水產養殖業在全球都得到了迅速發展，在滿足日益增長的水產品需求的同時，也帶來了顯著的環境挑戰。水產養殖尾水富含有機物、氮、磷等營養物質，未經有效處理直接排放會導致周圍水體富營養化、生態失衡。因此，如何有效處理水產養殖尾水已成為當前亟待解決的課題。盡管已有許多研究探討了人工濕地的處理效果，但關于水生植物和微生物在水產養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、沉水植物穩定池），并在益陽市大通湖區牛蛙養殖基地構建了示范基地。該研究重點探討了水生植物和附生生物膜在牛蛙養殖尾水處理中的作用機制。
結果表明：（1）人工濕地系統對牛蛙養殖尾水總氮、總磷去除率均超過60%，且能夠有效去除一系列污染物，但效果存在季節性差異，表現為總氮去除具有較高的穩定性，而在磷去除季節波動明顯。（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。（3）在曝氣池、生物濾池中，附生細菌的α-多樣性顯著高于其他池，表明曝氣和生物濾池能夠為細菌群落提供更好的棲息環境。（4）細菌群落結構表現出顯著的季節性變化，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的功能基因在曝氣池中表現出明顯的時間變化，說明生長期的變化及處理工藝的調整會直接影響生物膜內功能基因的表達。可見，曝氣和水生植物（尤其是沉水植物）對水產養殖尾水的處理效果發揮了重要作用，水生植物和附生生物膜的綜合作用至關重要。在實際應用中，加強水生植物管理和持續曝氣是“四池兩壩”人工濕地發揮作用的重要技術手段。
上述結果以Performance of a Multi-Stage Surface Flow Constructed Wet-land for the Treatment of Aquaculture Wastewater and Changes in Epiphytic Biofilm Formation為題近期發表在Microorganisms上，研究得到湖南省創新生態建設計劃科技合作項目、湖南省科技創新平臺計劃項目資助。
四池兩壩人工濕地凈化系統
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