枯草芽孢杆菌与腐植酸钠合剂净水效果的研究

赵铭武，刘青（.太原市鱼种场，山西　太原　03005；.山西农业大学动物科技学院，山西　太谷　03080）

枯草芽孢杆菌与腐植酸钠合剂净水效果的研究

赵铭武1，刘青2
（1.太原市鱼种场，山西太原030025；2.山西农业大学动物科技学院，山西太谷030801）

养殖水体中高含量氨氮和亚硝酸盐对水产动物有害。试验通过不同配比腐植酸钠与枯草芽孢杆菌（Bacillus subtili）混合剂处理模拟养殖污水，结果表明养殖水体投入10 mg/L腐植酸钠与1.2×103cfu/mL枯草芽孢杆菌混合剂对水体中氨氮和亚硝酸盐的处理效果较好。

三环唑；黄鳝；急性毒性；半致死浓度

doi：10.3969/j.issn.1004-2091.2016.04.005

随着我国养殖品种的不断增加、养殖面积不断扩大，高密度、工厂化、集约化养殖模式的建立和推广［1］，养殖生产与水生态环境的矛盾也日益突出，水产养殖对周边水域环境产生了较大压力［2］。水体富营养化以及有害微生物过量繁殖，导致养殖生态失衡，影响鱼类健康［3］。因水体恶化引起养殖水产动物患病的概率不断增大，成为制约池塘养殖可持续发展的重要因素之一。

利用吸附剂吸附水体中的有害物质具有无二次污染，无毒副作用，安全可靠等优点，是当前研究开发的热点之一。腐植酸在自然界中主要是以腐植酸盐的形式存在，具有多种活性官能团和较大表面积，是一种环保型吸附剂，该物质具有很高的反应活性，能与环境中的金属离子，氧化物，氢氧化物，有机质，有毒活性污染物等发生相互作用［4］，尤其是它能与各种肥料（尤其是氮）形成螯合物或络合物，进行离子交换和物理吸附等，从而使水体中的氨氮、亚硝酸盐的含量降低［5］。芽孢杆菌作为一种有益微生物可将水体中的有机物分解为小分子的有机酸、氨基酸等物质，是水产养殖系统中最有效的水质净化菌种之一［6-8］。该研究以腐植酸钠为主要成分的水处理剂，通过添加增效剂和一定比例具有净水功能的芽孢杆菌，以期达到从物理、化学和生物三方面对水体中的氨氮、亚硝酸盐等有害因子进行净化处理的效果。

1　材料与方法

1.1实验材料与设备

1.1.1实验材料腐植酸钠为经加热烘干的商品腐植酸钠，芽孢杆菌为本实验室分离的具有净水功能的枯草芽孢杆菌。

实验室配制的酒石酸钾钠溶液、纳氏试剂、磺胺溶液、盐酸萘乙二胺溶液以及配制模拟养殖废水所用的试剂均为分析纯，模拟养殖废水用水为静置晾晒1周的洁净自来水。

1.1.2实验设备实验容器为：方形半透明塑料水箱，总容积60 L，使用前均消毒处理。

玻璃恒温加热器调控水温温度保持在28±1℃。分光光度计：优尼科UV-2350紫外可见分光光度计；常规试验玻璃器皿等。

1.2实验方法

1.2.1模拟养殖废水样的配制选取7个水箱，分别注入20 L水，分别取预先配制的亚硝酸钠（NaNO2）溶液（0.01428 mol/L）和氯化铵（NH4Cl）溶液（0.0857 mol/L）各20 mL加入到7个水箱中，最终试验箱中水的氨氮质量浓度为1.2 mg/L，亚硝酸态氮质量浓度为0.2 mg/L。

1.2.2腐植酸钠和芽孢杆菌配比将水箱依次编号，然后分别在1～6号水箱中加入腐植酸钠（mg）与灭菌生理盐水菌悬液（2.4×106cfu/mL）混合剂：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号水箱作为空白对照。在各水箱中放入玻璃恒温加热器将温度控制在（28±0.5）℃。

1.2.3水质测定方法试验重复3次，取平均值。每个重复试验时，每2 d对水样进行1次测量，并在每次测定前用无氨蒸馏水补足保证水箱中的水的体积为20 L，测定前对取得的水样进行沉淀、过滤，并适当稀释，其方法参照《养殖水环境保护试验》［9］，采用纳氏试剂光度法对氨氮进行测定，以N-（1-萘基）-乙二胺光度法测定试验水样亚硝酸盐。

2　试验结果

2.1各组水体氨氮含量变化

每2 d测1次各组水箱中水体氨氮浓度变化，见图1。

2.2各组水体亚硝酸态氮含量变化

每2 d测1次各组水箱中亚硝酸态浓度变化的结果，见图2。

水体投入不同配比的混合制剂均能起到一定的净水作用，不过净水作用速度和过程仍有一定差异。通过图1和图2可知添加较多的枯草芽孢杆菌可加快氨氮降解与转化速度，但也会造成一定的亚硝酸盐积累导致亚硝酸盐含量的升高，虽最终能够降解，但高亚硝酸盐的胁迫可能会导致养殖水产动物不适甚至中毒。

2.3各组水体溶解氧含量变化

各处理组水体溶解氧含量相对对照组和各自起始溶氧含量降低，具体变化见表1。

图1　各组水体氨态氮含量变化

图2　各组水体亚硝酸态氮含量变化

表1　各组水体溶解氧含量变化　mg/L

2.4各组水体pH值变化

各组水体pH值比起始pH略高，但试验期间变化幅度不大，相对稳定，除2#和3#组合的pH从8.0至次日全部升至8.2，其余各组在投入样品组合后第2天的pH均为8.1。至实验结束，各水组均未有其他变化。

3　结果分析与讨论

水体恶化的主要原因是当养殖池中残饵和生物排泄量超过了池塘的自然分解能力，有机物不能完全分解而沉积池底，池水中厌氧分解层不断增厚，使池水趋于富营养化，从而造成有害物质氨氮、亚硝酸盐等物质的积累［10-11］，水体的氨氮含量过高不仅会阻碍水生生物体内的氨氮向外排放，而且会使水生生物代谢减少或停滞，损害包括鳃在内的一些重要器官，抑制其生长，甚至死亡［12］。同时水体中的高亚硝酸盐则会使水生生物正常的血红蛋白发生氧化，输氧功能受到影响，组织缺氧从而导致鱼虾抵抗力下降，是引起鱼虾病害的主要因子［9］。因此在水产养殖过程中，控制好水体中氨氮、亚硝酸盐的含量是一项至关重要的工作。

使用化学方法处理时化学药剂费用较高，并且残留金属离子浓度较高，使出水色度增加，超标的金属离子浓度可能还会对养殖的水生生物产生慢性毒害作用，容易产生二次污染［13］。而使用试验配制的复合制剂净化水质较理想，不易发生二次污染。此外，腐植酸盐既是环保型吸附剂也在养殖中作为饲料添加剂，还在农业种植生产中作为肥料使用［14］。因此，在对养殖水体进行处理时不仅无污染，还可以提高养殖动物的免疫力和饲料转化率［15］。而芽孢杆菌，例如枯草芽孢杆制剂能有效地对养殖环境进行调控，分解有害物质，净化、稳定水质，降低了发病概率也就减少了抗生素等药品的使用剂量和频度［16］，有利于食品安全并提高水产品质量。枯草芽孢杆菌等益生菌除维护养殖环境外，还有促进水产动物消化、调节机体免疫力和增强抗病力的作用［11］。腐植酸钠和芽孢杆菌混合剂可应用于饲料添加投喂水产动物，能随排泄物进入水体，能减少粪便污染，起到持续净水作用。该混合剂将可起到在水生动物肠道内环境调节和外界水环境调节的双重作用。

腐植酸钠处理对于氨氮的吸附作用使氨氮在前期快速降低，其添加量对水体中可检测的氨氮量影响明显，随后的持续下降应为枯草芽孢杆菌对氨氮分解作用。适量添加二者使氨氮下降明显，亚硝酸盐积累较少，降解速度快且反弹小，而空白对照组氨氮亚硝酸盐基本保持差别不大的水平。从本实验所测得的数值可知，所选用的腐植酸钠和芽孢杆菌混合剂对养殖水体具有良好的净化作用，既有短期快速降低氨氮、亚硝酸盐的作用，又具有长效稳定水质作用。二者混合后，腐植酸钠为芽孢杆菌繁殖提供了较大的基质和稳定的局部环境，腐植酸钠吸附固定的氨氮、亚硝酸盐被芽孢杆菌就近利用，提高了局部浓度，促进了菌体生长和净化氨氮、亚硝酸盐等污染的速度和效率。相关报道表明，1%～5%固态培养条件下腐植酸钠可促进菌株的生长［17］，也有研究发现液态培养条件下，上述浓度的腐植酸钠可降低植物乳杆菌的活菌数，但可提前6 h达到生长最高点［18］，实验中腐植酸钠投入水体最佳浓度仅为0.01%，不会对投入的菌体起到抑制作用，先进行菌液喷雾拌和腐植酸钠后再稀释使用方法可行。

根据实验结果提示：腐植酸钠和芽孢杆菌悬液配比为5#（200 mg+1.0 mL）时净水效果最佳，此时水中两者添加浓度为（10 mg/L+1.2×103cfu/mL）。使用时应注意水体适当增氧，前期监控亚硝酸盐含量变化，以免影响水产动物摄食与生长。水产动物内服该混合制剂的作用有待进一步研究，用益生菌和腐植酸钠混合制成的复合制剂可为水产养殖业提供一条安全可行的环境调控途径。

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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

山西农业大学育种基金项目（20132-22）；山西省科学技术发展计划项目（20130311028-5）；山西农业大学横向课题项目（2013HX86，2013HX102）

赵铭武（1983-），男，助理工程师.E-mail:462815428@qq.com

刘青（1980-），男，博士，讲师，研究方向：水产动物健康养殖与病害防治研究.E-mail:liuqing_sxau@126.com

（2015-10-12）