硝化细菌制剂对淡水水族箱水质的净化效果

研究自制硝化细菌制剂对水族箱水质的净化效果,试验结果表明:硝化细菌制剂对水族箱水质具有明显的净化效果,实验组水族箱水质氨氮、亚硝氮、COD等指标明显低于对照组。投加硝化细菌制剂后,水族箱内氨氧化细菌、亚硝酸盐氧化细菌可在短时间内形成优势,使氨氮、亚硝氮维持在较低浓度水平;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缓慢,水族箱中亚硝酸积累问题严重。     

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。     

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。     

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。     

微生物制剂在净化养殖水体中的应用与展望

在我国,基于水产养殖中饵料的大量投喂,药物以及抗生素的过度使用,目前大多数养殖水体中总氮、总磷、氨氮、亚硝酸盐、COD等指标严重超标。文章综述了当今水产养殖中常用的微生物制剂光合细菌、芽孢杆菌、EM菌、硝化细菌以及噬菌蛭弧菌的水质净化原理、效果以及使用情况。并介绍一种近年研究热点中的微生物制剂的使用方法—固定化微生物技术及其效果。最后,对我国微生物制剂、固定化微生物技术的发展前景进行了分析。     

海参自净式养殖系统的设计与应用

设计制作了养殖槽底部流水并带有净化装置的循环水海参(Apostichopus japonicus)养殖系统,饲养规格为(0.39±0.03)g的幼参,通过测定氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、COD等指标,以及海参的生长情况,研究该系统水质变化规律及养殖效果。结果表明,水质稳定后开启循环水养殖幼参,密度为0.47 kg/m3,干净化槽中加入硝化细菌后,7~12 d换水时,氨氮和亚硝酸盐的最大值分别为0.190 mg/L和0.077 mg/L。试验期间没有使用任何药物,海参的成活率为95%。     

海参苗—海绵—大型海藻循环养殖技术

为探究海珍品健康循环养殖技术,在实验室设计了"海参苗—海绵—大型海藻"循环养殖系统,对比考察了对照组和循环养殖系统中仿刺参苗生长、海水水质、海水及污染物的排放量。在30d试验期间,循环养殖系统海参苗桶中海水的氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、活性磷酸盐和总有机碳的含量与对照组非常相近。在投加饵料相同条件下,海参苗质量由试验初始时50.0g增至试验结束时75.5g(对照组)和84.6g(循环养殖系统)。同时,对照组与循环养殖系统分别排放了2.23m3和0.60m3废水;循环养殖系统排放的氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐、活性磷酸盐和总有机碳的含量分别为对照组的21%、25%、24%、23%和59%。试验结果显示,海参苗—海绵—大型海藻循环养殖系统为海珍品的保苗和工厂化养殖提供了环境友好型技术。     

四联活菌制剂对养殖水体中氨氮及亚硝酸盐的降解

利用四联活菌制剂,在室内进行了对养殖池塘水体中氨氮及亚硝酸盐的降解试验.结果表明,光合细菌、纳豆芽孢杆菌、乳酸菌、硝化细菌具有较好的氨氮、亚硝酸盐降解性能,随着添加质量浓度的增加,氨氮、亚硝酸盐的去除率增加;各菌株氨氮降解能力依次为:乳酸菌＞光合细菌＞硝化细菌＞纳豆芽孢杆菌;亚硝酸盐降解能力依次为:硝化细菌＞纳豆芽孢杆菌＞光合细菌＞乳酸菌.四联活菌制剂对养殖水体中氨氮及亚硝酸盐降解试验结果表明,乳酸菌、光合细菌、硝化细菌、纳豆芽孢杆菌的协同作用对氨氮、亚硝酸盐的降解效果更显著、快速.当制剂添加量分别为1.5、3.0、4.5 kg/hm~2时,5 d氨氮的去除率分别为52%、80%、74%,亚硝酸盐的去除率接近100%,结果均显著高于添加同剂量单一菌株时的氨氮、亚硝酸盐的去除率.     

对虾养殖中盐度对光合细菌生长影响的研究

锦州是辽西地区海水养殖规模最大最集中的区域,主导养殖品种是海参和中国对虾。在参、虾混养过程中多使用微生态制剂对池塘进行改善水质、调节微生态平衡、抑制病原微生物生长等。光合细菌简称PSB,是优质的水质改良剂和饲料添加剂。在水产养殖过程中,多使用红色假单胞菌属的混合菌株[1],它能够降解水体中的亚硝酸盐、硫化物等有毒物质,中国水产科学研究院将PSB应用于池水净化,对虾养殖池塘应用PSB后,氨态氮下降58%,硫化氢下降50%,溶氧增加13.6%[2],邢华3利用PSB对虾池进行净化.     

复合硝化菌制剂对水质改良的应用效果

室内静态水体中0.25mg/L复合硝化菌制剂使用后,7d内氨氮平均降解率为34.84%,亚硝酸盐氮的平均降解率为19.05%。0.5mg/L组氨氮平均降解率为45.05%,亚硝酸盐的平均降解率为41.79%。1.0mg/L组的氨氮平均降解率为55.26%,亚硝酸盐氮平均降解率为51.20%。氨氮和亚硝酸盐氮的最大的降解峰值出现6d之间。而养殖池塘中,0.5mg/L复合硝化菌制剂后,5d内氨氮的降解率为13.61%～28.03%,7d内亚硝酸盐氮的降解率为9.30%～25.58%。0.2mg/L复合硝化菌制剂使用后,6d内氨氮的降解为23.40%～34.75%,7d内亚硝酸盐氮的降解率为16.33%～36.13%。试验结果表明,复合硝化菌制剂在养殖池塘中使用后,有降解速度快、降解能力强、维持时间长等特点,适宜于作为净化和调控养殖水质的渔用微生物制剂使用。     

淡水养殖环境中氨氧化微生物的研究进展

随着水产养殖业的快速发展,养殖水体氮素污染日益突出,硝化微生物在水产养殖环境氮循环中具有重要作用。本文主要综述我国淡水养殖环境中硝化微生物的多样性、作用机理、厌氧氨氧化过程和机理等研究进展,并展望今后的研究工作:(1)淡水养殖水域硝化作用和氨氧化微生物的时空分布特征及影响因子;(2)淡水养殖环境氨氧化微生物及其他氮素转化关键微生物的过程与机理;(3)深入研究特定生态系统中如池塘生态系统、氮循环的各个过程,构建相关氮素转化和氮素平衡模型,为完善淡水池塘生态系统氮循环理论、水产养殖环境的氮素污染治理和生态修复提供参考。     

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。     

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。     

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。     

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.     

Development of a Model to Simulate Nitrogen Dynamics in an Integrated Shrimp–Macroalgae Culture System with Zero Water Exchange

The effluents of traditional shrimp monoculture cause pollution and promote eutrophication and hypernutrification of the receiving coastal ecosystems. Integrated aquaculture and a recirculating aquaculture system (RAS) have been proposed as an alternative to address these problems. In this study, we developed a dynamic model to simulate the concentration of total ammonia nitrogen (TAN), nitrite, and nitrate in an integrated culture of whiteleg shrimp, Litopenaeus vannamei, and seaweed, Gracilaria vermiculophylla, in a recirculating and zero water exchange system, and the effect of nitrifying and heterotrophic bacteria was also included. The experiments demonstrated that a dynamic model can explain the concentrations of dissolved inorganic nitrogen and variations in these concentrations over time in the integrated culture. The results also suggest that nitrifying and heterotrophic bacteria play an important role in the transformation of dissolved nitrogenous compounds; therefore, these bacteria should be considered within the dynamics of nitrogen in integrated systems with low water exchange.     

3种滤料生物滤器的挂膜与黑鲷幼鱼循环水养殖效果

采用微生态净水剂作为菌种,对3种生物滤料(陶环、弹性毛刷和爆炸棉)构建的生物滤器进行生物膜培养,并以3种生物滤器为基础构建简易循环水养殖系统,进行黑鲷(Sparus macrocephalus)幼鱼养殖实验。结果表明,陶环生物滤器、弹性毛刷生物滤器和爆炸棉生物滤器的生物膜成熟时间分别为25 d、32 d和28 d。黑鲷幼鱼经过40d的饲喂,3个实验组鱼的体质量与对照组相比,均差异显著(P<0.05),成活率均达到95%以上;实验组鱼血清溶菌酶(LSZ)活性和肝组织总超氧化物歧化酶(T-SOD)活性均显著高于对照组(P<0.05);实验组鱼体消化道内菌群数量及其多样性要明显高于对照组。结果表明,不同滤料在相同工况条件下挂膜成熟时间不同;微生态净水剂作为挂膜菌种效果良好;循环水系统养殖模式不仅可以提高鱼体的生长速度,还能增强鱼体免疫性能。     

池塘养殖水体中土著反硝化细菌的分离与初步鉴定

池塘养殖水体水质恶化问题日益突出,尽管已有各种商品化微生态制剂,但水质净化修复效果始终未得到有效提高。通过采用定向分离、筛选、扩繁来自原生境的土著有益菌的方法进行生物修复,从而提高养殖废水的净化修复效果;该方法具有针对性强、效果佳、安全性高、成本低以及持续活性时间长、无二次污染等优点。2016年9月,从山西省运城黄河滩涂水产养殖主产区养殖中后期的池塘水体中定向分离筛选得到1株土著反硝化细菌,命名为YJ-1,使用奈氏试剂和格利斯试剂对其反硝化能力进行检测。结果显示,奈氏试剂显示黄色,格利斯试剂显示绛红色,说明在细菌培养24h后发酵液中产生了少部分的铵离子和较多的亚硝酸盐,菌落具有反硝化功能。经16SrDNA序列扩增与测定,片段长度为1 441bp。无根系统发育树分析显示,YJ-1与产酸克雷伯氏杆菌(Klebsiella oxytoca)的同源性最高,YJ-1的分离打破了现有微生态制剂成分大多数为各种商品菌的局势;在水产微生态制剂制备过程中定向加入土著反硝化细菌,可有效降低养殖水体中氨氮与亚硝酸盐含量、减少鱼体发病率;反硝化细菌在水产养殖水质净化、城市污水处理中具有较大的应用前景,本研究为其他土著有益菌的分离、筛选、鉴定及应用提供了可借鉴的思路。