Οι τεχνητοί υγρότοποι (ΤΥ) είναι από τη φύση εμπνευσμένα συστήματα επεξεργασίας λυμάτων που αξιοποιούν τη συνεργασία μικροοργανισμών, φυτών και υποστρωμάτων για την απομάκρυνση ρύπων και την αποκατάσταση υδάτινων οικοσυστημάτων. Αποτελούν μια οικονομική, αποτελεσματική και περιβαλλοντικά φιλική λύση για την επεξεργασία υδάτων και ως πράσινη υποδομή συμβάλλουν στη βιοποικιλότητα, τη διατήρηση του υδρολογικού κύκλου αλλά και για τη διαχείριση των όμβριων υδάτων, αποτελώντας βασικό στοιχείο των "Πόλεων Σφουγγαριών". Αν και εμφανίστηκαν στις αρχές του 20ού αιώνα, ο 21ο αιώνας σηματοδοτεί σημαντική πρόοδο μέσω υβριδικών σχεδιασμών, αερισμού, βιοενίσχυσης και έξυπνων τεχνολογιών. Οι μικροβιακές κοινότητες είναι ζωτικής σημασίας για την απομάκρυνση ρύπων και την επεξεργασία λυμάτων των ΤΥ. Η έρευνα στους ΤΥ έχει εξελιχθεί με τη χρήση προηγμένων μοριακών τεχνικών και τεχνολογιών -omics, που προσφέρουν βαθύτερη κατανόηση της μικροβιακής ποικιλομορφίας και των λειτουργιών τους .Οι μικροοργανισμοί στους ΤΥ δρουν σε διαφορετικές οξειδοαναγωγικές ζώνες με κυρίαρχα τα Proteobacteria και με σημαντική συμμετοχή των Bacteroidetes, Firmicutes και Actinobacteria. Αυτή η διπλωματική εργασία επικεντρώνεται στους λειτουργικούς μικροοργανισμούς των υγροτόπων επεξεργασίας λυμάτων που συμμετέχοντας στο κύκλο αζώτου, φωσφόρου, θείου και επιδρώντας με βαρέα μέταλλα, αντιβιοτικά και γονίδια ανθεκτικά σε αντιβιοτικά, απομακρύνουν τους αντίστοιχους ρύπους με διεργασίες όπως κατάλυση χημικών αντιδράσεων, βιοαποικοδόμηση, βιοπροσρόφηση κ.λπ. αλλά και με αλληλεπιδράσεις με τα φυτά των υγροτόπων. Επίσης, καταδεικνύονται οι παράγοντες όπως η θερμοκρασία, το οξυγόνο, το υπόστρωμα, όπως και τεχνικά χαρακτηριστικά των ΤΥ που επηρεάζουν τη σύνθεση και τη λειτουργία των μικροβιακών κοινοτήτων, καθορίζοντας την απόδοση των συστημάτων αυτών. Τέλος, γίνεται αναφορά στην συμβολή των εκπομπών αερίων του θερμοκηπίου μέσω της μεθανογένεσης των βακτηρίων των ΤΥ, αλλά και την μείωση αυτού του φαινομένου με την οξείδωση του μεθανίου μέσω μεθανοτροφικών βακτηρίων. Η εργασία αυτή με μελέτη αρθρογραφίας κατά 80% των τελευταίων 5 ετών, είναι μια προσπάθεια για μια σύγχρονη επισκόπηση της ποικιλομορφίας, του ρόλου και της εμπλοκής των μικροβιακών κοινοτήτων στην επεξεργασία υγρών αποβλήτων στους τεχνητούς υγροτόπους.
Constructed wetlands (CWs) are naturally inspired wastewater treatment systems that utilize the collaboration of microorganisms, plants and substrates for the removal of pollutants and the restoration of aquatic ecosystems. They are an economical, efficient and environmentally friendly solution for water treatment and as a green infrastructure they contribute to biodiversity, the preservation of the hydrological cycle and for the management of rainwater, constituting a key element of the "Sponge Cities". Although they emerged in the early 20th century, the 21st century marks significant progress through hybrid designs, ventilation, bioampification, and smart technologies. Microbial communities are crucial for the removal of pollutants and wastewater treatment of CW. Research in CWs has evolved with the use of advanced molecular techniques and technologies -omics, which offer a deeper understanding of microbial diversity and their functions. Microorganisms in CWs act in different redox zones with Proteobacteria predominating and the significant participation of Bacteroidetes, Firmicutes and Actinobacteria.
This dissertation focuses on the functional microorganisms of wastewater treatment wetlands that by participating in the nitrogen, phosphorus, sulphur cycle and acting on heavy metals, antibiotics and antibiotic-resistant genes, remove the corresponding pollutants by processes such as chemical reaction breakdown, biodegradation, biosorption, etc. but also with interactions with wetland plants. It also demonstrates the factors such as temperature, oxygen, substrate, as well as technical characteristics of CW that affect the composition and function of microbial communities, determining the performance of these systems. Finally, reference is made to the contribution of greenhouse gas emissions through the methanogenesis of CW bacteria, but also to the reduction of this phenomenon by the oxidation of methane through methanotrophic bacteria. This paper with a study of 80% of the articles of the last 5 years is an attempt for a contemporary overview of the diversity, role and involvement of microbial communities in the treatment of wastewater in constructed wetlands.
Κύριο μέρος της Διπλωματικής