溫度、光照強度和鹽度對近海養(yǎng)殖水體硝化作用的影響

蔡真珍，鄭盛華，王　憲

(1.廈門海洋職業(yè)技術學院，福建 廈門 361002；2.福建省水產(chǎn)研究所，福建 廈門 361013；

3.廈門大學海洋與地球學院，福建 廈門 361005)

?

溫度、光照強度和鹽度對近海養(yǎng)殖水體硝化作用的影響

蔡真珍1，鄭盛華2，王憲3

(1.廈門海洋職業(yè)技術學院，福建 廈門 361002；2.福建省水產(chǎn)研究所，福建 廈門 361013；

3.廈門大學海洋與地球學院，福建 廈門 361005)

[摘要]采集近海養(yǎng)殖水體，在實驗室進行不同溫度、光照強度、鹽度的模擬培養(yǎng)，考察環(huán)境因子對硝化作用的影響.結果表明：在15.0~29.0 ℃范圍內，養(yǎng)殖水體溫度越高，硝化作用進行得越快、越完全；黑暗和自然光條件對硝化作用影響不大，而4500 lx下則明顯被吸收；鹽度18的養(yǎng)殖水體對亞硝化有抑制現(xiàn)象，但硝化作用仍進行得較完全；在鹽度36下的硝化作用受到一定程度的抑制.

[關鍵詞]溫度；光照強度；鹽度；近海；養(yǎng)殖；水體；硝化作用

0引言

當前，養(yǎng)殖水域環(huán)境污染的加重限制了水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，硝化作用是近海養(yǎng)殖系統(tǒng)中氨氮污染治理的有效途徑，而文獻中對其影響因素的深入研究報道較少.本文通過在不同溫度、光照強度、鹽度下的實驗室模擬培養(yǎng)，探討環(huán)境因子對近海養(yǎng)殖水體硝化作用的影響，以期為近海養(yǎng)殖海域生態(tài)系統(tǒng)的改善提供理論研究基礎.

1材料與方法

1.1　儀器與試劑

S-10E鹽度折射計(日本ATAGO公司)；GXZ-260C智能光照培養(yǎng)箱(寧波江南儀器廠)；M-104充氧泵(馬來西亞KWZONE公司)；Spectrum 722可見分光光度計、752型紫外光柵分光光度計(上海精密科學儀器有限公司).

NaNO2、磺胺、濃鹽酸、鹽酸萘乙二胺、KNO3、CdCl2、NH4Cl、K2S2O3、KBrO3、KBr、鋅卷均為分析純；NaCl、MgSO4·7H2O、NaOH均為優(yōu)級純.

1.2　實驗方法

在其他環(huán)境參數(shù)不變的情況下，溫度梯度的設置為15.0，22.0，29.0 ℃； 光照強度梯度的設置為黑暗、自然光照(12h∶12h)、4500lx； 鹽度梯度的設置為18，27，36.

2結果

2.1　溫度對硝化作用的影響

2.1.1不同溫度下無機氮的變化趨勢

2.1.2不同溫度下的硝態(tài)氮占比

如圖2所示，經(jīng)計算得到，硝化初始時水體中硝態(tài)氮占總無機氮的比例為68.61%，在硝化結束后，15.0 ℃、22.0 ℃、29.0 ℃下硝態(tài)氮占比分別為93.17%、97.35%、99.22%.

2.2　光照強度對硝化作用的影響

2.2.1不同光照強度下無機氮的變化趨勢

2.2.2不同光照強度下的硝態(tài)氮占比

2.3　鹽度對硝化作用的影響

2.3.1不同鹽度下無機氮的變化趨勢

2.3.2不同鹽度下的硝態(tài)氮占比

經(jīng)計算得(見圖6)，在鹽度18、27、36下硝態(tài)氨在總無機氮中的占比分別為99.38%、99.39%、97.92%(硝化初始時為67.93%)，硝化作用均進行得較完全，且鹽度36的水體硝態(tài)氮占比為3種鹽度中最低.

3討論

1)溫度是影響微生物生長代謝的重要環(huán)境因子之一，直接影響微生物對物質的吸收和利用.對于硝化作用而言，溫度可能會影響硝化細菌的活性，從而對反應造成影響.王淑瑩等[8]報道，在不同溫度(10，15，20，25，30 ℃)下，隨著溫度升高，污泥中的硝化速率加快.周玲玲等[9]的研究表明，在生物膜培養(yǎng)反應器模擬給水管網(wǎng)系統(tǒng)中，30 ℃時硝化作用顯著而15 ℃時不明顯.徐敏等[10]指出，海洋硝化細菌在20~35 ℃時對氨氮的去除率均較高，但在40 ℃時去除效果較差.WangLing等[11]的研究指出，人工濕地里的硝化細菌對四季溫度有較強的適應性.FontenotQ.等[12]的研究指出，廢水中硝化作用的最適溫度是22~37 ℃.YooH.等[13]的研究表明，亞硝化反應的最佳溫度是22~27 ℃，或至少不能低于15 ℃.

4結論

1)在15.0~29.0 ℃的范圍內，溫度升高對近海養(yǎng)殖水體的硝化作用有明顯的促進作用.

3)鹽度在18~36的范圍內，鹽度18對近海養(yǎng)殖水體的亞硝化階段有抑制，但對硝化作用的反應完全程度無影響；而在鹽度36下的硝化作用則受到一定程度的抑制.

[參考文獻]

[1]張衛(wèi)強,朱英.養(yǎng)殖水體中氨氮的危害及其檢測方法研究進展[J].環(huán)境衛(wèi)生學雜志,2012,2(6):324-327.

[2]LU S M,LIAO M J,XIE C X.Removing ammonium from aquaculture ponds using suspended biocarrier-immobilized ammonia-oxidizing microorganisms[J].Annals of Microbiology,2015,65(4):2041-2046.

[3]JAMES J P,MARTIN T A.Nitrification in the water column and sediment of a hypereutrophic lake and adjoining river system[J].Water Research，2000,34(4):1247-1254.

[4]WANG C,ZHAI W Y,YIN W,et al.The limiting role of oxygen penetration in sediment nitrification[J].Environmental Science and Pollution Research,2015,22(14):10910-10918.

[5]徐繼榮,王友紹,殷建平,等.大亞灣海域沉積物中的硝化與反硝化作用[J].海洋與湖沼,2007,38(3):206-211.

[6]陳國元.NH3-N濃度對太湖竺山灣水體及沉積物中硝化作用的影響[J].水生態(tài)學雜志,2012,33(2):55-60.

[7]中華人民共和國國家質量監(jiān)督檢驗檢疫總局，中國國家標準管理委員會.海洋監(jiān)測規(guī)范：GB 17378.4—2007[S].

[8]王淑瑩,劉旭,吳蕾.溫度和游離氨對顆粒與絮狀污泥硝化性能影響的對比研究[J].北京工業(yè)大學學報,2013,39(2):297-303.

[9]周玲玲,張永吉,宋正國,等.pH和溫度對氯胺消毒給水管網(wǎng)硝化作用的影響[J].環(huán)境科學,2011,32(6):1627-1631.

[10]徐敏,牛越,昌晶,等.幾種理化因子對海洋硝化細菌去除氨氮效果的影響[J].微生物學雜志,2007,2(5):65-69.

[11]WANG L,LI T.Effects of seasonal temperature variation on nitrification,anammox process,and bacteria involved in a pilot-scale constructed wetland[J].Environmental Science and Pollution Research,2015,22(5):3774-3783.

[12]FONTENOT Q,BONVILLAIN C,KILGEN M,et al.Effects of temperature,salinity,and carbon:nitrogen ratio on sequencing batch reactor treating shrimp aquaculture wastewater[J].Bioresource Research,2007,98(9):1700-1703.

[13]YOO H,AHN K H,LEE H J,et al.Nitrogen removal from synthetic wastewater by simultaneous nitrification and denitrification (SND) via nitrite in an intermittently-aerated reactor[J].Water Research,1999,33(1):145-154.

[14]方濤,賀心然,馮志華,等.光照對微藻在海水中吸收氮磷營養(yǎng)鹽的影響[J].淮海工學院學報(自然科學版),2012,21(2):80-83.

[15]操家順,單淇.光照強度對光能自養(yǎng)生物膜去除低污染水體中硝態(tài)氮的影響研究[J].環(huán)境污染與防治,2013,35(3):15-19.

[16]程麗巍,鄒定輝,鄭青松.光照和溫度對氮饑餓及飽和營養(yǎng)條件下石莼(Ulva lactuca)的硝態(tài)氮吸收動力學影響[J].生態(tài)學雜志,2010,29(5):939-944.

[17]ZHANG S,KIM T H,HAN T H,et al.Influence of light conditions of a mixture of red and blue light sources on nitrogen and phosphorus removal in advanced wastewater treatment using Scenedesmus dimorphus[J].Biotechnology and Bioprocess Engineering,2015,20(4):760-765.

[19]ENOKSSON V,FOGELQUIST E,FONSELIUS S.Nitrogen speciation and nitrification potential in the Skagerrak area during the SKAGEX IV experiment [J].Deep Sea Research I,1996,43:1029-1044.

[21]KRISHNAN K P,SINHA R K,RAJAN S.Pelagic nitrification and denitrification rates in an Arctic fjord during early spring[J].Annals of Microbiology,2014,64(1):365-376.

[22]LIPSCHULTZ F,WOFSY S C,FOX L E.The effects of light and nutrients on rates of ammonium transformation in a eutrophic river[J].Fox Marine Chemistry,1985,16(4):329-341.

[25]呂艷華,白潔,姜艷.黃河三角洲濕地硝化作用強度及影響因素研究[J].海洋湖沼通報,2008(2):61-66.

(責任編輯朱雪蓮英文審校劉靜雯)

Influence of Temperature,Illumination Intensity and Salinity onNitrification in Coastal Aquaculture WaterCAI Zhen-zhen1，ZHENG Sheng-hua2，WANG Xian3

(1.Xiamen Ocean Vocational College,Xiamen 361002,China;2.Fisheries Research Institute of Fujian,

Xiamen 361013,China;3.College of Ocean & Earth Science,Xiamen University,Xiamen 361005,China)

Abstract:The effects of temperature, illumination intensity and salinity on nitrification were investigated in laboratory condition.The results indicated that the nitrification rate and nitrate proportion increased during 15.0 ℃ to 29.0 ℃.There was no evident impact on the nitrification under the condition of dark and natural lighting, while, the intrate nitrogen was uptaken obviously at the light of 4500lx. It showed that the lower salinity of 18 had no influence on the nitrification,werase the higher salinity of 36 inhibited the nitrification to a certain degree in terms of nitrification rates and nitrate proportions.

Key words:temperature;illumination intensity;salinity;coastal;aquaculture water;nitrification

[中圖分類號]S 912

[文獻標志碼]A

[文章編號]1007-7405(2015)06-0407-07

[作者簡介]蔡真珍(1983—)，女，講師，碩士，從事海洋化學、環(huán)境化學研究,E-mail：ch117@126.com.

[基金項目]福建省省屬公益類科研院所基本科研專項(閩海漁科2013R001-8號)；福建省漁業(yè)“五新”科技推廣項目(閩海漁五新合同[2012]001號)

[收稿日期]2015-09-28[修回日期]2015-10-23