6月5日，珠江水產研究所謝駿團隊在國際期刊《Frontiers in Microbiology》發表了題為“Water treatment effect, microbial community structure, and metabolic characteristics in a field-scale aquaculture wastewater treatment system”的研究論文。該研究應用池塘工程思維構建了規模化養殖尾水多級處理系統，通過優化系統水動力條件獲得了較好的水處理效果；從微生物活性和功能角度，闡明了尾水處理單元中生物膜固定化微生物脫氮的微生態機制，為集中連片池塘尾水綜合治理及池塘工程學科提供了新的工藝模式方案和理論指導。
圖1 Water treatment process in the field-scale aquaculture wastewater treatment system
創建了適應連片集約化養殖池塘尾水處理模式。本研究始于2013年，對珠三角東江流域的惠州養殖基地600畝連片集約化養殖小區進行工程化升級改造，因地制宜將廢棄排水渠和池塘改造成多級水處理系統，形成了沉淀池、生態溝渠、生物膜過濾池（生態基水處理、生物浮床、生物刷過濾等）多級水處理生態單元。應用工程系統思維，通過優化系統水動力條件（水體流速、固體顆粒沉降速率、生物膜表面剪切力等）獲得了較好的水處理效果，污染物去除率為COD (74.4- 91.2%)、總氮(66.9- 86.8%)、總磷(76.2- 95.9%)，為集中連片集約化池塘尾水綜合治理提供了新的工藝方案。
闡明了尾水處理系統中生物膜固定化微生物脫氮的微生態機制。研究團隊采用宏基因組測序和微生物功能評價技術對尾水處理系統各單元水體及生物膜微生物群落活性與功能進行高通量分析，從微生物代謝微觀層面發現了生物膜固定化微生物增強對水體污染物質的同化能力，其中反硝化菌和聚磷菌群落豐度和代謝活性增強顯著。同時，通過氮、磷代謝通路功能基因測定發現大多數的反硝化功能基因在生物膜上有不同程度的上調，證明了生物膜微生物群落通過增加反硝化的細菌數量和代謝能力來強化養殖尾水氮的去除。該研究將為養殖尾水處理系統生物膜微生物群落脫氮強化調控提供了理論依據。
圖2 Alpha-diversity indices (A) and dominant phylum compositions (B and C) of microbiota in the different sections of thefield-scale aquaculture wastewater treatment system
圖3 Nitrogen metabolism pathways showing the changes of relative abundance of functional genes in the microbiota from the different sections of the field-scale aquaculture wastewater treatment system
該研究成果可為廣東乃至全國推進水產養殖業綠色發展“五大行動”的實施提供重要支撐和指導。該研究得到國家重點研發計劃、國家自然科學基金、廣東省省級促進經濟發展專項等項目的資助。珠江水產研究所李志斐為該論文第一作者，謝駿、王廣軍研究員為通訊作者。全文鏈接：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fmicb.2020.00930
