎn)生O2，提升了水體中的DO，進(jìn)而使水體中的ORP逐漸增加；氧化降解SN 的效果最好。本研究P-V+處理組和P+V+處理組SN去除率無(wú)顯著性差異（P>0.05）（圖6）；13 d時(shí)，沉水植物的貢獻(xiàn)率為94.34%，附著生物的貢獻(xiàn)率為5.66%。施文杰等（2019）研究表明，植物會(huì)分泌蛋白質(zhì)和脂肪酸提供給附著生物作為碳源利用，減少了有機(jī)污染物對(duì)微生物的誘導(dǎo)，進(jìn)一步降低其對(duì)有機(jī)污染物的降解能力。另外，高琦等（2019）研究發(fā)現(xiàn)，附著生物的貢獻(xiàn)率較低可能跟采集附著生物的環(huán)境有關(guān)，采集水體中SN濃度很低，并不利于具有高效SN降解能力的微生物群落的富集和生長(zhǎng)，導(dǎo)致對(duì)實(shí)驗(yàn)水體中SN的降解能力較低。Dini-Andreote等（2015）研究發(fā)現(xiàn)環(huán)境微生物降解有機(jī)污染物的過(guò)程存在眾多影響，需要篩選出特異性微生物種類降解專門抗生素。本實(shí)驗(yàn)接種來(lái)自武漢市東湖的附著生物，由于東湖水質(zhì)良好（表1），未能通過(guò)環(huán)境篩選出去除SN的特異性微生物，在本實(shí)驗(yàn)初期的前5 d，附著生物在SN的脅迫下存在著“篩選”的過(guò)程；才會(huì)出現(xiàn)P-V+和P+V+處理組SN去除率無(wú)顯著性差異（P>0.05）?？梢?jiàn)在降解SN的過(guò)程中，苦草發(fā)揮著主要作用，附著生物起到次要作用。

在SN的脅迫下，叢毛單胞菌科、細(xì)胞弧菌科和腐螺旋菌科具有較強(qiáng)耐受性，逐漸成為優(yōu)勢(shì)類群（圖7）。王喬等（2020）研究發(fā)現(xiàn)睪丸酮叢毛單胞菌促進(jìn)PAHs降解，使羊草根際細(xì)菌豐富度、多樣性以及細(xì)菌與PAHs的相關(guān)性發(fā)生改變，并且提高了羊草根際PAHs的降解潛力。邱廣斌等（2013）研究發(fā)現(xiàn)弧菌科細(xì)菌對(duì)江水中的藥物殘留具有很好的耐受性。本研究對(duì)后期研究附著生物的定植演替規(guī)律和群落結(jié)構(gòu)特征以及應(yīng)用“沉水植物-附著生物復(fù)合系統(tǒng)”治理抗生素污染水體提供理論支撐。

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（責(zé)任編輯? ?鄭金秀）

Sulfonamide Degradation in Water by the Vallisneria natans-epiphyte Complex

GONG Jie1， HAO Sen‐jian1， LU Chuan3， FENG Li‐hui4， ZOU Xi2， ZHU Li‐ming2

（1. School of Resources and Environmental Engineering，Wuhan University of Science and Technology，

Wuhan? ?430081， P.R. China;

2. Key Laboratory of Ecological Impacts of Hydraulic-Projects and Restoration of

Aquatic Ecosystem of Ministry of Water Resources， Institute of Hydroecology，

Ministry of Water Resources & Chinese Academy of Sciences，Wuhan? ?430079， P.R. China;

3. China Bao Wu Stell Group Corporation Limited， Wuhan Iron and Steel Company

Limited Ironmaking Branch， Wuhan? ?430080， P.R. China;

4. CCCC Second Harbor Engineering Company Ltd.， Wuhan? ?430000， P.R. China）

Abstract：Extensive application of sulfonamides （SAs） in the aquaculture industry has increased residual SAs in natural waters and damaged aquatic ecosystems. In this study， the submerged plant Vallisneria natans was selected for study and we explored the degradation of sulfonamide （SN） by the V. natans-epiphyte complex and analyzed the relative contributions of V. natans and epiphytes by adding and removing epiphytes. V. natans and the epiphytes for the experiment were collected from East Lake of Wuhan City， and four treatments were set： P-V- （no epiphytes， no V. natans）， P+V- （epiphytes， no V. natans）， P-V+ （no epiphytes， V. natans） and P+V+ （epiphytes， V. natans）. The experiment was conducted in glass bottles with 5L of water at a SN concentration of 25 mg/L， with four repetitions of each treatment. Ten V. natans， with leaf length of 10 cm were planted in each P-V+ and P+V+ trial. The test duration as 13 d， and the SN concentration and DO of each treatment was determined every two days. Leaf length， root length and the relative growth rate of V. natans were recorded at the end of the experiment. SN degradation was most complete in the P+V+ treatment group with a decrease from 25 mg/L to 5.4 mg/L （78.4% removal） and V. natans contributed 94.34% to SN degradation， while epiphytes contributed only 5.66%. Comamonadaceae， Cellvibrionaceae and Saprospiraceae were the dominant epiphyte groups in the P+V+ treatment group. These results improve our understanding of SN degradation by the V. natans-epiphyte complex， clarify the relative contributions of V. natans and epiphytes and provide data on colonization succession and epiphyte community structure， and on the application of submerged macrophyte-epiphyte complexes for removal of antibiotics from aquatic ecosystems.

Key words：epiphytic bacteria; sulfonamide; Vallisneria natans; compound system; contribution assessment；degradation

收稿日期：2022-04-14? ? ?修回日期：2023-05-26

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目（51779157）；基于生態(tài)化學(xué)計(jì)量學(xué)的三峽水庫(kù)典型支流食物網(wǎng)養(yǎng)分循環(huán)及驅(qū)動(dòng)機(jī)制研究。

作者簡(jiǎn)介：龔潔，女，1981年生，副教授，博士，主要研究方向?yàn)樗鷳B(tài)修復(fù)。E-mail： gongjie@wust.edu.cn

通信作者：朱利明。E-mail： aquazhulm@163.com