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(zhǎng)的水產(chǎn)品需求的同時(shí)，也帶來(lái)了顯著的環(huán)境挑戰(zhàn)。水產(chǎn)養(yǎng)殖尾水富含有機(jī)物、氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，未經(jīng)有效處理直接排放會(huì)導(dǎo)致周圍水體富營(yíng)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(jī)制仍缺乏深入了解。
針對(duì)上述問(wèn)題，謝永宏研究員團(tuán)隊(duì)研發(fā)了“四池兩壩”人工濕地（沉淀池、第一過(guò)濾壩、曝氣池、第二過(guò)濾壩、生物濾池、沉水植物穩(wěn)定池），并在益陽(yáng)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(diǎn)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(jī)制。
結(jié)果表明：（1）人工濕地系統(tǒng)對(duì)牛蛙養(yǎng)殖尾水總氮、總磷去除率均超過(guò)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(dòng)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?yàn)榧?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(mén)為主，而11月以硝化螺旋菌門(mén)和酸桿菌門(mén)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(shí)間變化，說(shuō)明生長(zhǎng)期的變化及處理工藝的調(diào)整會(huì)直接影響生物膜內(nèi)功能基因的表達(dá)?？梢?jiàn)，曝氣和水生植物（尤其是沉水植物）對(duì)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(shí)際應(yīng)用中，加強(qiáng)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(jì)劃科技合作項(xiàng)目、湖南省科技創(chuàng)新平臺(tái)計(jì)劃項(xiàng)目資助。
四池兩壩人工濕地凈化系統(tǒng)
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