全 文 ：第 27卷　第 4期 海 洋 环 境 科 学 Vol.2 7 , No.4
2 0 0 8 年 8 月 MARINEENVIRONMENTALSCIENCE August2 0 0 8
细基江蓠繁枝变种(GracilarlatenuistipitataVar.liui)
与有益菌协同净化养殖废水趋势研究＊
李卓佳 ,罗勇胜 ,文国樑
(中国水产科学研究院南海水产研究所 ,广州 510300)
摘　要:对虾集约化养殖在产生巨大经济效益的同时 ,也由于其排出废水中含有机 N(P)等营养物而对近岸海域造成严重
污染。本试验在集约化对虾养殖池排水沟中进行 ,分别向排水沟废水中投入有益菌(光合细菌和芽孢杆菌)及细基江蓠繁枝
变种(GracilarlatenuistipitataVar.liui)形成 “菌 +菌 ”的细菌组和 “藻+菌 ”的混合组 ,比较研究 16h内排水沟废水中各营养
盐指标的变化趋势。结果表明 ,在 06:00到 22:00的时间里 ,随着水温的低—高—低变化和光照强度的弱—强—弱变化 ,投
放细基江蓠繁枝变种组 NH4-N, NO3-N, PO4-P等含量均呈现不同程度的先大幅下降 ,在 14:00达到相对低值之后又小幅上
升的过程;细菌(光合细菌和芽孢杆菌)组则只对 NO2-N和 CODMn有较好降解效果。同时发现细基江蓠繁枝变种在黑暗条
件下仍然可以吸收无机 N和无机 P等营养盐;但对水中 NO2 -N和有机质的降解作用不明显。
关键词:细基江蓠繁枝变种;光合细菌;芽孢杆菌;对虾养殖废水
中图分类号:O661;X714　　文献标识码:A　　文章编号:1007-6336(2008)04-0327-04
Studyontrendofpurificationofculturalwastewithsynergeticeffectof
GracilarlatenuistipitataVar.liuiandprobiotics
LIZhuo-jia, LUOYong-sheng, WENGuo-liang
　　(SouthChinaSeaResearchFisheriesInstitute, ChineseAcademyofFisherySciences, Guangzhou510300, China)
Abstract:TheintensiveshrimpculturehasbecomeanimportantindustryinChina.Thedissolvedinorganicnitrogen(phosphorus)
anddissolvedorganicnitrogen(hosphorus), whichdischargedfromtheaquacultureponds, arethemainpolutions.Therapiddevel-
opmentoftheintensiveshrimpculturehasarousedincreasingtheconcernoveritsimpactsonthewaterenvironmentinthecoastalwa-
ters.Reducingnegativeenvironmentalimpactsisakeytoensurehealthyandsustainabledevelopmentofthisindustry.Inrecentyears,
G.tenuistipitataVar.liuiandprobiotics(PSBandBacilussp.)areappliedtopurifytheaquicultureefluent.Intheway, theprobiotics
turnsthewastesinefluentintothenutritionofG.tenuistipitataVar.liui.Suchabalancedecosystemapproachprovidesthenutrient
bioremediationcapability.Theefluentnutriationvarietycurrentwasstudiedinthepaperwhenprobiotics(SBandBacilussp.)and
G.tenuistipitataVar.liuiwereputintorespectively.Threegroupswerebuiltthatwhicharethecontrolgroups, probioticsgroupsand
G.tenuistipitatagroups.(Consideringtheprobioticswhichhasbeenintheefluent, theprobioticsgroupsisprobiotics+probiotics,
theG.tenuistipitatagroupsis“G.tenuistipitata+probiotics”).Theexperimentwasconductedintheefluentditchfrom 06:00 to
22:00.Theresultshowthatwiththewatertemperatureandtheiluminationintensityfluctuatedlow-high-low, G.tenuistipitatagroups
madeNH4 -N, NO3 -N, PO4 -Preducedagreatextent, thenincreasealitleafterthelowestpoint14:00.Theprobioticscandegrade
NO2-NandCODMnonly.G.tenuistipitataVar.liuicanuptakethedisolvedinorganicnitrogenandphosphorusindark, butcannot
degradeNO2-NandCODMnefectively.
Keywords:GracilarlatenuistipitataVar.liui;PSB;Baciluslichenifirmis;shrimpefluent
　　工厂化 、集约化对虾养殖水体的 NH4-N, NO3-N等含
量较高 , 这些废水未经处理大量排放 , 对近岸水域产生严
重污染。近年来 , 国内外已有利用水生植物净化养殖废
水方面的研究报道 [ 1～ 3] 。细基江蓠繁枝变种(Gracilarla
＊ 收稿日期:2006-09-26,修订日期:2006-12-19
　基金项目:国家十五科技攻关项目 (2004BA526B0202);广东省重大科技专项(A30501001);广东省重大科技兴渔项目
(B200201A01)
　作者简介:李卓佳(1956-),女 ,广东揭阳人 ,研究员 ,主要从事养殖技术 ,养殖环境修复等研究 , E-mail:zhuojiali609@163.com
328　 海　洋　环　境　科　学 第 27卷
tenuistipitataVar.liui)属大型海生红藻 , 是鲍鱼的主要饲
料 , 同时还是生产琼脂的重要原料 [ 4] , 在南方沿海均有分
布。国内外对细基江蓠繁枝变种吸收 N、P效果及条件已
进行过研究 [ 5, 6] 。而光合细菌和芽孢杆菌作为水处理微
生态制剂同样受到人们的关注 , 其作用机理经过多年的
研究已经基本清楚。本文针对集约化对虾养殖场排水沟
废水富营养化 , 富含光合细菌和芽孢杆菌等有益菌的特
点 , 分别通过投放一定量的细基江蓠繁枝变种和有益菌
(光合细菌和芽孢杆菌), 观察其 16h内对水质的影响 ,研
究其变化趋势 , 为人工强化的 “菌藻协同”净水系统的方
案论证和工程设计提供必要的科学依据。
1　材料与方法
1.1　实验材料
实验菌种为荚膜红假单胞菌(Rhodopseudomonascap-
sulata),液体状 , 活菌数量为 5 ×108 /mL;地衣芽孢杆菌
(Bacilluslichenifirmis), 粉末状 ,活菌数量为 2×109 /g。两
种有益菌均由中国水产科学研究院南海水产研究所自行
分离 、筛选的菌株培养而成。
细基江蓠繁枝变种(GracilarlatenuistipitataVar.liui)
采自汕尾红海湾鲍鱼场 , 在室内暂养一周。暂养期水温
25 ～ 30℃,盐度 23 ～ 25, pH8.2±0.5,光照强度 1000lx,光
周期(L:D)为 10∶14。
所用废水取自红海湾对虾养殖场排水沟 , 盐度 20 ～
23, pH8.2±0.5。
1.2　实验方法
试验分为对照组 、细菌组和江蓠组 3个实验组 , 直接
将排水沟废水分装至 20 L圆桶(直径为 25 cm, 红色不透
明)中 ,每桶 6 L水样 , 实验设 2个平行 ,将桶浮于排水沟
中进行。
实验中细菌组细菌投放量为光合细菌 1.75 ×104 /
mL,芽孢杆菌 6.2×104 /mL。江蓠组江蓠投放量为 30 g/
L。前一天 23:00进行水样布置 , 第二天分别于 06:00、
10:00、14:00、18:00、 22:00时测定各项水质指标。 测定
指标有 CODMn、NH4-N、NO2-N、NO3-N、PO4-P、TN、TP, 并
每小时测定一次水温 。
1.3　水质测定方法
pH值采用 PHB-1便携式 pH计测定;盐度采用 ATA-
GO8603型盐度计测定;光照强度采用 JD-3型数字式照
度计测定;CODMn由碱性高锰酸钾法测定;NH4-N由次溴
酸盐氧化法测定;NO2-N由盐酸萘乙二胺分光光度法测
定;NO3-N由锌镉还原法测定;PO4-P由磷钼蓝分光光度
法测定;TN、TP采用文献 [ 7]的方法测定 [ 7] 。
2　结果与分析
2.1　各处理组对营养盐及 COD的降解效果
由图 1可知 , 06:00的时候 , 江蓠组的 NH4-N已经较
对照组浓度低 , 江蓠组为 0.110 mg/L, 而对照组为 0.210
mg/L。江蓠组在 10:00达到低值 0.011 mg/L, 相对去除
率达到 95.28%[ (NH4-N对照 -NH4-N混合 )/NH4-N对照 ] ,在
18:00的时候达到最低 0.003 mg/L, 只是在 22:00的时
候 , 上升为 0.102 mg/L,几乎达到 06:00时的水平。细菌
组则与对照组水平相当 , 并都呈现出 “Z”的形状。两组的
两个低值均出现在 06:00和 18:00, 两个高值均出现在
10:00和 22:00。
图 1　各处理组对 NH
4
-N的降解效果
Fig.1degradationeffectcurrentofdiferencetreatmentgroups
forNH4-N
由图 2可知 , 细菌组 NO2-N走势比较平稳 , 一直维持
在较低的水平(基本上小于 0.01 mg/L);对照组则在
14:00之后突然升高 , 18:00和 22:00时分别为 0.025 mg/
L和 0.020 mg/L;江蓠组分别在 10:00和 18:00两次达到
峰值。
图 2　各处理组对 NO2-N的降解效果
Fig.2degradationeffectcurrentofdiferencetreatmentgroups
forNO2-N
由图 3可知 , 细菌组基本上没什么波动 , 浓度值都在
0.101～ 0.128mg/L之间 , 江蓠组则随着时间的增加 NO
3
-
N浓度渐渐下降 ,对照组 06:00值为 0.085mg/L在 14:00
时达到最低值 , 之后一直升高 , 到 22:00时已经升高到
0.211mg/L。
由图 4可知 , 江蓠组 PO4-P含量持续走低从 06:00的
0.803mg/L至 22:00的 0.608 mg/L;对照组 14:00最低
0.774mg/L, 18:00最高 0.894 mg/L;细菌组从 06:00时
0.909 mg/L降至最低点 10:00时的 0.692 mg/L, 之后就
一直升高到 22:00的 0.901 mg/L。
第 4期 李卓佳 , 等:细基江蓠繁枝变种(GracilarlatenuistipitataVar.liui)与有益菌协同净化养殖废水趋势研究 329　
由图 5可知 , 细菌组表现最好 , CODMn从 06:00 的
17.75mg/L一直降最低到 14:00的 12.48mg/L,在 18:00
测到为 18.24 mg/L, 之后又下降到 22:00的 14.64 mg/L;
对照组则一直在 15.74 mg/L与 18.12 mg/L之间徘徊;江
蓠组则一直往上 , 从 06:00的 14.86 mg/L一直到 22:00
的 17.74mg/L。
图 5　各处理组对 CODMn的降解效果
Fig.5degradationeffectcurrentofdiferencetreatmentgroups
forCODMn
江蓠组总氮(TN)在 06:00的时候 4.354mg/L,之后就
上升 ,到 14:00的 4.905 mg/L, 到 22:00又下降至 4.217
mg/L。对照组 ,细菌组 , 均走势平稳 , 在 4.7 mg/L左右徘
徊 ,细菌组在 22:00的时候降到了最低点 4.587 mg/L。
由图 6可知 , 对于总磷(TP)的降解 , 江蓠组表现得非
常明显。 TP含量江蓠组从 06:00的 1.708 mg/L到 22:00
的 1.262 mg/L明显下降了 26.11%。对照组先从 06:00
的 1.631 mg/L升高到 14:00的 2.281 mg/L再下降到
22:00时 , 达到 2.132mg/L。细菌组一直攀升 ,从 06:00的
1.894mg/L上升到 22:00的 2.274 mg/L。
图 6　各处理组对 TP的降解效果
Fig.6degradationeffectcurrentofdiferencetreatmentgroups
forTP
2.2　各处理组对 N, P, CODMn等水质指标的影响
2.2.1　江蓠在黑暗条件下也能吸收养殖废水中的 N、P、
CODMn
由图 1得知 , 06:00的时候 , 江蓠组 NH4-N浓度已经
较对照组低 , 说明从水样开始布置(前一天晚上 23:00)到
06:00的 7h里 , 在无光照的情况下 ,江蓠同样起到了吸收
NH4-N的作用。 Lobban的研究中也提到巨藻对 NH4-N的
吸收可以在无光照的条件下进行 [ 8] 。 PO4-P的降解效果
趋势图(图 4)和 CODMn的降解效果趋势图(图 5)也表现
出这样的结果 , 同样说明了这一点。
2.2.2　江蓠对 N源的选择
由图 1和图 3可知 , 江蓠组在 10:00的时候 , NH4-N
已经降到一个很低的水平 , 而这时 , NO3-N的浓度开始降
低。这说明江蓠是优先吸收 NH
4
-N, 而后再吸收 NO
3
-N。
在 Jones的研究中也提到江蓠会优先选择 NH4-N作为 N
源 [ 9] 。
2.2.3　江蓠组对有机颗粒降解效果
通过图 5可以看出 , 江蓠组对有机颗粒降解效果不
大 , CODMn与对照组相比下降不明显。 Jones使用沉淀 、贝
类 、大型藻类三级净水模式时 , 也认为大型藻类对有机颗
粒的降解不起作用 [ 10] 。林继辉使用细基江蓠繁枝变种净
化养殖废水的实验结果显示 , 江蓠并不能降低 CODMn,但
可以改变 CODMn形态 [ 11] 。 本试验中江蓠组 CODMn的升
高 , 表明江蓠对有机颗粒降解效果不明显 , 而细菌组的
CODMn就有明显起伏 ,甚至略有下降 , 可以看出通过投入
有益菌后 , 其降解能力得到加强 , 06:00到 14:00(21.5 ～
37℃)期间 , 随着温度逐渐升高 , 细菌降解作用逐渐加强 ,
有机颗粒逐渐减少 ,故 14:00时 CODMn值达到最低;但由
于无机营养盐逐渐增加 ,加之适合的光照和温度 , 微藻大
量繁殖 , 18:00时 CODMn值达到最高;以后光照减弱 ,微藻
停止繁殖 , 但温度还较高 , 细菌继续降解 , 又使 CODMn值
330　 海　洋　环　境　科　学 第 27卷
22:00时略有下降。江蓠组中 , 由于江蓠对微藻生长的抑
制作用 , 使 CODMn并没有出现像细菌组那样的起伏。
2.2.4　江蓠生长导致 NO2-N升高
由图 2可知 , 江蓠组的 NO2-N浓度有 2次升高过程。
江蓠组的 NO2-N比对照组略高 , 可能是由于 NO3-N被江
蓠细胞吸收后 , 在胞内硝酸还原酶的作用下还原成 NO2-
N, 而后者又从细胞内分泌 , 释放到水样中 [ 12] , 从而导致
NO2-N升高。同时也要考虑到对氮污染的处理中 , 硝化
作用总是伴随有反硝化作用 , 例如 Arbiv在利用生物流化
床处理氮污染的过程中 , 即发现反硝化作用在硝化作用
的同时也被显著的提高了 [ 13] 。江蓠组中 NH4-N的减少 ,
会使废水中细菌的反硝化作用增强 , 部分 NO3-N会被还
原成 NO2-N,这也会使 NO2-N增加。而细菌组 NO2-N走
势比较平稳 , 一直维持在较低的水平(基本上小于 0.01
mg/L)说明水体中有益菌数量的增加对抑制 NO2-N还是
起到了一定效果的。
2.3　温度对江蓠吸收的影响
通过对江蓠组的观察发现 , 10:00到 14:00温度逐渐
从 32.1℃上升至 37℃的过程中的 NH4-N略有下降 , NO3-
N, PO
4
-P降低 ,说明这是一个吸收过程 , 14:00到 18:00
温度逐渐从 37℃下降至 31.5℃的过程中 , 水体中 NH4-N
稳定 , NO3-N、PO4-P均升高 ,这样一个先降后升的过程说
明江蓠并不是一直在吸收。刘思俭认为在温度超过 30℃
时细基江蓠繁枝变种生长缓慢 ,温度超过 35℃的时候 ,细
基江蓠繁枝变种就停止吸收 [ 14] 。 Duke和 Pederson均在
研究中提到多数大型海藻具有在体内储存营养的能力 ,
而江蓠属的种类这方面能力较强 [ 15, 16] 。细基江蓠繁枝变
种的健康生长需要一个适合的温度 , 水温过高或过低都
会导致其生长缓慢 , 或死亡 , 研究中发现 , 控制江蓠放养
的水层可以有效避免江蓠长时间处于过高的温度下生
长。
3　结　论
(1)在观测的 24 h内 , 随着温度的低—高—低 , 光照
强度的弱—强—弱 , 细基江蓠繁枝变种与有益菌协同作
用使 NH4-N, NO3-N, PO4-P等水质指标均呈现不同程度
的先大幅下降 , 在 14:00达到相对低值 , 然后小幅上升的
过程。
(2)细基江蓠繁枝变种对水体中 NO
2
-N和有机质的
降解作用不明显。
(3)细基江蓠繁枝变种在黑暗的条件下仍然可以吸
收 N、P等营养盐 , 尤其对 NH4-N, PO4-P的吸收更为明显。
(4)细基江蓠繁枝变种不仅是提取琼脂的重要原料 ,
而且还是鲍鱼的重要饵料 ,江蓠净化污水后可回收利用 ,
从而变废为宝 , 化害为利。
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