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水产养殖污染破坏水生生态系统，研究人员开展 “新型生态浮床耦合微生物电化学系统原位修复水产养殖系统” 研究。结果显示，EFB - CMES 处理后出水 COD、TN、TP 达标，还揭示了污染物去除机制。该研究为水产养殖修复提供新方案。
在当今水产养殖业蓬勃发展的时代，全球水产养殖产量从 1950 年不到 100 万吨飙升至 2022 年的 1.85 亿吨，中国更是其中的养殖大国。然而，这背后却隐藏着严重的环境问题。水产养殖中投喂的鱼饲料，仅有不到 30% 的有机物、氮和磷被鱼类同化，大量剩余物质要么溶解在水中，要么沉积到水底，导致水体富营养化，水生生态系统遭到破坏。为了避免有害物质积累，养殖过程中虽会每日更新 10 - 40% 的养殖废水，但污染物排放仍严重影响了地表水环境质量，引发人们对氮磷污染的担忧。
传统的物理、化学和生物处理方法在应对水产养殖污染时各有弊端。像沉淀和机械过滤只能去除固体物质；生物滤池、滴滤池等生物方法虽能去除有机物、氮和磷，但存在投资大、能耗高、维护成本高的问题。水培养殖系统虽有潜力回收氮，但因其碳氮比（C/N<3）不理想，反硝化效率受限，添加外部有机物又会破坏生态系统稳定并增加成本。微生物电化学系统（MES）虽被视为有前景的技术，但藻类 - MES 面临藻类毒素释放等问题，而生态浮床耦合 MES（EFB - MES）在水产养殖系统中的研究还很少，此前研究也忽视了电场对系统中带电离子和胶体粒子的作用。
在这样的背景下，为解决水产养殖污染问题，国内研究人员开展了一项意义重大的研究。他们构建了新型生态浮床耦合闭路微生物电化学系统（EFB - CMES），并对其在水产养殖系统原位修复中的应用进行深入探究。这项研究成果发表在《Bioresource Technology》上，为水产养殖污染治理带来了新的希望。
研究人员采用的主要技术方法包括：构建对比实验装置，分别设置只含水土系统（CS）、生态浮床系统（EFBS）、生态浮床耦合开路微生物电化学系统（EFB - OMES）和生态浮床耦合闭路微生物电化学系统（EFB - CMES），在相同条件下运行，以对比不同系统的处理效果；对各系统中污染物去除效率、电化学性能、植物生长状况以及微生物群落进行监测和分析，以此全面评估 EFB - CMES 的性能 。
碳、氮和磷去除研究结果：实验期间，EFBS、EFB - OMES 和 EFB - CMES 中未出现鱼病或死亡情况，而 CS 中有两条鱼因反应器中总氮（TN）浓度过高死亡，这表明进水的化学需氧量（COD）和 TN 主要来源于添加的鱼饲料。EFB - CMES 处理后出水的 COD（13.4mg/L）、TN（3.8mg/L）和总磷（TP，0.4mg/L）达到 SC/T 9101 - 2007 标准中的二级标准，有效消除了污染物积累，减少了养殖水的更新量。同时，研究发现 TP 和悬浮物（SS）在自生电场作用下迁移到沉积物中。
微生物群落分析结果：通过对微生物群落的分析，发现阳极存在如 norank_f__Anaerolineaceae、假单胞菌属（Pseudomonas）和梭菌属（Paraclostridium）等电活性细菌（EAB），它们能够氧化有机物。生物阴极和生态浮床区域富集了包括 Defluviimonas、硝化螺旋菌属（Nitrospira）和芽孢杆菌属（Bacillus）等氮转化细菌，这些细菌促进了氮的去除，并且在生物阴极实现了同步硝化和自养反硝化。此外，阳极产生的电子补偿到阴极，形成了电子共享网络。
研究结论和讨论：该研究构建的新型 EFB - CMES 在水产养殖系统原位修复中展现出卓越的效果。它不仅能高效去除水中的碳、氮、磷等污染物，使出水达到相关标准，减少养殖水更新量，还通过对微生物群落的研究揭示了污染物去除的微观机制。这种创新的技术为水产养殖污染治理提供了新的解决方案，有望在实际生产中得到广泛应用，助力水产养殖业的可持续发展。同时，研究也为后续进一步优化该系统、深入探究其在不同养殖环境中的应用提供了重要的理论依据，对推动水产养殖生态修复领域的发展具有重要意义。
