前期研究证实，人工湿地能有效去除水体中的微囊藻毒素，但是当进水中微囊藻毒素浓度较高（？ 15 μg/L）时，人工湿地的去除效果并不理想（Cheng et al., 2021）。为此，东北地理所科研人员以微囊藻毒素变体中毒性最强的MC-LR为目标污染物，开展了人工湿地高效去除微囊藻毒素的探索性研究，研发了微生物燃料电池耦合人工湿地（MFC-CWs）、生物炭基质人工湿地（BC-CWs）两种强化措施，模拟研究了两种强化型人工湿地的净化效果，探讨了去除机理，优化了强化型人工湿地的运行方式与基质的配比。 

　　研究结果表明：（1）MFC-CWs在48 h之内便可实现对水中N、P和MC-LR的高效去除，且闭路运行（T1）的MFC-CWs在N、P和MC-LR的去除性能方面要显著（p < 0.05）优于开路运行（CK）系统，主要是因为MFC-CWs中存在较多的微囊藻毒素降解菌（如：鞘脂单胞菌科（Sphingomonadaceae）、伯克氏菌科（Burkholderiaceae）、微球菌科（Micrococcaceae）和黄单胞菌目（Xanthomonadales）），系统内电子转移速率和微囊藻毒素降解菌相对丰度的提高是MFC-CWs能够高效净化高浓度MC-LR（？15 μg/L）的关键；进一步通过海绵铁对MFC-CWs的阳极区进行强化（T2），MC-LR的净化效率并未得到提升（图1）。（2）BC-CWs对N、P和MC-LR的去除效率显著（p < 0.05）提升，而胞外聚合物的含量显著（p < 0.05）降低（图2B），从而降低了系统堵塞的风险；生物炭基质吸附性能的提高和功能微生物相对丰度的增加是BC-CWs去除效率提高的主要原因。综合去除效率和经济成本，建议实际应用中生物炭的最佳体积投加比为20%。 

                          图1 MFC-CWs对MC-LR的去除效果（A）、系统产电性能（B）与微生物群落结构（C） 

图2 BC-CWs的去除效果（A）、胞外聚合物含量（B）与微生物群落结构（C） 

　　本研究为微囊藻毒素污染水体的生态治理提供了技术支撑，同时也为人工湿地技术的应用拓展提供了科学依据。相关成果发表在国际期刊Journal of Environment Management和Chemosphere硕士研究生程锐为第一作者，祝惠研究员为通讯作者。该研究得到国家自然科学基金项目（No.U21A2037）、中科院先导专项子课题（XDA28040102）、中科院创新交叉团队项目（No.JCTD-2020-14）和中科院青促会项目（No.2017274）的共同资助。 

　　论文信息如下： 

　 1.Cheng, R., Zhu, H.*, Shutes, B.,Yan, B.(2021).Treatment of microcystin (MC-LR) and nutrients in eutrophic water by constructed wetlands: Performance and microbial community. Chemosphere, 263, 128139. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2020.128139 

　　2.Cheng, R., Zhu, H.*, Wang, J., Hou, S., Shutes, B., Yan, B. (2022). Removal of microcystin (MC-LR) in constructed wetlands integrated with microbial fuel cells: Efficiency, bioelectricity generation and microbial response. Journal of Environmental Management, 309, 114669.https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.114669 

Cheng, R., Hou, S., Wang, J., Zhu, H.*, Shutes, B., Yan, B. (2022). Biochar-amended constructed wetlands for eutrophication control and microcystin (MC-LR) removal. Chemosphere, 133830. https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2022.133830