硝化细菌对海水水族箱硝化功能建立过程的影响

氨和亚硝酸盐对海水观赏鱼具有很强的毒害作用,是海水水族箱的主要去除目标。研究考察投加硝化细菌对海水水族箱硝化功能建立的影响。结果表明,投加硝化细菌制剂可以明显缩短硝化功能建立的时间。投加菌剂的实验组水族箱可在9 d时间将40 mg/L氨氮降低到检测不出,亚硝酸氮在第七天出现峰值(37.4 mg/L),亚硝酸氮在第十五天降低到检测不出。不投加菌剂的对照组将40 mg/L氨氮降低到检测不出需要25 d,亚硝酸氮在第二十五天出现峰值(36.6 mg/L),亚硝酸氮在第四十三天降低到检测不出。即实验组完成硝化功能建立需要15 d,而对照组则需要43 d。投加硝化细菌制剂后,海水水族箱内氨氧化细菌、亚硝酸盐硝化细菌可在短时间内形成优势,使氨氮、亚硝酸氮维持在较低浓度水平,缩短硝化系统建立的时间;在不投加菌剂的情况下,氨氧化细菌虽然可在一定时间内形成优势,使氨氮浓度降低,但由于亚硝酸氧化细菌生长更为缓慢,水族箱中亚硝酸积累问题严重。     

硝化细菌对海参养殖系统水质的净化效果

氨和亚硝酸盐对海洋生物有强烈的毒害作用,是海水养殖系统的主要污染物。本文研究硝化细菌制剂对海参养殖系统水质的净化效果。结果表明:硝化细菌对养殖系统水质有明显的净化效果。投加菌剂的实验组氨氮和亚硝酸盐氮出现峰值的时间和对照组相比明显缩短,表明投加硝化细菌制剂后,养殖系统内的氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌可在短时间内形成优势,促进了氨和亚硝酸盐的进一步转化。对照组氨氧化细菌和亚硝酸盐氧化细菌需要较长的时间才形成优势,从而导致氨氮和亚硝酸盐氮的积累。观察实验过程中海参的生长情况发现,实验组海参生长状况良好,而对照组中海参在19d时全部死亡。     

硝化毛球和底沙对硝化细菌脱氮效果的影响

本实验模拟工厂化养殖模式建立养殖水体净化装置,研究硝化毛球和底沙对硝化细菌净化效果的影响,结果表明:装载硝化毛球、铺设底沙和只投加硝化细菌制剂的三个实验组对养殖水体水质具有一定的净化效果,氨氮、亚硝氮等指标均低于空白组。其中装载硝化毛球的实验组氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌可在短时间大量生长繁殖,形成优势,使养殖池氨氮、亚硝酸盐浓度维持在较低水平;铺设底沙的实验组对硝化细菌净化水质效果影响不大。装载硝化毛球的实验组,水质最清澈,无异味,养殖池底部无残渣碎屑,青虾生长状况良好,增重最多。     

臭氧前后置工艺变化对循环水半滑舌鳎养殖系统水环境的影响

为了进一步优化封闭式循环水处理的系统工艺和运行参数,通过循环水养殖半滑舌鳎(Cynoglossus semilaevis)的试验手段,将循环水处理系统工艺中的臭氧投加位置进行前置与后置的比较分析,探讨臭氧工艺变化对半滑舌鳎循环水养殖系统水环境的影响.结果显示,养鱼池进水口化学需氧量(COD)浓度都随着氧化还原电位(ORP)的增加而降低,臭氧后置比前置COD浓度下降更快,在ORP达到356 mV时,COD浓度降低29.38％;养鱼池进水口的氨氮、亚硝酸氮浓度后置低于前置;随着臭氧添加浓度的增加,系统对COD、氨氮、亚硝酸氮的去除率都显著增加(P＜0.05),且当达到356 mV时,后置时系统对COD、氨氮、亚硝酸氮的去除率达到最大分别为34.89％、50.63％、20.64％.结果表明臭氧最佳的投加位置在循环水处理工艺的后端,臭氧投加量控制在ORP指标350 mV时,对氨氮、亚硝酸氮的去除效果更具优势,并可清新水质,节省纯氧用量.     

微生态制剂-生物膜对虾养殖系统水质净化效果研究

为提高对虾养殖系统水质净化能力,改善对虾养殖水环境,利用3种微生态制剂(枯草芽孢杆菌、硝化细菌、光合细菌)和2种生物膜载体(陶粒、纤维毛球)建立4个南美白对虾(Penaeus vannamei)养殖系统,比较不同养殖系统硝化功能的建立过程及对氨氮和亚硝酸盐氮的净化能力,采用高通量测序方法分析细菌群落结构。结果表明,各系统硝化功能建立后,24 h氨氮去除率较初期分别提高12.47%、13.95%、17.25%和17.65%。以纤维毛球为载体,投加硝化细菌、枯草芽孢杆菌和光合细菌系统的氨氧化能力和亚硝酸盐氧化能力强于陶粒系统,24 h氨氮去除率分别高9.03%和9.06%。投放虾苗后,在30 d养殖周期内,各系统氨氮和亚硝酸盐氮含量分别维持在0.20 mg/L和0.15 mg/L以下,硝酸盐氮含量呈缓慢上升趋势。细菌群落结构分析表明,养殖系统生物膜中优势菌门均为变形菌门,占比超40%;优势菌纲为α-变形菌纲、β-变形菌纲、γ-变形菌纲,系统中存在Nitrosomonas、Nitrospira和Nitrococcus等多种参与水体净化以及Algisphaera、Gemmatimonas和Paucibacter等参与有机质分解与对虾益生作用的类群。本研究可为减少养殖水体废物排放及降低水生环境污染风险提供参考。     

池塘鱼箱集约高效养殖系统水处理模式设计及效果分析

随着淡水养殖集约化程度的提高,水体氨氮和亚硝态氮等有毒物质浓度随之升高,严重危害了养殖对象的生长。因此,水体氨态氮及亚硝态氮的控制成为水质控制的关键。本文针对集约化养殖条件下的养殖水处理在天津市水产研究所淡水试验站进行了生物膜法和生态浮床净化法处理池塘养殖用水的实验。结果表明:生物膜法和生态浮床净化法都能有效去除池塘水体氨态氮及亚硝态氮,如果不使用水生植物,则每生产1t鱼需设置6.76m2的生物包。     

3种有益微生物对菲牛蛭养殖水体理化因子及成活率的影响

为减少高密度养殖下菲牛蛭(Hirudinaria manillensis)疾病发生和养殖废水排放,研究比较了3种商品化有益微生物制剂(硝化细菌T1、光合细菌T2和EM复合菌T3)对养殖水体的净化效果。结果表明,3种有益微生物制剂在15d内均能使养殖水体的pH稳定在6.8以上,溶氧量(DO)分别比对照组提高30.12%、26.95%和46.12%;化学耗氧量(COD)分别比对照组低1.02mg/L、1.13mg/L和1.53mg/L;3个处理组对氨氮(NH4+-N)的平均降解率分别为48.48%、45.23%和63.10%,亚硝态氮(NO2-N)平均值分别比对照组低0.16mg/L、0.19mg/L和0.27mg/L;菲牛蛭存活率均高达90%以上,明显高于对照组的53%。3种有益微生物制剂均有显著增加溶氧量、降低氨氮、亚硝态氮和化学耗氧量的效应,对菲牛蛭养殖水体均具有很好的净化作用,其中以EM复合菌效果最佳。     

４种微生态制剂对虾池水质及青虾生长性能的影响

在测定养殖水体pH值、溶解氧、氨态氮、亚硝态氮等水质指标和养殖青虾肥满度、平均规格、饲料系数等生长性能指标的基础上,比较研究了全池泼洒复合芽孢杆菌、EM菌、类球红细菌、超浓缩光合细菌微生态制剂对养殖水质的改善情况及提高杂交青虾"太湖1号"生长性能的效果。结果表明,4种微生态制剂均可改善水质;其中,芽孢杆菌与EM菌具有较强的降亚硝态氮功能,类球红细菌和EM菌具有较强的降氨态氮作用。4种试验菌剂的调水效果排序为:类球红细菌>EM菌>复合芽孢杆菌>超浓缩光合细菌。4种菌剂不同程度提高了青虾的生长性能;其中,类球红细菌效果最为显著,其次为EM菌、复合芽孢杆菌,而光合细菌的效果不显著。     

丙酮酸钠对硝化细菌制剂活性的影响

分别研究丙酮酸钠对淡水型和海水型硝化细菌制剂中氨氧化细菌(AOB)和亚硝酸盐氧化细菌(NOB)活性的影响。结果表明,丙酮酸钠能明显提高AOB活性,缩短其对环境的适应时间。在丙酮酸钠浓度为7mmol/L时,12h海水型硝化细菌和淡水型硝化细菌对氨氮去除率分别为54.7%和63.4%,是对照组的8.82倍和2.98倍。丙酮酸钠对NOB活性影响与AOB存在不同,其中,丙酮酸钠对海水型硝化细菌NOB有抑制作用,并随其浓度升高而增大,但对淡水型硝化细菌NOB活性影响较小。     

鳜不同养殖模式水质因子变化规律和微生物制剂调节技术研究

该文采用生态学试验方法,对鳜池塘和大棚养殖模式的水质变化规律进行了调查分析,同时采用不同微生态制剂商品(光合细菌、枯草芽孢杆菌、乳酸菌)对鳜养殖水体水质调节效果进行了研究。结果显示,整个鳜养殖周期(苗种至商品鱼),大棚养殖模式水体温度、溶氧、pH值与池塘养殖模式无明显区别;大棚养殖模式三氮(铵态氮、硝态氮、亚硝态氮)变化规律与池塘养殖模式大致相同,但大部分时间前者水体含量较高;大棚养殖模式水体总磷含量高于池塘养殖模式,且总磷最高值出现时间较池塘养殖模式推迟了近1个月。光合细菌对鳜养殖水体氨氮、亚硝态氮以及总氮整体调控效果最佳;枯草芽孢杆菌对降低硝态氮和亚硝态氮有良好的效果;乳酸菌对养殖后期降低水体pH值有一定的作用。结论:相对于鳜池塘养殖模式,大棚养殖模式氮磷物质循环转化效率较低,合理搭配使用微生物制剂调节水质养殖效果更佳,同时需注意不良天气对微生态制剂使用效果的影响。     

硝化细菌浓度及滤料对养殖水中氨氮处理效果的影响

分别研究了不同硝化细菌浓度(0、20、60、120 mL/100 L)和不同微生物滤料(珊瑚石、锅炉煤渣、牡蛎壳)对养殖水中氨氮处理效果的影响。结果显示,添加硝化细菌后,水体中的氨氮浓度呈现下降趋势,在8～12 h出现极低值后,开始上升,但上升速度较慢;随着水体中硝化细菌添加量的增加,水体中的氨氮浓度下降速度加快;水体中亚硝酸氮浓度呈现先上升后下降的趋势,并在4～6 h出现极高值,然后迅速下降,且硝化细菌添加量越高,下降速度越快。硝化细菌对以珊瑚石和锅炉煤渣为滤料的养殖水体中氨氮和亚硝酸氮的处理效果显著优于牡蛎壳,但珊瑚石和锅炉煤渣之间无显著差异。综合试验结果,应急水质处理时,硝化细菌菌剂的添加量以一次60 mL/100 L(或以活菌计数为1.2×109个/100 L)、间隔24 h添加1次为宜;经过脱硫筛选之后的锅炉煤渣可以作为循环水养殖用滤料。     

硝化细菌分子生态学研究进展

硝化细菌在促进水域生态系统的氮循环、保持健康水产养殖环境方面发挥着巨大作用。本文分析了硝化细菌分子生态学研究的意义,介绍了硝化细菌的主要种类及其系统进化关系,综述了硝化细菌分子生态学研究进展,并对中国的研究现状进行了分析。结合作者的工作实践,认为中国应加强对水产养殖环境硝化细菌分子生态学研究,为养殖环境的污染防治和微生态制剂的研制等提供理论依据。     

Application of the consortia of nitrifying archaea and bacteria for fish transportation may be beneficial for fish trading and aquaculture

The growing popularity of the aquarium trade is greatly increasing the demand for many ornamental fish. While shipping technology has made the worldwide transportation of ornamental fish possible, a significant portion of the fish caught for the aquarium trade perish in transport before being sold to hobbyists. One of the major causes of fish death in transport is ammonia building up to toxic levels in the shipping bags. In order to solve this problem, we investigated the effectiveness of using nitrifying consortia in reducing the ammonia build‐up in marine fish bags during transport. A pre‐activated nitrifying consortium was effective in safely maintaining low ammonia levels during a three‐day experiment. We found that both ammonium chloride and urea can activate nitrifying consortia. Activation of nitrifiers by urea is not only novel but also beneficial due to being less harmful to fish in comparison with ammonia. We also discovered that unexpectedly one nitrifying consortium examined mainly contained ammonia‐oxidizing archaea. The confirmation of the concept of the use of activated nitrifying consortia and the usefulness of nitrifying archaea for fish transportation may be beneficial for the fish trading and aquaculture.     

A case study of biofilter activation and microbial nitrification in a marine recirculation aquaculture system for rearing Atlantic salmon (Salmo salar L.)

Marine recirculation aquaculture system (RAS) is a prominent technology within fish farming. However, the nitrifying bacteria in the biofilter have low growth rates, which can make the biofilter activation a long and delicate process with periods of low nitrification rates and variations in water quality. More knowledge on the microbial development in biofilters is therefore needed in order to understand the rearing conditions that favour optimal activation of the biofilters. In this case study, we investigated the activation of two biofilters in a marine RAS for Atlantic salmon post‐smolt associated with either high or low stocking densities of fish by monitoring the microbial communities and chemical composition. The results showed that the microbial communities in both biofilters were similar during the first rearing cycle, despite variations in the water quality. Nitrifying bacteria were established in both biofilters; however, the biofilter associated with low stocking density had the highest relative abundance of ammonia‐oxidizing Nitrosococcus (1.0%) and nitrite‐oxidizing Nitrospira (2.1%) at the end of the first rearing cycle, while the relative abundance of ammonia‐oxidizing Nitrosomonas (2.3%–2.9%) was similar in both biofilters. Our study showed that low fish stocking density during the first rearing cycle provided low and steady concentrations of ammonium, nitrite and organic load, which can stimulate rapid development of a nitrifying population in new marine RAS biofilters.     

Variability of the nitrifying bacteria in the biofilm and water column of a recirculating aquaculture system for tilapia (Oreochromis niloticus) production

The aim of this study was to evaluate variability of nitrifying bacterial community in the biofilm and in the water of a recirculating aquaculture systems (RAS) in a tilapia farming in order to determine if nitrification process is dependent, or not, of nitrifying bacteria abundance. Biofilm and water samples were collected periodically for 30 days and analysed with the fluorescent in situ hybridization (FISH) technique, used to quantify ammonia‐oxidizing bacteria (AOB) and nitrite‐oxidizing bacteria (NOB). Ammonia presented the peak in the first week, while the nitrite's maximum was recorded in the second week. Nitrate increased steadily, indicating nitrification activity. Total bacterial abundance in biofilm increased continuously, while in water, it did not change significantly. In the biofilm, number of AOB was high at beginning, decreased after few days and increased again following augment of ammonia. Number of NOB also showed an increase in abundance in biofilm following the increment of nitrite and nitrate. In water, AOB and NOB did not show major variability. Relative abundance of nitrifying bacteria represented more than 30% of total bacteria in biofilm at beginning of the experiment. Their contribution decreased to >3% in last days. It indicates that nitrifying bacteria are biofilm colonizers, and that their activity seems to be directly related to the concentration of nitrogen compounds. However, contribution of nitrifying bacteria did not vary much along the time. We may conclude that the biofilm‐nitrifying bacteria plays major role in nitrification process in RAS and that the activity of these organisms is dependent of their abundance in response to the concentration of nitrogen compounds.     

循环海水养殖系统硝化滤器中氨氧化微生物分析

研究循环水养殖硝化滤器载体上附着生物膜的微生物群落结构可以为提高其处理速率和效率,并为特异性工程菌构建提供依据。采用改良的AFLP方法分析了循环水养殖硝化滤器载体上附着的氨氧化细菌16S rRNA基因和氨单加氧酶amoA基因片段及其系统发育情况。结果表明:分析16S rRNA基因得到的序列片段比分析amoA基因片段得到了更多信息,准确度较高,可作为分析循环水养殖硝化滤器氨氧化菌群组成的有效方法。克隆测序所得序列与网上公布数据比对,可见存在于循环水养殖硝化滤器载体上的氨氧化细菌与Nitrosomonas cryotolerans、Nitrosomonas oligotropha、Nitrosospira tenuis、Nitrosomonas marina相似度达100%,与Nitrosomonas aestuarii相似度为87%。大部分属于亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas),仅少数序列属于亚硝化螺菌属(Nitrosospira)。采用16S rRNA基因和amoA片段分析方法得到的附着于封闭循环海水养殖硝化滤器载体上的氨氧化细菌主要为变形菌(Proteobacteria)的β-亚类的亚硝化单胞菌属(Nitrosomonas)和少量的亚硝化螺菌属(Nitrosospira)氨氧化细菌,以及一定数量的γ-亚类氨氧化细菌。     

不同pH和滤料对硝化细菌消氨效果的影响

为了解在不同pH和滤料条件下硝化细菌对氨氮(NH_4~+-N)和亚硝酸盐氮(NO_2~--N)的去除效果,通过试验,探讨了5.0~10.0等6个pH梯度以及陶环、珊瑚石、生物刷和生物球等4种滤料的消氨效果。在pH 8.0~9.0时,至试验第7天氨氮去除率分别达99.86%、98.95%,明显高于pH 6.0、7.0和10.0组(去除率分别为66.18%、71.43%和70.51%)。在pH 7.0~9.0时,亚硝酸盐氮浓度的增加小于氨氮浓度的下降,特别是在pH 9.0时两者浓度变化差异明显。生物刷、陶环、珊瑚石和生物球分别在试验的第3、4、6、7天,氨氮去除率达100%。陶环组和珊瑚石组,NO_2~--N质量浓度在达到最高值(9.60 mg/L和10.00 mg/L),之后开始逐步下降。生物刷组和生物球组在达到最高值(9.55 mg/L和11.00 mg/L)之后基本维持不变。结果表明:硝化细菌适宜碱性的环境条件(pH 8.0~9.0),水体pH 9.0最有利于硝化细菌对NH_4~+-N和NO_2~--N的去除。不同滤料对硝化细菌去除NH_4~+-N和NO_2~--N有不同的影响。陶环对硝化细菌去除NH_4~+-N和NO_2~--N都有良好效果,生物刷只对去除NH_4~+-N有良好效果,珊瑚石只对去除NO_2~--N有良好效果。多种滤料配合使用有利于产生优势互补的效果。     

添加不同菌剂海水水族箱硝化功能建立过程的比较研究

分别选取自制硝化细菌、德彩、喜瑞和科迪4种硝化细菌制剂,研究其对海水水族箱硝化功能建立过程的影响。结果表明:添加不同硝化细菌海水水族箱硝化功能建立过程明显不同,自制硝化细菌制剂组海水水族箱氨氮在5 d达到峰值,11 d降至最低;德彩、喜瑞和科迪组则分别在15 d、13 d和17 d达到峰值,30 d、36 d和30 d降至最低;自制硝化细菌制剂组海水水族箱中亚硝酸盐在21 d达到峰值,在40 d降低至检测不出;德彩硝化细菌、喜瑞硝化细菌和科迪硝化细菌组亚硝酸盐分别在46 d、59 d、68 d到达峰值,德彩、喜瑞组亚硝酸盐分别在69 d、75 d降至检测不出,而科迪组亚硝酸盐直至实验结束仍维持在较高浓度(80 mg/L)。