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。     

菌藻联合调控氨氮新技术

随着淡水养殖集约化规模的扩大,水体氨氮的控制成为水质控制的关键。本文由水体的氮循环过程阐述r养殖水体氨氮积累的成因及危害,简单介绍了利用生物控制水体氨氮方法,并提出了菌藻联合调控新技术。1水体的氮素循环构成氮循环的主要环节是：生物体内有机氮的合成、氨化作用、硝化作用、反硝化作用和固氮作用。自然水体中的氮来自水生动植物尸体及排泄物的积累及腐败,含氮有机化合物通过营腐生细菌分解成氨氮、硫化氧等小分子无机物,然后由各种自养型微生物主要为硝化细菌的作用,转化为亚硝酸盐和硝酸盐,这3种氮素一方面被藻类和水生植物吸收,另一方面硝酸盐在缺氧条件下被反硝化细菌通过脱氮作用将硝态氮转化为氮气逸出水体,大气中的氮被固氮菌利用重新回到水体。     

养殖用水重复利用过程中的C/N

环境基质中的C/N会影响水体中细菌菌体组成的C/N、细菌群落组成和细菌氮素代谢途径,进而会影响养殖水体的自养硝化、异养反硝化和氨氮同化过程的效率,影响养殖水体的重复利用率。文章对养殖水体中主要功能菌对基质中C/N的响应、养殖水体中C/N对硝化作用、反硝化作用和无机氮同化的影响及相应调控策略进行了分析和总结,可为提高水产养殖用水的氮素控制效率和养殖用水的重复利用率提供参考。     

菲律宾蛤仔对养殖池塘沉积物/水界面反硝化和厌氧氨氧化反应速率的影响

养殖尾水氮含量过高等富营养化问题是影响当前我国池塘养殖产业健康可持续发展的重要因素,反硝化和厌氧氨氧化是自然水生态系统中重要的氮循环过程,是沉积物氮素营养迁出的主要途径,埋栖型贝类通过滤水和蠕动等生命活动不仅能净化水质,还可以使沉积物颗粒混合并改变沉积物/水界面的物质交换。本研究于2020年9、10、11、12月采集菲律宾蛤仔(Ruditapes philippinarum)养殖池塘贝类区域(有贝区)和对照区域(无贝区)的沉积物表层样品,进行泥浆培养实验,利用氮稳定同位素示踪技术检测其反硝化和厌氧氨氧化反应速率,并分析了其与间隙水理化参数的相关性。结果显示,菲律宾蛤仔养殖池塘有贝区10月和11月样品检测到厌氧氨氧化反应,并有反硝化—厌氧氨氧化耦合反应;有贝区9—12月沉积物反硝化反应速率均高于无贝区,有贝区9月的反硝化反应速率最高(0.005 8 μmol/kg·h);水体温度与沉积物反硝化反应速率呈极显著正相关(P<0.01),氨氮(NH4+-N)浓度与厌氧氨氧化反应速率呈极显著正相关(P<0.01)。研究表明,海水池塘养殖生态系统中也存在厌氧氨氧化过程,养殖菲律宾蛤仔等埋栖型贝类有利于池塘沉积物/水界面的反硝化和厌氧氨氧化反应,有效地促进池塘沉积物脱氮过程,研究结果不仅丰富了海水养殖生态系统氮循环理论,也为开展尾水生物净化工作提供了新思路。     

硫铁矿人工湿地对微污染水源的水质净化效果

为进一步提升人工湿地在微污染水源条件下的同步脱氮除磷能力,以硫铁矿作为湿地填料设计构建了人工湿地装置,并采用挂膜法对硫铁矿进行硫自养型反硝化细菌表面负载,在此基础上研究硫铁矿人工湿地对水体中污染物的去除规律和去除机理,并通过高通量基因测序技术分析硫铁矿表面微生物的群落结构。结果显示,从UASB活性污泥中筛选出的硫自养型反硝化菌活性最高,脱氮效果最好;在微污染水源条件下,硫铁矿潜流人工湿地具有较好的同步脱氮除磷能力,在水力停留时间为60 h条件下,其对水体中的化学需氧量(COD_Cr)、氨氮(NH₃-N)、硝态氮(NO₃-N)、总氮(TN)、总磷(TP)的平均去除率分别达到53.5%、60.9%、67.2%、49.2%、46.3%;矿石表面发现菌群群落达到13门以上,变形菌门(Proteobacteria)为矿石表面最为优势的功能微生物菌群,相对丰度比例占45%左右,硫杆菌属(Thiobacillus)为自养反硝化脱氮的主要功能菌属。研究表明,采用硫铁矿作为填料可显著提高人工湿地的脱氮除磷效果,对微污染水体有较好的水质净化效果,以硫源作为反硝化过程的电子供体可以提高低碳源条件下系统的反硝化效果。     

淡水养殖环境中氨氧化微生物的变化分析

伴随着当前阶段水产养殖业的快速发展,目前水体氮素污染越来越严重,硝化微生物在实际水产养殖环境中氮循环中作用日益显著,据相关资料显示当前关于淡水养殖环境当中氨氧化微生物的研究主要在AOB方面,缺乏对AOA与anammox菌方面的研究,但是该方面的实际情况对淡水环境中氮素循环规律帮助较大,因此本文就针对淡水养殖环境中氨氧化微生物变化进行透彻分析,希望可以给相关人士提供帮助。     

常用渔药及水体pH对生物质炭填料系统硝化作用和微生物群落结构的影响

生物质炭膜架作为一种新型填料,具有较高的单位比表面积,利于脱氮微生物群落的附着,净化污水能力较强,在未来人工湿地的运用中具有广阔前景。然而,水产养殖过程中的环境变化和渔药的使用,是否会妨碍人工湿地中填料作用的充分发挥尚未明确。为研究外界因素对生物质炭膜架除污能力的影响,设置了不同pH（E1：6.5、E2：7.5和E3：8.5）和常用渔药（F1：氟苯尼考,6 mg/L;F2：土霉素,20 mg/L）处理组,研究生物质炭填料系统降氨氮效率及其附着生物膜微生物群落结构的变化。结果表明：（1）实验组与对照组中,脱氮微生物硝化螺旋菌门（Nitrospirae）相对丰度均为最高;（2）E1、E2、E3组降氨氮速率分别为0.247、0.249、0.305 mg/(L·h),均低于对照组（pH=8.2）：0.323 mg/(L·h);低pH条件下硝化螺旋菌的相对含量略有降低,而脱氮硫杆菌相对含量没有显著差异。（3）F1、F2组降氨氮速率一致,均为0.172 mg/(L·h),低于对照组0.323 mg/(L·h);与对照组相比,实验组硝化螺旋杆菌与脱氮硫杆菌相对含量无显著变化,推测氟苯尼考和土霉素抑制了菌的活性,致使氨氮降解速率下降。综上,弱碱性水体有助于提高生物质炭填料净化水质能力,而氟苯尼考或土霉素的使用会影响生物膜上脱氮微生物的群落丰度和活力并抑制降氨氮能力。因此,使用抗生素类渔药治疗时,应配合其它水质调节措施来控制养殖水体的氨氮含量,保证养殖对象安全,最大化发挥生物质填料的净化养殖尾水效果。     

低温硝化细菌培养装置的设计

低温硝化细菌培养装置的设计研究,利用低温硝化细菌的硝化和反硝化过程,使养殖水体中的有毒物质氨氮转化为氮气并从水体中释放出来,养殖水体得到充分净化可以循环使用,达到节约水资源和水处理费用的目的,具有结构简单、自动控制的功能,有利于封闭循环水产养殖业向健康方向发展,促进低温硝化细菌的发展进程。     

池塘封闭循环水养殖废水脱氮的试验研究

确定封闭循环水养殖池塘系统对养殖水体的脱氮能力.循环净水系统主要有生物合成固氮、污泥吸附分离脱氮、光化学脱氮、微生物脱氮、物理脱氮等环节,采用海洋监测国家标准方法对系统中的南美白对虾(Penaeus vannamei)养殖水体进行跟踪监测.结果表明:系统对养殖水体中硝酸盐氮、亚硝酸盐氮和氨氮的去除率分别为10.37%～27.35%、22.45%～44.74%和22.00%～79.53%,脱氮解毒效果较好.     

养殖水体氨氮超标的危害及菌藻联合调控技术

随着淡水养殖集约化规模的扩大,水体氨氮的控制成为水质控制的关键。本文由水体的氮循环过程阐述了养殖水体氨氮积累的成因及危害,简单介绍了利用生物控制水体氨氮方法,并提出了菌藻联合调控新技术。一、水体的氮素循环构成氮循环的主要环节是:生物体内有机氮的合成、     

3种常见水产养殖尾水处理技术的研究进展

随着我国水产养殖业的迅速发展,养殖尾水排放问题日益凸显。大量的养殖尾水若未能得到科学处理,会严重污染周围水环境,造成生态环境恶化,最终也会影响水产养殖业的健康发展。文章介绍了物理、化学和生物处理等3种常见水产养殖尾水处理技术,并分类叙述了水产养殖尾水处理技术的进展情况,可为水产养殖尾水处理提供参考。     

电絮凝技术在海水养殖尾水处理中的研究应用

随着水产养殖业的迅速发展,养殖尾水带来的环境问题日益引起广泛重视。电絮凝作为一种绿色环保型水处理技术,由于其操作简单、污染物去除效率高、设备占地面积小等优点备受关注。该文从电絮凝技术的研究进展、净水机理、影响因素及其在海水养殖中的应用展开论述,介绍了电絮凝技术在除藻、去除浊度和化学需氧量(COD)、脱氮除磷、杀菌消毒及与其他水处理技术的耦合应用,还介绍了电絮凝技术的能耗计算、氢气回收利用及面临的挑战。电絮凝水处理技术应用前景广阔,随着设备及工艺的不断完善,其在海水养殖尾水处理中的实际应用将不断扩大。     

Bacterial communities and predicted nitrogen metabolism of heterotrophic‐ and probiotic‐based biofilms used for super‐intensive indoor shrimp culture

Biofilm‐based aquaculture systems constitute a promising alternative for intensive shrimp rearing. Microorganisms forming biofilms can recycle the nitrogen compounds the production units improving the water quality while using zero or limited water exchange. This study aimed to compare the taxonomic profiles and the predicted functions related to the transformation of nitrogenous compounds between a heterotrophic‐ (HtB) and a probiotic biofilm (PrB), and the effect of these on the water quality and the productive response of cultured shrimp. Libraries of the 16S‐rRNA gene (V3‐V4 region) were prepared and sequenced to be used as a taxonomic biomarker. Analysis of metagenomic datasets revelated that genera Halomonas, Planctomycetes and Rhodopirellula were the most abundant genera in HtB; meanwhile, Bacillus, Halobacillus and Flavobacterium dominated in PrB. Regarding nitrogen metabolism, the proportion of genes encoding enzymes catalyzing the six pathways shaping the nitrogen metabolism showed differences between biofilms, which could also explain the difference in water quality between treatments. Concerning the productive response of shrimp, no significant differences were detected except for survival, which was higher in PrB. Finally, the results suggest that biofilms harbour functions for nitrogen metabolism, including dissimilatory nitrate reduction, assimilatory nitrate reduction, denitrification, nitrification, nitrogen fixation and anammox; however, the balance of these functional capabilities seems to be relevant to maintain water quality.     

一种自行研制的养殖水原位净化装置的应用效果试验

基于硝化细菌、聚磷菌等微生物种群分布于自然水体中,且喜欢吸附在固体表面形成生物膜,吸收水中氨氮、亚硝酸盐氮、磷等营养成分进行繁殖和生长的生物学原理,研制了一个由支架浮力系统、微生物附着基、上升流系统、锁磷区和光伏发电系统5部分组成的圆柱形(半径75 cm、高100 cm)养殖水原位净化装置。试验结果显示:生物膜建成后,装置在1 mg/L、3 mg/L和5 mg/L氨氮质量浓度组的淡水(水温22~25℃)和海水(水温27~31℃)中,日消减氨氮量分别为304.587 g、283.748 g、314.753 g和247.274 g、261.756 g、282.721 g,日消减淡水和海水中总磷量分别为0.485 g、0.427 g、0.462 g和0.566 g、0.595 g、0.493 g,显示出较强的氨氮和总磷的消减能力。日氨氮消减量差异性,淡水3个质量浓度组间不显著(P>0.05),海水3个质量浓度组间显著(P<0.05)。日总磷消减量差异性,淡水3个质量浓度组间、海水3个质量浓度组间均不显著(P>0.05)。该装置具有较强的氨氮和磷的消减能力和使用方法简单、运行成本低等特点,可在水产养殖尾水净化处理中推广使用。     

循环海水养殖中生物滤器生物膜研究现状与分析

综述了循环海水养殖中生物滤器生物膜的研究进展,包括生物膜的形成、结构、原理、生物多样性以及功能,重点阐述生物膜的微生物学特征,介绍微生物生态学方法,特别是分子生态学方法在生物膜研究中的应用及其在生物膜微生物群落结构与功能研究的最新成果.     

不同鱼类和采样时间的养殖池塘环境微生物群落研究

微生物群落是养殖池塘生态系统的重要组成部分,了解环境微生物群落结构和功能,可有针对性地进行养殖环境微生态调控。在不同季节采集尼罗罗非鱼（Oreochromis niloticus）和斑点叉尾鮰（Ictalurus punctatus）池塘水样,分析硝酸盐氮(NO3-N)、亚硝酸盐氮(NO2-N)、氨氮(NH4-N)、总氮(TN)和总磷(TP)等理化指标,利用Biolog-Eco微平板技术分析水体中微生物对各类碳源代谢的平均颜色变化率,利用高通量测序技术分析其菌群结构。结果表明,1月淡水养殖池塘水质和菌群结构不同于其他采样时间,养殖鱼类种类对池塘理化指标和微生物菌群结构影响不大。不同采样时间的池塘理化指标差异显著,同一采样时间不同养殖鱼类池塘的理化指标之间无显著差异。其中,1月尼罗罗非鱼池塘中的NH4-N含量高于其他月份,且显著高于4月和7月（P<0.05）;1月TP含量显著高于4月、7月和10月（P<0.05）。1月斑点叉尾鮰池塘的TP和NO3-N含量显著高于其他3个月份（P<0.05）。Biolog-Eco微平板技术检测到尼罗罗非鱼和斑点叉尾鮰池塘中的微生物群落对碳...     

Bacterial diversity studied by next‐generation sequencing in a mature phototrophic Navicula sp‐based biofilm promoted into a shrimp culture system

The bacterial diversity of a phototrophic biofilm used as nutrient‐recycler into a shrimp aquaculture system and as direct food‐source for shrimp was studied by next‐generation sequencing, considering the 16S rDNA and metagenomics sequence classification using exact alignments. Biofilm was promoted by the modification of cabon:nitrogen ratio and by the addition of the diatom Navicula sp. as promoter. Results revealed a wide diversity of bacteria thriving into the biofilm; most of the bacteria detected in the biofilm belonged to the Proteobacteria (47%), Chlamydiae/Verrucomicrobia (11%), Bacteriodetes (8%), Planctomycetes (5%) Phylum. Species involved in the decomposition of organic matter, nitrogenous‐ and sulfurous metabolites were detected; moreover, filamentous species known as biomass‐bulking enhancers and producers of adhesin‐like compounds were also detected. Surprising results were also obtained by detecting both, strictly anaerobic and aerobic bacteria involved into the metabolism of nitrogenous compounds. Other species not belonging to the marine environment were also detected, but their role is unclear. Finally, the detection of most of these species may constitute a first case report for a phototrophic biofilm. The results suggest an important role of bacteria in this type of biofilm and a complex microbial‐interaction network.     

复合微生物制剂在日本鳗鲡土池精养中的应用

本研究开展了对日本鳗鲡(Anguilla japonica) 精养殖土池,定期泼洒施用一种复合微生物制剂（Freshplus净水剂）的对比试验,定期监测了处理组和对照组池塘的水温、pH、溶氧、氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮、COD、碱度等水质指标,并分析对比了鳗鱼养殖效果。结果表明：Freshplus净水剂的施用能显著降低鳗鱼土池水体氨氮浓度60.5% (p＜0.05)、显著提高鳗鱼生长速度33.0% (p＜0.05),降低饲料系数9.6% (p＜0.1)。     

上海市青浦区水产养殖尾水治理建设概述

为了减少水产养殖发展对水产生态环境的影响，并结合上海市青浦区水产养殖绿色发展产业升级实际，从水产养殖尾水治理项目建设的背景、方案、实施、结果、经验及问题等六个方面介绍了青浦区水产养殖尾水治理建设工作。     

不同浓度臭氧对循环水养殖系统生物膜活性及其净化效能的影响

本文通过在循环水养殖系统中添加不同浓度的臭氧,研究其对循环水养殖系统生物膜活性及其净化效能的影响.结果显示,当氧化还原电位(ORP)小于450 mV时,氨氮的去除率随着臭氧浓度升高而升高,最高去除率达39.9％,亚硝酸盐氮的平均去除率为28.2％,生物膜菌群的平均存活率为88.1％,生物膜对养殖水体氨氮和亚硝酸盐氮的处理效果良好;当氧化还原电位为500 mV时,经过臭氧24 h处理,氨氮和亚硝酸盐氮的去除率分别由36.5％、28.1％降到12.2％、8.4％,而臭氧4h处理后,生物膜对氨氮和亚硝酸盐氮的去除率分别由47.5％、32.1％降到5.0％、3.3％,水处理效果明显下降,生物膜菌群存活率由88.1％降到31.5％.由此可见臭氧添加浓度对生物膜及净化效能有重大影响.综合试验结果和分析评估,建议封闭循环水养殖系统的臭氧添加量以控制生物滤池内的氧化还原电位低于400 mV为宜,可保证循环水系统的安全性和经济性.