三种大型海藻吸收营养盐的动力学研究

研究大型海藻孔石莼(Ulva pertusa)、条浒苔(Enteromorpha clathrata)和巨角叉菜(Chondrus nipponicus)对氨氮、硝酸态氮和磷酸盐磷的静态吸收动力学。三种海藻对氨氮的吸收可用一级动力学方程描述,孔石莼、条浒苔和巨角叉菜的吸收速率常数分别为:0.244/h(R2=0.992)、0.124/h(R2=0.962)、0.096/h(R2=0.951)。孔石莼和条浒苔对氨氮的吸收分快速、平稳和缓慢吸收3个阶段,而巨角叉菜对氨氮的吸收开始较慢,随后加快,最后缓慢;三种海藻吸收硝酸态氮规律相似,可用一级动力学方程描述。巨角叉菜对硝酸态氮吸收最好,条浒苔则吸收不理想。三种海藻对硝酸态氮的吸收速率远低于氨氮。孔石莼和巨角叉菜对磷酸盐磷有吸收,孔石莼的吸收速率高于巨角叉菜,条浒苔对磷酸盐磷吸收不明显。     

营养盐因子对孔石莼和繁枝蜈蚣藻氮、磷吸收的影响

采用混合均匀试验设计方法,考察氮、磷营养盐浓度及其交互作用对孔石莼和繁枝蜈蚣藻氮、磷吸收的影响。试验结果表明,在适宜的范围内,2种海藻对氮、磷营养盐的吸收均随着营养盐浓度的升高而增加;NO3-N×NH4-N交互作用影响2种海藻对NO3-N的吸收;NO3-N×PO4-P交互作用影响孔石莼对3种氮、磷营养盐的吸收,还影响繁枝蜈蚣藻对NH4-N的吸收;NH4-N×PO4-P交互作用影响孔石莼对磷的吸收;藻质量对2种海藻营养盐的吸收有一定的作用,但是作用不是很显著。     

不同营养盐水平对东海原甲藻和米氏凯伦藻生长的影响

为了阐明营养盐水平下对东海原甲藻(Prorocentrum donghaiense)和米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)的生长特性,研究了不同营养盐总体浓度和磷限制对两种藻类生长的影响。结果表明,不同营养盐水平对东海原甲藻和米氏凯伦藻的生长影响显著,培养中期添加营养盐(二次添加)可以显著提高两种藻类的细胞浓度,同步测定氮磷营养盐水平发现,一次性添加营养盐培养时东海原甲藻对硝酸盐和磷酸盐吸收利用率分别为31.6%和76.9%,米氏凯伦藻对硝酸盐和磷酸盐的吸收利用率分别为92.5%和99.9%,二次添加营养盐培养时则稍低,同时两种藻类在实验后期较低磷酸盐水平的情况下仍然能维持较高细胞浓度,说明藻细胞内存在明显的营养盐库。在磷限制情况下,东海原甲藻和米氏凯伦藻的生长均受到明显的抑制,东海原甲藻细胞体积在磷限制培养下变化不大,而且米氏凯伦藻细胞体积在磷限制培养一段时间后明显增大,当磷酸盐恢复正常水平,细胞体积又快速恢复。该结果对于阐释不同营养盐水平下东海原甲藻和米氏凯伦藻的生长竞争机制具有一定的启示作用。     

长江口海域营养盐的形态和分布特征

利用2007年4月对长江口海域航次的调查结果,对该海域营养盐的形态和分布特征进行了探讨,并对其主要控制过程进行了讨论.结果表明:长江口海域营养盐的浓度变化范围较大,整体分布趋势是由近岸向外海逐渐降低,且明显受水文状况影响.在长江口海域,磷主要以磷酸盐的形式存在,其余依次是溶解有机磷、颗粒态磷;氮主要以硝酸盐的形式存在,其余依次是溶解有机氮、颗粒态氮、氨氮、亚硝酸盐.硝酸盐和硅酸盐的行为是保守的,其行为主要受咸淡水混合过程控制;磷酸盐、溶解有机磷、颗粒态磷、亚硝酸盐、氨氮和溶解有机氮的行为是非保守的.     

营养盐和光照对浮游植物群落结构的影响

2006年4月在沙埕港湾口处网箱养殖区,研究营养盐和光照对浮游植物类群及其优势种生长的影响。结果表明,微、小型浮游植物在100%自然光强下生长最快,微微型浮游植物在50%自然光强下生长最快。在各形态无机氮（N）、磷（P）营养盐存在的情况下,浮游植物会首先利用氨氮（NH4-N）,但培养后期NH4-N加富组的浮游植物丰度低于亚硝酸盐（NO2-N）加富组和硝酸盐（NO3-N）加富组。营养盐加富在短期内引起浮游植物数量的快速增加,当营养盐浓度达到一定水平后对浮游植物的生长不利,其抑制作用随浮游植物种类而异;随着营养盐消耗,浮游植物的数量和多样性均下降。微、小型浮游植物丰度与NO3-N、N/P呈显著相关,相关系数分别为-0.625、0.521;微微型浮游植物丰度与磷酸盐（PO4-P）呈显著相关,相关系数为0.530。     

异枝麒麟菜对海水中氮、磷吸收的初步研究

在实验室条件下，设置四种不同营养盐浓度环境，分析异枝麒麟菜对氮、磷的去除效果。结果表明麒麟菜对海水中无机氮的去除率为89．5％～92．0％，对磷酸盐的去除率为79．6％～81．8％，对无机氮的吸收速率最高达到0．26μmol／（g.h），对磷酸盐的吸收速率最高达到0．009μmol／（g.h）。说明麒麟菜对氮、磷的吸收效果很明显，吸收速率随氮、磷浓度的升高而增大，对海水有很好的净化作用。     

不同季节江蓠脱落物对大型海藻场上覆水的影响

通过在实验室模拟野外环境,研究了不同季节温度下江蓠(Gracilaria confervoides)腐烂对上覆水溶解氧(DO)和营养盐浓度的影响。根据广东沿海气候特点设计春秋20℃、夏28℃、冬15℃3个对照组,海水平均流速为0.24 m·s-1。结果表明,随着温度升高DO逐渐下降,DO浓度与加入江蓠质量呈负相关关系;江蓠腐烂分解使上覆水总氮(TN)、总磷(TP)浓度先增后减,铵态氮(NH+4-N)与亚硝态氮(NO-2-N)、硝态氮(NO-3-N)浓度同步出现峰值,磷(P)元素的释放早于氮(N)元素;冬季(15℃)和春秋季(20℃)时,NO-2-N和NO-3-N浓度均随江蓠丰度的增加而增大,夏季(28℃)则相反,海藻加入的质量同时影响NH+4-N、NO-2-N、NO-3-N和活性磷(PO3-4-P)的峰值浓度,海藻质量与营养盐浓度呈正相关;低温条件下N、P元素营养盐浓度在上覆水中累积均超过高温条件。研究大型海藻脱落物在不同季节里水解后对上覆水的影响,可为大型海藻增殖密度的确定提供理论依据。     

基于氮和磷平衡的负责任养殖模式下的养殖海区规划

以氮（N）和磷（P）2种重要营养盐为研究对象,提出负责任养殖概念,建立了基于负责任养殖模式下的鱼、藻复合养殖海区的规划模型。这一模式下仅考虑人工养殖行为,饲料作为养殖海区唯一的营养盐输入途径,鱼类和经济藻类作为营养盐输出途径,不考虑海水交换、自然海区藻类营养盐吸收、野生鱼类残饵摄食和生物降解等因素引起的营养盐吸收和转化过程。研究表明,鱼、藻复合养殖模式可以实现负责任养殖行为,但鱼类和藻类养殖规模比例悬殊,藻类羊栖菜（Sargassum fusiform e）和鱼类大黄鱼（Pseudosciaena crocea）的养殖面积比约为95：1,生物量比值约为30：1。单纯采用经济藻类养殖作为养殖海区营养盐平衡手段效果有限,可以考虑增加贝类养殖,加强海区营养盐转移功能。     

大型海藻吸收氮磷营养盐能力的初步研究

将日本马泽藻Mazzaella japonica、孔石莼Ulva pertusa、鼠尾藻Sargassum thunbergii、红毛菜Bangia fusco-purpurea、蠕枝藻Helminthocladia australis、扇形拟伊藻Ahnfeltiopsis fla-belliformis6种大型海藻培养在富含氮磷海水中72 h,分析海水中氨氮、硝氮和活性磷浓度的变化,目的在于比较它们对营养盐去除效果。实验结果表明,6种海藻对氮磷都有明显的去除作用,日本马泽藻和孔石莼对氨氮、硝氮和活性磷的去除效果最好,分别吸收了培养水体中氨氮初始总量的98.0%和97.1%、硝氮初始总量的76.9%和82.0%、活性磷初始总量的90.8%和86.9%。     

高温条件下营养盐对江蓠生长与氮、磷去除效率的影响

以两种大型红藻菊花江蓠和脆江蓠为试验材料,开展为期30d的养殖试验,通过分析江蓠的生长和氮、磷变化特征,研究在25℃条件下不同质量浓度氮(磷)营养盐——1.65(0.23)mg/L、4.12(0.57)mg/L、8.24(1.14)mg/L、12.35(1.71)mg/L、16.5(2.28)mg/L对江蓠生长和去除效率的影响。试验结果表明,整个试验周期各组菊花江蓠相对生长速率无显著性差异(P>0.05),分段研究发现,各组相对生长速率均有随时间的增加而下降的趋势;氮(磷)质量浓度超过8.24(1.14)mg/L各试验组的脆江蓠相对生长速率显著低于其他各组(P<0.05),且在养殖超过10d后,表现为负增长,并随着营养盐质量浓度的升高出现负增长加快的趋势。各试验组氮、磷去除效率均显著高于对照组(P<0.05),营养盐质量浓度相同的条件下,菊花江蓠对磷的去除效率显著高于脆江蓠(P<0.05);两种江蓠对水体中氮、磷的去除时段均主要集中在0～10d。营养盐质量浓度对两种江蓠的氮、磷吸收速率产生显著的影响,吸收速率随氮、磷质量浓度的升高而增大。研究结果表明,在25℃及氮(磷)质量浓度小于8.24(1.14)mg/L时,菊花江蓠对水体中的氮、磷营养盐有很好的去除效果,且能维持正常生长。     

不同氮源对筒柱藻生长和生化组成的影响

以筒柱藻(Cylindrotheca fusiformis)为材料,分别以硝酸钠、氯化铵、尿素作为氮源的条件下对筒柱藻的生长状况、蛋白质、总糖、叶绿素含量进行了研究,结果表明:硝酸钠对筒柱藻的生长最好,密度达3.5×109 L-1(cells/L),含氮组中的筒柱藻密度显著高于无氮组;尿素、氯化铵、硝酸钠对筒柱藻中蛋白质的影响没有显著差异,均在0.015mg/mL左右,硝酸钠组最高达0.017mg/mL,显著高于无氮组(0.011mg/mL);无氮组总糖含量最高达0.071 9mg/mL,其他三组略低于无氮组;各含氮组对筒柱藻中叶绿素的影响没有显著差异,均在10～12μg/mL左右,与无氮组(6.827 1μg/mL)差异显著。因此得出硝酸钠对筒柱藻的生长效果最好,可以在生产中使用硝酸钠作为氮源。     

松华坝水库上游牧羊河氮、磷主要来源研究

牧羊河是昆明松华坝水库的一条重要支流,其水质的好坏直接关系到松华坝水库的水质。面源污染是影响水库水质的主要因素。通过对流域内农田径流、农村生活污水以及牧羊河丰水期与枯水期水质的测定,对总氮、总磷指标进行了评价和分析,得出了牧羊河氮、磷主要来源于松华坝水源区面源污染,且流域内面源污染对牧羊河水体总氮含量影响较大。     

氨、亚硝酸盐和硝酸盐对凡纳滨对虾幼虾的毒性作用

研究了 NH₃-N、NO₂ ^- -N与 NO₃ ^- -N对凡纳滨对虾幼虾的毒性作用。获得了 NH₃-N_t(NH₃-N_m) 与 NO₂ ^- -N对体长2．4cm幼虾的 24h、48h、72h、96h之 LC₅₀值，两者对幼虾的安全质量分数分别为1．30 (0．101)mg/L和3．80mg/L。当 NH₃-N_t(NH₃-N_m)质量分数在1．3(0．101)~4．3(0．333)mg/L时，存活率为71．4% ~92．9%，体长增长率为36．3% ~57．1%，体重增长率为188．5% ~322．3%。当 NO₂ ^- -N质量分数在3．00~21．00mg/L时，成活率为75．0% ~91．7%，体长增长率为21．2% ~59．2%，体重增长率为72．0% ~311．9%。NO₃ ^- -N对体长7．37cm幼虾的亚急性毒性效应：NO₃ ^- -N的质量分数在 30~195mg/L时，成活率为 35% ~100%，体长增长率为8．5% ~20．5%，体重增长率为29．6% ~56．8% 。三态氮在一定质量分数范围内均对幼虾的存活率和生长率产生影响。     

硝酸盐胁迫对红耳龟和中华条颈龟胚胎的毒性效应

在孵化基质蛭石中添加不同质量浓度的硝酸铵,在恒温(30±0.5)℃、相对湿度85%～90%、基质湿度5%～10%的条件下孵化龟卵至出壳,检测红耳龟和中华条颈龟胚胎中过氧化氢酶、超氧化物歧化酶活性和丙二醛的变化,研究环境胁迫对2种龟非特异性免疫的影响。试验结果表明,在胁迫条件下,红耳龟肝脏过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性显著高于中华条颈龟(P0.05),并随着硝酸铵质量浓度的增大而降低;红耳龟和中华条颈龟的丙二醛浓度均低于对照组,且红耳龟肝脏和肌肉的丙二醛浓度均显著小于中华条颈龟(P0.05);不同器官酶活表现不同,肝脏的过氧化氢酶和超氧化物歧化酶活性高于肌肉(P0.05),肌肉易受氧化损伤。各项指标比较表明,红耳龟各组织器官抗氧化系统功能强于中华条颈龟,表明红耳龟胚胎发育期对环境胁迫的抗氧化能力、防御能力和机体免疫功能力优于中华条颈龟,有利于胚胎发育和个体生长。     

强碱性阴离子交换树脂去除水中硝氮的动力学研究

选择新型强碱性阴离子交换树脂Amberlite IRA 402和Amberlite IRA 900,与201×7(717)树脂对比,进行吸附去除水中硝氮的实验研究。通过拟合3种树脂的控速步骤和动力学模型,研究吸附过程的动力学行为,并考虑了不同初始浓度的硝酸盐溶液、温度、溶解性有机质(DOM)、pH和转速等的影响。结果表明,IRA 402树脂对硝氮的吸附效果最好(吸附率99.3%),717次之(吸附率98.2%),IRA900稍弱(吸附率93%),但相差不大,且IRA402比较适合去除高浓度DOM废水的硝氮,没食子酸对硝氮去除的影响高于单宁酸。3种树脂吸附硝氮的过程主要受化学反应控制,并符合准二级动力学方程。温度的变化对3种树脂吸附硝氮的行为影响不是很大,可以选择在室温下(25℃)进行。在pH 7.0时,3种树脂吸附硝氮的效果最好,树脂吸附硝氮的转速可设置为200 r/min。     

Nitrate removal efficiency and bacterial community of polycaprolactone-packed bioreactors treating water from a recirculating aquaculture system

A denitrification reactor packed with polycaprolactone (PCL) as a carbon source and biofilm carrier was developed to remove nitrate nitrogen (\( {\mathrm{NO}}_3^{-}-\mathrm{N} \)) from the water of a recirculating aquaculture system for 115 days. The hydraulic retention time was set to 6 h, and the water flow rate was 0.95 L h^?1. The removal rates of \( {\mathrm{NO}}_3^{-}-\mathrm{N} \) ranged from 34.67 to 155.7 g \( {\mathrm{NO}}_3^{-}-\mathrm{N} \) m^?3 day^?1 when the effluent \( {\mathrm{NO}}_3^{-}-\mathrm{N} \) concentrations ranged between 1.62 and 72.25 mg L^?1. No obvious changes in the Fourier transform infrared spectra of the PCL before and after use were observed. Bacterial community structure in the biofilm of the PCL granules was analyzed using Illumina MiSeq sequencing technology. Proteobacteria and Bacteroidetes were predominant in the biofilm, with relative abundances of 63.9 and 27.4%, respectively. Three genera, Acidovorax, Azospira, and Diaphorobacter, were capable of both denitrification and PCL degradation. This study indicates that PCL-packed reactors may be used and optimized for removing nitrate from aquaculture effluents.     

Nitrate removal effectiveness of fluidized sulfur-based autotrophic denitrification biofilters for recirculating aquaculture systems

There is a need to develop practical methods to reduce nitrate–nitrogen loads from recirculating aquaculture systems to facilitate increased food protein production simultaneously with attainment of water quality goals. The most common wastewater denitrification treatment systems utilize methanol-fueled heterotrophs, but sulfur-based autotrophic denitrification may allow a shift away from potentially expensive carbon sources. The objective of this work was to assess the nitrate-reduction potential of fluidized sulfur-based biofilters for treatment of aquaculture wastewater. Three fluidized biofilters (height 3.9 m, diameter 0.31 m; operational volume 0.206 m³) were filled with sulfur particles (0.30 mm effective particle size; static bed depth approximately 0.9 m) and operated in triplicate mode (Phase I: 37–39% expansion; 3.2–3.3 min hydraulic retention time; 860–888 L/(m² min) hydraulic loading rate) and independently to achieve a range of hydraulic retention times (Phase II: 42–13% expansion; 3.2–4.8 min hydraulic retention time). During Phase I, despite only removing 1.57 ± 0.15 and 1.82 ± 0.32 mg NO₃–N/L each pass through the biofilter, removal rates were the highest reported for sulfur-based denitrification systems (0.71 ± 0.07 and 0.80 ± 0.15 g N removed/(L bioreactor-d)). Lower than expected sulfate production and alkalinity consumption indicated some of the nitrate removal was due to heterotrophic denitrification, and thus denitrification was mixotrophic. Microbial analysis indicated the presence of Thiobacillus denitrificans, a widely known autotrophic denitrifier, in addition to several heterotrophic denitrifiers. Phase II showed that longer retention times tended to result in more nitrate removal and sulfate production, but increasing the retention time through flow rate manipulation may create fluidization challenges for these sulfur particles.     

Effects of Nitrate Concentration on Larval Development of the Giant River Prawn,Macrobrachium rosenbergii

Abstract

The effect of nitrate concentration on giant river prawn, Macrobrachium rosenbergii, larvae was investigated. Survival rate, weight gain, and larval development were evaluated for different concentrations of nitrate in three experiments. The experiments were divided in to two phases. In the first phase, larvae from stages I through VIII were analysed, while in the second phase larvae from stage VIII through post-larvae metamorphosis were analysed. Oxygen consumption was also determined for zoea I, II, and VIII exposed to 0, 700, and 1,000 mg/L of nitrate-N. No effect was observed for concentrations up to 180 mg/L NO₃-N (experiments I and II), and nitrate levels as 1,000 mg/L NO₃-N did not affect survival in the first phase of the third experiment. On the other hand, larval stage index (LSI) and weight gain decreased as nitrate-N concentration increased from 0 to 1,000 mg/L. In the second phase, survival and metamorphosis rate decreased as nitrate concentration increased, according to a linear model. The effect of nitrate levels on weight gain followed a curvilinear pattern. Larval respiration decreased in the water where nitrate was added, but only during stage II. The results demonstrated that nitrate presents extremely low toxicity for giant river prawn larvae, and data were related to the levels of nitrate that usually occur in larviculture systems also discussed. Therefore, nitrate is not a limiting factor for giant river prawn larviculture.     

基于^15N稳定同位素技术的斜生栅藻对硝氮和氨氮吸收研究

硝氮（NO3--N）和氨氮（NH4＋-N）是水体中无机氮的主要形态。利用15N稳定同位素技术研究了斜生栅藻（Scendesmus obliquus）对NO3--N和NH4＋-N的吸收特征。结果显示,在相同浓度条件下,斜生栅藻对NH4＋-N的吸收速率显著高于对NO3--N的吸收率,在180min的试验中,对15NH4＋-N的吸收速率为0.62～1.15μmol/（g·min）;对15NO3--N的吸收速率为0.08～0.15μmol/（g·min）。在NO3--N和NH4＋-N2种形态氮源同时存在的混合组中