基于我國農村地區經濟發展水平及水環境現狀，高效、節能、綠色生態和環境友好的污水處理技術成為研究熱點[1,2]，蚯蚓生態濾池（vermifilter）是近年來在國內外被廣泛應用的新型污水處理技術[2~5]，該技術通過在普通的生態濾池基礎上引入蚯蚓，延長和擴展了原有的微生物代謝鏈，充分利用了蚯蚓與微生物的協同作用，以及蚯蚓的增加通氣性、分解有機物等功能，更好得更有效得進行污水處理[6~8]。作為一種全新概念的污水處理工藝，蚯蚓生態濾池的工藝性能尚缺乏深入系統的機理研究。土壤中的酶主要來源于微生物、植物根系和土壤動物的分泌，它們的活性與土壤微生物活性密切相關[9~11]。土壤酶參與了包括土壤生物化學過程在內的自然界物質循環，與有機物質分解、營養物質循環、能量轉移、環境質量等密切相關，是土壤生物化學過程的主要調節者[10,11]。土壤酶在以土壤為主要處理單元的生態濾池系統中也起著重要作用，很多學者認為土壤酶會對水處理系統中環境因子的變化做出響應[12,13]，并以酶活性強度來評價凈化效果[14~16]。因此，研究生態濾池中的土壤酶的分布及變化，對于闡明生態濾池污水凈化機理有重大的意義。本實驗以構建生態濾池為研究對象，以期找出蚯蚓生態濾池土壤酶的空間分布與季節動態特征，并說明生態濾池土壤酶活性如何對蚯蚓活動做出相應，旨在為闡明蚯蚓生態濾池凈化機理以提高凈化效率提供依據。

1材料與方法

1.1實驗概況

實驗構筑于江蘇省無錫市胡埭鎮龍巖村。生態濾池小試系統自2009年8月運行至今，系統運行穩定。試驗流程如圖1所示：當地住戶的生活污水經管道收集，匯聚于三格化糞池，化糞池末格污水經泵提升至第一級垂直流人工濕地，濕地出水進入試驗所用生態濾池。

1.2試驗設計

實驗以生態濾池小試裝置的表層土壤基質為研究對象。試驗設置兩個處理：蚯蚓生態濾池和無蚯蚓的對照生態濾池，均采用垂直流人工濕地出水作為試驗進水。供試生態濾池裝置由PVC桶制成，直徑×高為Φ40cm×100cm。池體內填充物從底至表，依次是：底層，由粒徑20~40mm的卵石組成，厚度10cm；承托層，粒徑5~7mm的礫石組成，厚度10cm；隔離層，由粒徑0.5~1mm的粗砂組成，厚度10cm；土壤層，厚度20cm。土壤層土壤（0~20cm）是特殊配置的人工土，由當地土壤、鋸木屑及鐵礦粉渣按照體積比10∶3∶1配成，土壤成分含有機質23.38gkg-1，全氮16.19gkg-1，全磷15.34gkg-1，pH6.23。試驗期間生態濾池進水水質為COD49.9~183.28mgL-1，銨態氮19.4~64.7mgL-1，總氮25.0~83.7mgL-1，總磷0.26~4.38mgL-1，pH7.39~8.21。供試蚯蚓品種為大平2號赤子愛勝蚓（Eiseniafoetida）。

1.3樣品的采集與分析

1.3.1土樣樣品的采集與分析

取樣時間為2008年春（3月）、夏（6月）、秋（9月）、冬（12月）四個季節，在供試蚯蚓生態濾池及對照生態濾池中進行梅花形布點，按三個層面（0~5cm、5~10cm、10~20cm）利用柱狀采樣器采集土樣，等量混合。土壤樣品封口袋封裝4℃環境下帶回實驗室，仔細去除新鮮土樣中可見植物殘體及土壤動物，過2mm孔徑篩后混勻，于一周內測定樣品土壤酶活性。其他土壤風干過篩后，測定基本理化指標[17]。土壤酶活性的測定[10]：土壤蔗糖酶活性采用3,5-二硝基水楊酸比色法測定，以葡萄糖含量表示（mgkg-1h-1）；土壤脲酶活性測定采用苯酚鈉比色法，以土壤中NH4+表示（mgkg-1h-1）；土壤堿性磷酸酶活性測定采用磷酸苯二鈉比色法，以酚含量表示（mgkg-1h-1）。

1.3.2水樣的采集與分析

實驗期間內，土樣采集前一天采集生態濾池進水和出水，過濾后利用濾液測定pH值，采用重鉻酸鉀消解法測定COD，采用荷蘭Skalar公司的流動分析儀測定NH4+、TN、TP濃度。

1.3.3蚯蚓采集與分析

分別于2009年9月及2010年9月兩次接種蚯蚓，接種密度均為7.96g蚯蚓/L土壤。采集土壤樣品同時期，進行蚯蚓樣品的計數，在Schmidt的方法[18]基礎上適當改進，具體如下：于蚯蚓生態濾池內隨機插入一個Φ10cm×25cm的鐵管，刨出管內土壤，并以手揀法采取蚯蚓，帶回實驗室用清水將蚯蚓洗凈并用濾紙吸干后，分別稱取蚯蚓鮮重及記錄個數，蚯蚓數量調查之后，將采取的蚯蚓重新回接。

1.4數據處理

數據處理與分析采用SPSS13.0及DPS12.0。

2結果分析

2.1季節因素對蚯蚓生物量的影響

在試驗期一年時間內共進行了4次蚯蚓計數，結果如表1所示，蚯蚓生態濾池中的蚯蚓數量隨著季節因素波動較大。全年蚯蚓數量變化曲線表現，相比最初投加量，3月蚯蚓數量表現為小波谷；此后，蚯蚓數量快速回升，在6月蚯蚓數量達到觀測結果的最高值；7、8月份由于高溫天氣及較大的降雨量的出現，生態濾池先后發生堵塞現象，9月蚯蚓生物量降為零點；隨后，蚯蚓的接種使得蚯蚓生態濾池中的蚯蚓生物量在12月得到回升。

2.2蚯蚓活動對0~20cm填料層土壤酶活性的影響

為了考察蚯蚓活動對生態濾土壤酶活性的空間分布的影響，將各采樣季的酶活性結果按照酶種類的不同，分別求均值并作圖（圖2）。結果表明，蚯蚓生態濾池與對照生態濾池的土壤蔗糖酶、脲酶、堿性磷酸酶活性的空間分布特征基本一致，都隨剖面深度的增加呈下降趨勢；同時，對比兩個處理的各個水平深度，蚯蚓活動能夠不同程度的提高生態濾池的三種土壤酶活性，對濾池內土壤蔗糖酶及脲酶活性的增強作用較為顯著，而對堿性磷酸酶的作用僅在5~10cm的土層上達到了顯著水平。

2.3季節對濾池基質酶活性的影響

如圖3所示，土壤蔗糖酶活性、脲酶活性和堿性磷酸酶活性均表現出明顯的相類似的季節波動趨勢，總體表現為三種基質酶在秋季活性最高，而秋季和夏季的酶活性高于春季和冬季。