枯草芽孢桿菌與腐植酸鈉合劑凈水效果的研究

趙銘武，劉青（.太原市魚種場，山西　太原　03005；.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，山西　太谷　03080）

枯草芽孢桿菌與腐植酸鈉合劑凈水效果的研究

趙銘武1，劉青2
（1.太原市魚種場，山西太原030025；2.山西農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，山西太谷030801）

養(yǎng)殖水體中高含量氨氮和亞硝酸鹽對水產(chǎn)動物有害。試驗通過不同配比腐植酸鈉與枯草芽孢桿菌（Bacillus subtili）混合劑處理模擬養(yǎng)殖污水，結(jié)果表明養(yǎng)殖水體投入10 mg/L腐植酸鈉與1.2×103cfu/mL枯草芽孢桿菌混合劑對水體中氨氮和亞硝酸鹽的處理效果較好。

三環(huán)唑；黃鱔；急性毒性；半致死濃度

doi：10.3969/j.issn.1004-2091.2016.04.005

隨著我國養(yǎng)殖品種的不斷增加、養(yǎng)殖面積不斷擴(kuò)大，高密度、工廠化、集約化養(yǎng)殖模式的建立和推廣［1］，養(yǎng)殖生產(chǎn)與水生態(tài)環(huán)境的矛盾也日益突出，水產(chǎn)養(yǎng)殖對周邊水域環(huán)境產(chǎn)生了較大壓力［2］。水體富營養(yǎng)化以及有害微生物過量繁殖，導(dǎo)致養(yǎng)殖生態(tài)失衡，影響魚類健康［3］。因水體惡化引起養(yǎng)殖水產(chǎn)動物患病的概率不斷增大，成為制約池塘養(yǎng)殖可持續(xù)發(fā)展的重要因素之一。

利用吸附劑吸附水體中的有害物質(zhì)具有無二次污染，無毒副作用，安全可靠等優(yōu)點，是當(dāng)前研究開發(fā)的熱點之一。腐植酸在自然界中主要是以腐植酸鹽的形式存在，具有多種活性官能團(tuán)和較大表面積，是一種環(huán)保型吸附劑，該物質(zhì)具有很高的反應(yīng)活性，能與環(huán)境中的金屬離子，氧化物，氫氧化物，有機(jī)質(zhì)，有毒活性污染物等發(fā)生相互作用［4］，尤其是它能與各種肥料（尤其是氮）形成螯合物或絡(luò)合物，進(jìn)行離子交換和物理吸附等，從而使水體中的氨氮、亞硝酸鹽的含量降低［5］。芽孢桿菌作為一種有益微生物可將水體中的有機(jī)物分解為小分子的有機(jī)酸、氨基酸等物質(zhì)，是水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中最有效的水質(zhì)凈化菌種之一［6-8］。該研究以腐植酸鈉為主要成分的水處理劑，通過添加增效劑和一定比例具有凈水功能的芽孢桿菌，以期達(dá)到從物理、化學(xué)和生物三方面對水體中的氨氮、亞硝酸鹽等有害因子進(jìn)行凈化處理的效果。

1　材料與方法

1.1實驗材料與設(shè)備

1.1.1實驗材料腐植酸鈉為經(jīng)加熱烘干的商品腐植酸鈉，芽孢桿菌為本實驗室分離的具有凈水功能的枯草芽孢桿菌。

實驗室配制的酒石酸鉀鈉溶液、納氏試劑、磺胺溶液、鹽酸萘乙二胺溶液以及配制模擬養(yǎng)殖廢水所用的試劑均為分析純，模擬養(yǎng)殖廢水用水為靜置晾曬1周的潔凈自來水。

1.1.2實驗設(shè)備實驗容器為：方形半透明塑料水箱，總?cè)莘e60 L，使用前均消毒處理。

玻璃恒溫加熱器調(diào)控水溫溫度保持在28±1℃。分光光度計：優(yōu)尼科UV-2350紫外可見分光光度計；常規(guī)試驗玻璃器皿等。

1.2實驗方法

1.2.1模擬養(yǎng)殖廢水樣的配制選取7個水箱，分別注入20 L水，分別取預(yù)先配制的亞硝酸鈉（NaNO2）溶液（0.01428 mol/L）和氯化銨（NH4Cl）溶液（0.0857 mol/L）各20 mL加入到7個水箱中，最終試驗箱中水的氨氮質(zhì)量濃度為1.2 mg/L，亞硝酸態(tài)氮質(zhì)量濃度為0.2 mg/L。

1.2.2腐植酸鈉和芽孢桿菌配比將水箱依次編號，然后分別在1～6號水箱中加入腐植酸鈉（mg）與滅菌生理鹽水菌懸液（2.4×106cfu/mL）混合劑：100 mg+0.5 mL，100 mg+1.0 mL，100 mg+1.5 mL，200 mg+0.5 mL，200 mg+1.0 mL，200 mg+1.5 mL，7號水箱作為空白對照。在各水箱中放入玻璃恒溫加熱器將溫度控制在（28±0.5）℃。

1.2.3水質(zhì)測定方法試驗重復(fù)3次，取平均值。每個重復(fù)試驗時，每2 d對水樣進(jìn)行1次測量，并在每次測定前用無氨蒸餾水補(bǔ)足保證水箱中的水的體積為20 L，測定前對取得的水樣進(jìn)行沉淀、過濾，并適當(dāng)稀釋，其方法參照《養(yǎng)殖水環(huán)境保護(hù)試驗》［9］，采用納氏試劑光度法對氨氮進(jìn)行測定，以N-（1-萘基）-乙二胺光度法測定試驗水樣亞硝酸鹽。

2　試驗結(jié)果

2.1各組水體氨氮含量變化

每2 d測1次各組水箱中水體氨氮濃度變化，見圖1。

2.2各組水體亞硝酸態(tài)氮含量變化

每2 d測1次各組水箱中亞硝酸態(tài)濃度變化的結(jié)果，見圖2。

水體投入不同配比的混合制劑均能起到一定的凈水作用，不過凈水作用速度和過程仍有一定差異。通過圖1和圖2可知添加較多的枯草芽孢桿菌可加快氨氮降解與轉(zhuǎn)化速度，但也會造成一定的亞硝酸鹽積累導(dǎo)致亞硝酸鹽含量的升高，雖最終能夠降解，但高亞硝酸鹽的脅迫可能會導(dǎo)致養(yǎng)殖水產(chǎn)動物不適甚至中毒。

2.3各組水體溶解氧含量變化

各處理組水體溶解氧含量相對對照組和各自起始溶氧含量降低，具體變化見表1。

圖1　各組水體氨態(tài)氮含量變化

圖2　各組水體亞硝酸態(tài)氮含量變化

表1　各組水體溶解氧含量變化　mg/L

2.4各組水體pH值變化

各組水體pH值比起始pH略高，但試驗期間變化幅度不大，相對穩(wěn)定，除2#和3#組合的pH從8.0至次日全部升至8.2，其余各組在投入樣品組合后第2天的pH均為8.1。至實驗結(jié)束，各水組均未有其他變化。

3　結(jié)果分析與討論

水體惡化的主要原因是當(dāng)養(yǎng)殖池中殘餌和生物排泄量超過了池塘的自然分解能力，有機(jī)物不能完全分解而沉積池底，池水中厭氧分解層不斷增厚，使池水趨于富營養(yǎng)化，從而造成有害物質(zhì)氨氮、亞硝酸鹽等物質(zhì)的積累［10-11］，水體的氨氮含量過高不僅會阻礙水生生物體內(nèi)的氨氮向外排放，而且會使水生生物代謝減少或停滯，損害包括鰓在內(nèi)的一些重要器官，抑制其生長，甚至死亡［12］。同時水體中的高亞硝酸鹽則會使水生生物正常的血紅蛋白發(fā)生氧化，輸氧功能受到影響，組織缺氧從而導(dǎo)致魚蝦抵抗力下降，是引起魚蝦病害的主要因子［9］。因此在水產(chǎn)養(yǎng)殖過程中，控制好水體中氨氮、亞硝酸鹽的含量是一項至關(guān)重要的工作。

使用化學(xué)方法處理時化學(xué)藥劑費(fèi)用較高，并且殘留金屬離子濃度較高，使出水色度增加，超標(biāo)的金屬離子濃度可能還會對養(yǎng)殖的水生生物產(chǎn)生慢性毒害作用，容易產(chǎn)生二次污染［13］。而使用試驗配制的復(fù)合制劑凈化水質(zhì)較理想，不易發(fā)生二次污染。此外，腐植酸鹽既是環(huán)保型吸附劑也在養(yǎng)殖中作為飼料添加劑，還在農(nóng)業(yè)種植生產(chǎn)中作為肥料使用［14］。因此，在對養(yǎng)殖水體進(jìn)行處理時不僅無污染，還可以提高養(yǎng)殖動物的免疫力和飼料轉(zhuǎn)化率［15］。而芽孢桿菌，例如枯草芽孢桿制劑能有效地對養(yǎng)殖環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，分解有害物質(zhì)，凈化、穩(wěn)定水質(zhì)，降低了發(fā)病概率也就減少了抗生素等藥品的使用劑量和頻度［16］，有利于食品安全并提高水產(chǎn)品質(zhì)量?？莶菅挎邨U菌等益生菌除維護(hù)養(yǎng)殖環(huán)境外，還有促進(jìn)水產(chǎn)動物消化、調(diào)節(jié)機(jī)體免疫力和增強(qiáng)抗病力的作用［11］。腐植酸鈉和芽孢桿菌混合劑可應(yīng)用于飼料添加投喂水產(chǎn)動物，能隨排泄物進(jìn)入水體，能減少糞便污染，起到持續(xù)凈水作用。該混合劑將可起到在水生動物腸道內(nèi)環(huán)境調(diào)節(jié)和外界水環(huán)境調(diào)節(jié)的雙重作用。

腐植酸鈉處理對于氨氮的吸附作用使氨氮在前期快速降低，其添加量對水體中可檢測的氨氮量影響明顯，隨后的持續(xù)下降應(yīng)為枯草芽孢桿菌對氨氮分解作用。適量添加二者使氨氮下降明顯，亞硝酸鹽積累較少，降解速度快且反彈小，而空白對照組氨氮亞硝酸鹽基本保持差別不大的水平。從本實驗所測得的數(shù)值可知，所選用的腐植酸鈉和芽孢桿菌混合劑對養(yǎng)殖水體具有良好的凈化作用，既有短期快速降低氨氮、亞硝酸鹽的作用，又具有長效穩(wěn)定水質(zhì)作用。二者混合后，腐植酸鈉為芽孢桿菌繁殖提供了較大的基質(zhì)和穩(wěn)定的局部環(huán)境，腐植酸鈉吸附固定的氨氮、亞硝酸鹽被芽孢桿菌就近利用，提高了局部濃度，促進(jìn)了菌體生長和凈化氨氮、亞硝酸鹽等污染的速度和效率。相關(guān)報道表明，1%～5%固態(tài)培養(yǎng)條件下腐植酸鈉可促進(jìn)菌株的生長［17］，也有研究發(fā)現(xiàn)液態(tài)培養(yǎng)條件下，上述濃度的腐植酸鈉可降低植物乳桿菌的活菌數(shù)，但可提前6 h達(dá)到生長最高點［18］，實驗中腐植酸鈉投入水體最佳濃度僅為0.01%，不會對投入的菌體起到抑制作用，先進(jìn)行菌液噴霧拌和腐植酸鈉后再稀釋使用方法可行。

根據(jù)實驗結(jié)果提示：腐植酸鈉和芽孢桿菌懸液配比為5#（200 mg+1.0 mL）時凈水效果最佳，此時水中兩者添加濃度為（10 mg/L+1.2×103cfu/mL）。使用時應(yīng)注意水體適當(dāng)增氧，前期監(jiān)控亞硝酸鹽含量變化，以免影響水產(chǎn)動物攝食與生長。水產(chǎn)動物內(nèi)服該混合制劑的作用有待進(jìn)一步研究，用益生菌和腐植酸鈉混合制成的復(fù)合制劑可為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)提供一條安全可行的環(huán)境調(diào)控途徑。

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Research on the effect of water purification by Bacillus subtili probiotics and sodium humate mixture

Zhao Mingwu1，Liu Qing2
（1.Fish hatchery of Taiyuan，Taiyuan 030025，China；2.College of Animal Science and Veterinary Medicine，Shanxi Agricultural University，Taigu 030801，China）

High level ammonia and nitrite is harm to aquatic animal.The mimetic waste aquaculture water test was treated by adding different matching sodium humate and Bacillus subtili mixture.The results indicated that the concentration of 10 mg/L sodium humate and 1.2×103cfu/mL Bacillus subtilis mixture adding into the aquateic waste water was the best group，and the mixture was the optimal one to reduceing the concentration of ammonia nitrogen and nitrite nitrogen in waste water.

ammonia nitrogen；nitrite nitrogen；sodium humate；Bacillus subtilis；water purification.

S948

A

1004-2091（2016）04-0023-04

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)育種基金項目（20132-22）；山西省科學(xué)技術(shù)發(fā)展計劃項目（20130311028-5）；山西農(nóng)業(yè)大學(xué)橫向課題項目（2013HX86，2013HX102）

趙銘武（1983-），男，助理工程師.E-mail:462815428@qq.com

劉青（1980-），男，博士，講師，研究方向：水產(chǎn)動物健康養(yǎng)殖與病害防治研究.E-mail:liuqing_sxau@126.com

（2015-10-12）