水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)在全球都得到了迅速發(fā)展，在滿足日益增長的水產(chǎn)品需求的同時，也帶來了顯著的環(huán)境挑戰(zhàn)。水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水富含有機物、氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)，未經(jīng)有效處理直接排放會導(dǎo)致周圍水體富營養(yǎng)化、生態(tài)失衡。因此，如何有效處理水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水已成為當(dāng)前亟待解決的課題。盡管已有許多研究探討了人工濕地的處理效果，但關(guān)于水生植物和微生物在水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水處理中綜合作用機制仍缺乏深入了解。
針對上述問題，謝永宏研究員團隊研發(fā)了“四池兩壩”人工濕地（沉淀池、第一過濾壩、曝氣池、第二過濾壩、生物濾池、沉水植物穩(wěn)定池），并在益陽市大通湖區(qū)牛蛙養(yǎng)殖基地構(gòu)建了示范基地。該研究重點探討了水生植物和附生生物膜在牛蛙養(yǎng)殖尾水處理中的作用機制。
結(jié)果表明：（1）人工濕地系統(tǒng)對牛蛙養(yǎng)殖尾水總氮、總磷去除率均超過60%，且能夠有效去除一系列污染物，但效果存在季節(jié)性差異，表現(xiàn)為總氮去除具有較高的穩(wěn)定性，而在磷去除季節(jié)波動明顯。（2）曝氣池顯著提高了溶氧濃度，為7月的除磷和11月的除氮效果提供了基礎(chǔ)。（3）在曝氣池、生物濾池中，附生細(xì)菌的α-多樣性顯著高于其他池，表明曝氣和生物濾池能夠為細(xì)菌群落提供更好的棲息環(huán)境。（4）細(xì)菌群落結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出顯著的季節(jié)性變化，如7月以厚壁菌門為主，而11月以硝化螺旋菌門和酸桿菌門為主。（5）與硫代謝、固氮和氧化磷酸化等相關(guān)的功能基因在曝氣池中表現(xiàn)出明顯的時間變化，說明生長期的變化及處理工藝的調(diào)整會直接影響生物膜內(nèi)功能基因的表達?？梢?，曝氣和水生植物（尤其是沉水植物）對水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水的處理效果發(fā)揮了重要作用，水生植物和附生生物膜的綜合作用至關(guān)重要。在實際應(yīng)用中，加強水生植物管理和持續(xù)曝氣是“四池兩壩”人工濕地發(fā)揮作用的重要技術(shù)手段。
上述結(jié)果以Performance of a Multi-Stage Surface Flow Constructed Wet-land for the Treatment of Aquaculture Wastewater and Changes in Epiphytic Biofilm Formation為題近期發(fā)表在Microorganisms上，研究得到湖南省創(chuàng)新生態(tài)建設(shè)計劃科技合作項目（2023WK2003）、湖南省科技創(chuàng)新平臺計劃項目（2022PT1010）資助。
四池兩壩人工濕地凈化系統(tǒng)