前言:一篇好文章的誕生,需要你不斷地搜集資料、整理思路,本站小編為你收集了豐富的水產養殖中各種菌的作用主題范文,僅供參考,歡迎閱讀并收藏。
關鍵詞:水產養殖;電化學氧化;光催化;臭氧氧化
20世紀70年代開始,我國的水產養殖業開始迅速發展[1]。至今為止,我國水產養殖業已經在規模和產量上有了巨大的飛躍。然而,在經濟利益發展和生活便利的同時,問題也接踵而來。水產養殖所排放的廢水日漸增多,養殖密度過高、餌料投喂過量、藥物投加等問題使水產養殖廢水中的污染物含量越來越高,排放之后嚴重影響人們的日常生活。高級氧化技術是近年來水處理領域的研究熱點,已經被廣泛用于飲用水消毒和各種不同水質的污廢水處理。高級氧化工藝是在傳統水處理技術上演變而來的,是能將水中污染物轉化成CO2和H2O以及無機物的化學反應過程[2],主要有電化學氧化、光催化氧化、臭氧氧化等,具有氧化高效、徹底、不會產生二次污染,運用范圍廣等優點[3]。現在,已經有多位學者將高級氧化技術應用于處理水產養殖廢水,并在該領域不斷創新和探究。
1水產養殖廢水
1.1水產養殖廢水的污染來源
水產養殖廢水的污染來源是多方面的,主要包括物理污染、化學污染以及生活污水和工業廢水的排放污染[1]。物理污染是指在水產養殖過程中,養殖人員投入了大量的餌料,餌料殘渣與水生物的排泄物和尸體非常容易造成水體的富營養化,提高水質濁度,降低水中溶解氧含量[4]。化學污染是指在水產養殖過程中,養殖戶為提高水產品的效益和防止魚類疾病會添加一些激素藥物或殺菌劑[5],這些物質會在水中溶解破壞水環境平衡,嚴重影響水質。水產養殖廢水中還會有生活污水的摻雜,甚至附近工廠企業工業廢水的摻雜。
1.2水產養殖廢水的危害
水產養殖廢水中的污染物主要有NH4+-N、磷、亞硝酸鹽、懸浮顆粒物、有機物等[6]。這些污染物的長期存在會影響水生物生長和水環境平衡。有些養殖戶在養殖水體中加入的藥物也會影響水生物的正常生長[7],其中某些藥物所含的重金屬和水中的亞硝酸鹽在水產品中積累,人類食用之后會嚴重損害身體健康甚至中毒死亡[5]。水產養殖廢水的排放量大、污染濃度低、影響范圍廣,因此處理的難度也相對較大,是水處理領域的一個難點問題。
1.3我國水產養殖業發展及現狀
我國的水產行業發展迅速,水產養殖量已經遠遠超過了水產捕撈量。據統計,2016年我國水產養殖產量已經達到了5142萬t[5],占全世界水產養殖總量的70%,經過短短兩年的發展,到2018年,我國水產養殖產量占到了全世界水產養殖量的77.29%。與此同時,我國每年排放的水產養殖廢水已經遠超3億m,對我國水環境和人們日常生活都造成了巨大的影響。據統計,我國長江、黃河、珠江、淮河等七大水系有50%的水體不符合漁業水質標準[8],海洋污染也十分嚴重。水環境的污染如果不及時控制會嚴重阻礙我國水產養殖業的可持續發展。
2高級氧化技術處理養殖廢水
2.1電化學氧化法
電化學氧化法是在外加電場的作用下發生電解反應,產生大量的羥基自由基等強氧化性物質有效的處理水中重金屬,有機物等污染物,還能起到很好的殺滅細菌的效果[9]。電化學氧化法具有處理效率高,無二次污染,設備體積小的優點,目前已經被很多國內外的學者研究和應用于水產養殖廢水的處理中。殷小亞等[10]采用DAS電極,研究電化學氧化技術對海水工廠化養殖尾水的殺菌作用。結果表明,在試驗設定中,電化學氧化技術都表現出很高的殺菌作用,對弧菌的滅菌率最高可達百分之百,并且還具有能耗低的特點。Lang等[11]驗證了電化學氧化法對海水養殖廢水中的氨氮、NO2--N、磷、COD和抗生素的處理效果。結果證明,該工藝對氨氮和NO2--N的去除率都達到了90%以上,磷去除率為72%,COD去除率為48%,同時具有很好的殺菌效果。對于試驗中海水養殖廢水中的抗生素(磺胺二甲嘧啶和莫諾氟沙星)的去除率也達到了100%。
2.2臭氧氧化法
臭氧作為一種氧化性僅次于氟的氣體,具有很高的氧化性能[12]。臭氧能夠快速地和有機污染物發生氧化還原反應,將難降解有機物分解為毒性較低或無毒性的小分子物質。臭氧氧化法分為臭氧直接反應和臭氧間接反應兩種,臭氧氧化法具有提高水體可生化性,不產生二次污染,易于控制,占地面積小,適用范圍廣的特點[9]。同時也存在氧化能力不足,臭氧利用率低,能耗大的問題。因此,研究者們通過使用催化劑促進臭氧更多、更快地產生羥基自由基,從而提高臭氧的氧化效率,也就形成了臭氧催化氧化技術。凌威[13]研究了臭氧催化氧化技術對某海參育苗基地廢水中抗生素的去除效果。結果顯示,在試驗設定條件下,對氟苯尼考的去除率達到100%,對四環素的去除率達到86.2%,同時對氨氮也有明顯的去除效果,處理后的水質符合海參育苗水質的安全要求。李嘯林[14]研究了臭氧對于封閉式循環養殖水體的消毒處理效果。結果顯示,臭氧的加入使養殖水體中的氨氮、亞硝酸鹽、CODMn等污染物含量都有明顯的下降。其中亞硝酸鹽含量的下降幅度最大,試驗環境最佳的一組殺菌率達到了99.6%。
2.3光催化氧化法
光催化氧化法是利用半導體(最常用的是TiO2)為催化劑,在光能作用下產生活性極強的羥基自由基,然后利用羥基自由基的強氧化性與有機物發生反應,將有機物分解成CO2、H2O等物質[9]。光催化氧化法具有較好利用光能、反應時間短、反應條件溫和、無毒性、易于其他高級氧化技術聯用的優點。李晨等[15]制備了Y3+/TiO2光催化劑并研究了其對養蝦廢水的處理效果。結果表明,采用純TiO2為催化劑的對照組在可見光和紫外光照射下CODCr去除率分別為14.7%、26.9%。在同樣的控制條件下,Y3+/TiO2光催化劑組的CODCr去除率分別達到了18.8%和37.5%,有明顯提升。于曉彩等[16]制備了CaF2(Tm3+)/TiO2光催化劑,研究了其對模擬海水養殖廢水中氨氮的去除效果。條件結果顯示,CaF2(Tm3+)/TiO2光催化劑的光催化效率明顯高于純TiO2,在規定下氨氮的去除率達到了90%。朱婉婷等[17]通過自制復合光催化劑CuO/ZnO探究其對水養殖廢水中的鹽酸四環素的降解效果。結果顯示,在試驗設定的最佳環境下,鹽酸四環素的去除率達到了93.01%。
關鍵詞:水產養殖; 病害; 防治思路
隨著水產養殖病害的種類越來越多,爆發的頻率越來越快,給水產養殖業的發展帶來巨大的沖擊,使許多養殖企業和個人喪失信心。筆者將重點分析幾種較為流行的病害,并提出防治措施。
1 病害的流行趨勢
1.1 病害種類多 水產養殖中的病害有許多種,而且隨著環境污染的加劇,病害的種類也在逐年增加,例如,鯉魚普遍流行的出血病、三代蟲病等;草魚的常見病有赤皮病、爛鰓病等;蝦類的常見病有細菌病、寄生蟲病、紅腿病等。
1.2 耐藥性強 耐藥性的增加給病害防治工作造成了很大的困難,而且會加大魚病防治的公害化程度。從車輪蟲病到中華鳋病;從細菌性腸炎病、赤皮病到敗血癥。相同的病害,由于具有了耐藥性,而導致用藥量加大、用藥時間長,同時還需要根據病害的實際情況不斷更換藥品,然而治療效果還不是非常明顯。
1.3 流行范圍廣 由于水是流動的,所以病害具有很強的傳播性,而導致流行范圍非常廣泛。許多病害從過去的季節性流行演變成了多季節性甚至是全年性的病害,而且流行的間隔時間越來越短。
2 常見病害的主要類型
2.1 細菌性敗血癥 對于細菌性敗血癥,不同地區的稱呼也是不一樣的,其發病原因是由溫和氣單胞菌、嗜水氣單胞菌、河弧菌生物變種等多種革蘭氏陰性桿菌感染引起的。主要分為以下幾種:腹水病 出血性腹水病、溶血性腹水病、淡水養殖魚類暴發性流行病等,是魚類病害中常見的疾病。
2.2 亞硝酸鹽 通過呼吸作用,亞硝酸鹽經魚的鰓絲進入血液,降低魚的紅細胞數量和血紅蛋白數量,從而減弱了血液的載氧能力。導致魚的攝食量有所減少,出現組織性缺氧,而且鰓組織出現病變而對呼吸產生嚴重的影響、缺乏平衡能力,這時魚的血液為紅褐色或者黑紫色,甚至于內臟器官皮膜的通透性也發生了改變,滲透條件能力降低,造成充血,其癥狀與出血病相似。
2.3 瓜蟲病 瓜蟲病是一種寄生蟲性原蟲病,是淡水魚類中的一種常見病害。幾乎在所有的淡水魚類養殖中都出現過瓜蟲病,導致大量的魚種、魚苗死亡。淡水小瓜蟲病多是由多子小瓜蟲引起的。隨著水溫的變化,小瓜蟲生存的時間也發生著變化,在20~25℃或者1℃時,蟲體最易感染宿主魚;而當水溫在30℃以上時,蟲體不能發育,所以在炎熱的夏天,瓜蟲病不會發生。瓜蟲病的病征表現是染病魚體表面或鰓上出現白色小點,因此瓜蟲病又稱為白點病。
3 病害的防治措施
只有推行健康的養殖模式,才能從根本上解決水產養殖中的病害問題,堅持“以防為主,防止結合”的原則,加強養殖生產管理,保護養殖環境。
3.1 細菌性病害的防治措施 細菌性魚病主要有出血病、爛鰓病、赤皮病、腸炎病以及細菌性敗血癥等,引起病變的細菌主要是水氣單胞菌、黏球菌、弧菌、假單細胞菌等。當水質惡化,而且有適宜的溫度調節,這些病菌通過魚的呼吸經鰓到達魚的體內,生成病灶。所以保證水的質量,控制好水溫是完全可以避免此類魚病的發生。
3.2 病毒性病害的防治措施 水產養殖病害中最嚴重的類型之一是病毒性病害,這是導致魚類死亡的最主要原因。主要的水產病有河蟹抖抖病、蝦類肌肉白濁病等。主要預防措施有,首先是徹底清塘后,在將魚放入池塘的7 d前,用精碘再進行一次消毒。這種方式對病毒性病害有很好的防治效果。其次,在發病季節到來之前,增加2次精碘的使用;如果已經發生病害,使用內服藥,以防止病害的擴散。
4 水產養殖病害防治基本思路及對策
從水產養殖的實際情況出發,我國水生物病害防治的基本原則是“預防為主、 防治結合”,以實現水產品質量的安全性。
積極爭取財政補貼,加快水生動物基本防治的技術開發,同時逐步完善相關的配套設施。使得水生動物疾病的診斷技術產品快速的推陳出新,并加速漁藥的研發。
加大健康養殖技術的推廣力度,實現以預防為重點的生態養殖。首先,要加強“養魚就是養水”這個理念的宣傳。第二,實現規模化養殖,通過財政補貼的方式積極推廣芽孢桿菌制劑、以乳酸菌為主導菌的EM菌劑等微生態制劑,逐步淘汰以化學成分為主的水質凈化消毒劑,從而形成健康的生態養殖環境。第三,利用財政補貼等手段,以草魚出血病滅活疫苗,同時推廣、普及工侑四是以水產品出口基地為重點,建設標準化養殖示范區。
對于從事水產養殖的企業和個人來說,病害的防治是關系著生存與發展的大問題,應采取積極有效的方式防止或解決病害發生或擴散,保證水生動物的水環境,保證水的溫度,實現健康養殖。
參考文獻
[1] 朱麗婭,普家勇. 水產養殖病害綜述. 漁業致富指南,2005(1):49- 50.
中草藥飼料添加劑又稱綠色飼料添加劑,在我國水產養殖業中常用的中草藥飼料添加劑按配方組成來分,有單味飼料添加劑、中西結合飼料添加劑和復方飼料添加劑之分。按作用來分,有營養性和非營養性之分;按來源來看,中草藥飼料添加劑的種類有動物、植物和礦物飼料添加劑之分。其中,水產養殖中常用的植物類中草藥飼料添加劑有大蒜、松針、甘草、艾葉、茯苓、槐葉和蜂花粉;常用的礦物類中草藥飼料添加劑有麥飯石、滑石、沸石。中草藥飼料添加劑具有天然性、低毒性、無抗藥性、多功能性等特點。許多中草藥飼料添加劑都是來自動物、植物、礦物質等其他自然事物中的純天然物質,都保留了藥物的自然狀態和生物活性。中草藥飼料添加劑的低毒性指經過長期的實踐篩選和科學搭配,中草藥對人體無害而又最容易被接受的外源凈化物質被保留下來,能給水生物帶來營養又無任何毒副作用。中草藥飼料添加劑的多功能性指成分復雜、種類繁多的中草藥,都是在中醫藥理論和傳統方法原則指導下搭配而成的,其功能也更加多樣,如沸石不但能降低魚類死亡率,還能改善魚類肉質。
2.中草藥飼料添加劑在水產養殖中的具體應用
2.1促進飼料轉化和生長
一些中草藥中除含有豐富的蛋白質、糖和脂肪等營養元素外,還含有豐富的氨基酸、維生素和礦物質等微量元素,將之應用到水產養殖中,不但可以增加水產飼料的營養,還可以增強飼料中消化酶的活力,加快營養物質的消化吸收和合成代謝,提高飼料利用率和水產生物的生長發育速度。如在鯉魚基礎飼料中添加佩蘭、丹皮和靈芝等中草藥,可有效改善鯉魚肝胰臟的蛋白酶活性;在斜帶石斑魚飼料中加入1%的復方中草藥,可以提高石斑魚的消化酶活力,改善石斑魚的生產性能。
2.2提高水產品的攝食率
水生物與其他動植物一樣,都喜歡那些符合自己味覺需求的色、香、味俱全的食物。將一些中草藥制成有符合水產動物進食嗜好的誘食劑,可以有效提高水產生物進食量,提高飼料利用率。如根據錦鯉嗜好揮發性低分子有機物散發的氣味,在錦鯉飼料中加入火棘、滸苔、海星,可以有效提高錦鯉進食量,減少多余的飼料對水體的污染;同理,在淡水蝦、黃鱔、對蝦飼料中加入草木犀和阿魏提取物,也可以對這些水生動植物起到誘食作用。
2.3改善水產動物質量
一些中草藥中的成分能有效改善水產動物的生化組成,改善水產物品的食用品味。因此,在水產養殖中,人們常常用一些中草藥飼料添加劑來提高養殖動物的肉質。一般來說,魚類的蛋白質和脂肪非常高,改善魚類肌肉中的蛋白質和脂肪含量,可以有效改善魚類質量,因此,人們常用一些中草藥飼料來改善魚類肉質。如將杜仲葉烘干磨成粉末投入魚飼料中,可以有效減少魚類體內不必要的脂肪和膽固醇,使魚肉更富彈性,魚兒的肉質也更加鮮美。同樣,將山楂、麥芽等中草藥成分加入到銀鯽飼料中,也可以減少魚體水分,改善鯽魚的肉質。
2.4消毒驅蟲及疾病預防
許多中草藥如斑斕分、金錢花、穿心蓮、野、石榴皮、使君子、紫花地丁等都具有消毒殺菌、驅蟲抗病作用,將之應用到水產養殖中去,可以有效改善機體免疫功能,提高水生動物的免疫功能和抗病能力。如黃連水提取物在淡水魚細菌防治中效果最好,因此,人們常將黃連水提取物加入到淡水魚飼料中去。同樣,人們發現,大蒜油和從其他草藥中提取的皂苷類天然活性物質一起制成的復方制劑,能有效提高對蝦血細胞的吞噬率、殺傷率,所以,在對蝦飼養中,這種復方制劑的使用范圍也極廣。
2.5提高水產動物的抗應激能力和成活率
水產動物的應激能力指水產動物抗外界環境因素中的不良因子的能力。在集約化養殖中,尤其是在長途運輸和苗種移植中,水產動物常常會受到各種不良因素的影響,這對水產動物的抗應激能力來說,是個嚴重的挑戰。將中草藥一些能激發機體應激能力的藥物如藿香、蒼術、厚樸等用到水產養殖中,可以提高動物對低壓缺氧環境和中毒性缺氧的耐受力,能保護細胞膜和亞細胞結構的完整性。因此,人們常用中草藥飼料添加劑來提高動物體的抗應激能力。
3.中草藥飼料添加劑在水產養殖中的應用前景
3.1中草藥應用研究
隨著人們健康消費意識的不斷提高,綠色水產養殖也受到人們的廣泛關注。結合現代醫藥學、營養學知識來研究中草藥有效成分的作用機理,就中草藥飼料在水養動物營養物質代謝、免疫和激素分泌調控中的作用進行深入研究,是今后中草藥研究關注的重要問題。
3.2多樣加工和利用
隨著社會工業生產工藝的改進,中草藥配制、提取也朝著微量化、系列化、專業化方向不斷發展。利用現代植物化學儀器和分析手段,提取、分離和堅定中草藥中的有效成分,將其制成各類融粉劑、口服液、包衣微囊劑等,是水產養殖飼料工業現代化新的的發展趨勢。
3.3中草藥制作標準化規范化
關鍵詞: 工廠化養殖模式 “水產動物病病防治” 實驗教學改革
海洋是人類生命的搖籃,“人類從海洋中走來,又向海洋中走去”,這是自然變遷和生產發展的必然規律。隨著人口激增、資源衰退和環境惡化問題日漸突出,為了持續利用生物資源,人類積極進軍海洋。“擇海而養”,堅持走健康的海水養殖之路,已經成為當今世界的共識和發展方向。隨著我國工廠化水產養殖業的快速發展,養殖規模、養殖密度不斷加大,由病原細菌及其他病原微生物所引起的傳染病時有發生,實踐中諸多難題有待于魚病學及病原微生物學科技人員從事大量研究工作,以促進魚病學整體水平的提高及有效控制傳染病的發生與流行,提高工廠化水產養殖的經濟效益和社會效益。在現代工廠化養殖模式的指導下,高等院校水產動物病病防治教育如何順應現代工廠化水產養殖模式進行教學改革,培養學生的創新精神和創新能力,全面提高水產養殖人才的素質,以適應社會的需求和市場經濟發展的需要,已成為亟待解決的問題。
一、用現代工廠化養殖模式透視現行的“水產動物病病防治”課程的實驗教學
“水產動物病病防治”是高等水產院校水產養殖專業的主要專業課之一,本課程主要介紹水產動物病害發生的病因、致病機理、流行規律以及診斷技術、預防措施和治療方法的科學,它是一門理論性和實踐性都很強的科學。目前,本課程的教育特點是課時少,教學內容多,尤其是細菌性疾病和病毒性疾病。因現代水產養殖業向集約型工廠化養殖方向發展,工廠化養殖規模及密度日漸加大,養殖動物的環境條件、種群密度、飼料質量等往往與生活在天然環境中有較大差別,很難完全滿足這些動物的需要,降低了水產養殖動物對疾病的抵抗力。這些對養殖動物不利的條件卻對某些病原的增殖和傳播很有利,再加上捕撈和運輸過程中的人工操作,常使動物身體受傷,病原乘機侵入,所以養殖動物比在天然環境下容易生病。因此,水產動物在育苗和養成過程中,疾病往往成為生產成敗的關鍵問題之一。但各高等院校該課程的實驗教學內容及教學方式方法均與現代工廠化養殖模式不相適應。在產業結構、人口結構、生態環境、社會因素急速變化的今天,為了適應水產養殖業發展的需要,高等院校“水產動物病病防治”課程的實驗教學必須通過教學改革加強和補充新的教學內容。
二、按照現代工廠化養殖模式修訂“水產動物病病防治”課程的實驗教學目的與要求
參照教育部就高等水產養殖專業制定的指導性教學大綱的培養目標與要求,結合自身特點,我校制定了水產養殖專業“水產動物病病防治”教學大綱。其教學目的要求為:通過講授和實踐教學,使學生掌握水產動物疾病的發生原因、病理機制、流行規律以及診斷、預防和治療方法,使學生不僅深刻領會和理解所學課程的內容和基本理論、基本概念、基本方法,更注重實用知識和操作技能,在“全面預防、積極治療”的原則指導下為提高水產養殖生產和自然資源增殖服務。
現行的教學大綱為高等院校水產專業“水產動物病病防治”教學起到了重要的指導作用。同時在現代工廠化養殖模式的映射下,也暴露出相應的缺陷和不足,不能順應水產養殖業大發展的需要。因此,必須對現行的“水產動物病病防治”實驗教學大綱中的目的要求進行修訂,以培養具有創新精神和創新能力及較強動手能力的水產科技人才,適應社會的需求。修訂新的實驗教學大綱必須考慮到:(1)順應現代工廠化養殖模式;(2)以高等院校水產養殖教育培養人才的總體目標為原則;(3)以水產養殖教育本科層次為水準;(4)與高等水產科技人才的知識結構相吻合;(5)有利于培養學生的創新精神和創新能力及動手能力;(6)促進教師不斷研究教學方法提高教學質量。教學目的要求不是單純要求教師“教什么”,不僅要求學生通過“水產動物病病防治”的實驗教學“掌握什么、熟悉什么、了解什么”,而且對教師的教學手段、方式方法提出要求,使教師不僅知道“教什么”,還要研究“怎樣教”。
三、順應現代工廠化養殖模式改革“水產動物病病防治”的實驗教學內容
現行的高等水產養殖專業課程“水產動物病病防治”的實驗教學內容,其特點為課時少,教學內容多,在教材內容中注重追求水產動物病害學科范圍知識的系統性。在現代工廠化養殖模式的指導下,在教學過程中要有所創新,打破面面俱到、小而全的教學內容。
1.更新教學內容,擴展對新知識、新技術的吸納與傳授。
隨著生物技術在醫藥衛生、農林牧漁、輕工、食品、化工和能源等領域的廣泛應用,水產養殖學科領域知識更新的頻率、速率在逐漸加快。“水產動物病病防治”的實驗教學改革,要注意跟蹤學科領域前沿發展變化的動態,將生物技術新的知識增長點和新技術及時吸納融合到教學中來,讓學生熟悉和掌握學科前沿的新的理論知識和操作技術,為他們將來從事水產養殖工作及深入研究打下良好基礎。
2.理論教學與實踐教學并重,注重對學生能力的培養。
在教學改革過程中,把重點放在啟發誘導學生獨立思考問題,培養學生將所學知識應用到實際解決問題的能力上。以臨床病例為引導來進行討論分析的教學模式,使學生能夠把所學理論知識應用到解決實際問題中。實踐教學中,注重培養學生實驗操作技術的綜合能力,即自學能力、分析能力、設計能力、動手能力等。實驗項目包括病魚的檢驗、病原菌的分離培養與鑒定、病原菌的致病性、細菌對藥物的敏感性試驗等。
3.教學、科研相促進。
自20世紀70年代以來,世界海水養殖技術突飛猛進,養殖產業空前發展,在眾多的海水養殖行業中,海洋經濟魚類的養殖與開發歷來受到世界各國的特別關注。但目前尚存在養殖設施水平較低、管理不甚規范、魚種和成魚頻繁交易、大環境逐日惡化等問題,以致病害日趨嚴重,并已構成制約其人工養殖發展的重大障礙,給養殖生產造成了很大的經濟損失,病害防治問題,已成為當前產業持續、健康、穩定發展的重要課題而受到養殖界的特別關注。研究揭示病原種屬,建立相應的檢驗技術,明確感染癥的高效防治方法,無疑將對提高人工養殖的經濟效益和社會效益都是至關重要的。因此,教學科研互動,使學生以多種形式參與教師科研,形成濃厚的學術氣氛,既豐富了科研工作內容,又豐富了教學內容,形成了以學生為主體,科研為動力,教學內容深入拓展的模式。
4.開設綜合性、設計性實驗項目,培養學生分析問題與解決問題的能力。
在“水產動物病病防治”的實驗教學改革中,增開綜合性、設計性實驗項目,突出學科專業的特點。綜合性實驗是學生在具有一定的知識和技能的基礎上,運用某一門課程的綜合知識或多門課程的相關知識對實驗技能和方法進行綜合訓練的一種復合型實驗。綜合性實驗內容應滿足:涉及一門課程的三個以上知識點;或涉及多門課程的知識點;或一門課程多項實驗內容的有機綜合。設計性實驗要求學生綜合多門學科的知識和各種實驗原理來設計實驗方案,而且要求學生能充分運用已學的知識去發現問題、解決問題。開設設計性實驗目的是讓學生在實踐中將相關的基礎知識及基本理論得以實踐、融會貫通,培養其獨立發現問題、解決問題的能力,以最大限度發揮學生學習的主動性。設計性實驗內容應滿足:教師給定實驗目的、方案,學生自己選擇儀器設備,擬定實驗步驟加以實現;或教師擬定實驗題目和要求,學生自行設計方案加以實現;或根據相關課程或理論的特點,學生自主選題,自主設計,在教師指導下得以實現。
綜合性、設計性實驗項目的開設,使學生不僅加深對所學知識的理解,牢固掌握專業知識及基本理論、基本概念、基本技能,而且提高了學生實際動手能力及分析問題與解決問題的能力,同時使學生初步了解與感知科學研究和科學實驗的基本步驟與方法,加強了學生創新能力和綜合素質的培養。
參考文獻:
[1]張道波.發揮綜合性大學優勢,促進教學質量進一步提高[J].青島海洋大學高教研究,1998,(4):26.
[2]向梟,何利君,沈忠明等.水產動物營養與飼料學實驗教學改革的思考[J].西南農業大學學報:社會科學版,2006,4(3):256-258.
在水產養殖的水體中,由于水池內很多有機物的發酵反映,會讓水體中生成許多的還原性中間產物,例如硫化氫、亞硝酸鹽以及氨氮等等,這些產物對于很多養殖魚類來說會產生較大的不良影響,同時在水體中存在很多水生生物,特別是一些微生物如細菌或寄生蟲,這些相對來說容易造成危害的微生物絕大部分是條件致病菌,在水體稍微惡化的情況之下,很多魚類產品由于自身抵抗能力降低會導致致病菌的毒性左右更大,從而對水產品形成更大的傷害。因此我們必須要控制好水體中的有毒物質。解決對策:第一,要對養殖區域進行定期換水,適當的加注新水;第二,要有計劃的科學的進行施肥或者投餌,合理的使用藥物,避免水體自身形成污染;第三,盡量多選擇使用微生物藥劑,例如光合細菌和芽孢桿菌,利用微生物的特性將水體中的各種有害物質進行分解,從而起到凈化水體的作用,需要注意的是,在使用微生物藥劑的同時必須注意避免使用殺菌藥物,以免同時將微生物殺死,減少其使用效果;第四,對老化的養殖池塘進行適度的改良,可以在每個生產周期之間的冬閑時候,將水體中多余的淤泥進行清除,同時對池塘進行消毒,將殘留在淤泥中的有害物質消滅;第五,對水體直接進行消毒,進排水渠道必須分開,建造蓄水池,通過一些過濾消毒等步驟,讓水體能夠達到相關標準。
二、PH值高低的影響及解決對策
一方面,PH值太高或者太低對養殖魚類會產生極大的危害,甚至造成魚類成批死亡;當PH值偏低時,水體為酸性,這時養殖魚類的血液PH值會隨之降低,魚類的載氧能力不足,容易導致生理缺氧,雖然水體并不缺氧,但是還會看見魚類浮頭的現象,耗氧量降低會讓魚類的新陳代謝速度減緩,雖然提供了充足的事物,但是魚類始終保持在饑餓的狀態;另一方面,當水體中PH值過高或者過低,對于水體的水質會產生很大的影響,當水體中PH值小于6時,水體中大約有90%左右的硫化物以硫化氫的形式存在,這樣就加強了硫化物的毒性,而當PH值超過8點之后,很多氨離子會產生有毒的氨氣,不利于魚類成長。總之,如果不好好控制PH值,那么其對水產養殖的造成的損失是非常大的。解決對策:首先是PH值過低的解決對策,在水體內要盡量避免使用漂白粉,而是選擇使用生石灰來提升水體的PH值,用量大約是平均水深1米使用生石灰1.5到2kg左右;此外還可以選擇將生石灰進行定期播撒,以改變水體PH值不平衡的現象,此方法每次使用生石灰的量大約是每平方米200到300克左右。其次是解決PH值過高的解決對策,當水體中PH值過高時就不能使用生石灰來處理,而是應該選擇漂白粉或者醋酸等來降低水體PH值。此外,對于水體PH值過高的情況,必須經常注入新水,還應該及時定期的對水體的PH值進行檢測。
三、藍藻對水產養殖的影響及解決對策
到水產養殖的中后期,水體中藍藻增多是普遍存在的現象,這一問題的解決必須要從藍藻不同的生產階段來進行治理。藍藻喜歡在溫度較高、偏堿性和含有較多有機質的水體中生長。藍藻的生命周期通常會達到30天,其中分為生長期、高峰期及老化期。如果水體中藍藻過多會讓水體呈現出藍綠色,當藍藻泛濫時水塘的四邊會形成一層淺綠色的油膜,讓水體變得更加清瘦,遇到天氣突然變化時會造成水質更加惡化,嚴重時導致水產成批死亡。解決對策:首先是藍藻的生長期,在這一階段藍藻是很難被發現的,但是遇到高溫的天氣時,水體的透明度如果比平時低,那么藍藻就可能會大量爆發,這一階段要特別注意放養的密度,最大限度的降低水體中有機物的殘量,或者可以使用微生物藥劑讓有機物加快分解;其次是藍藻的高峰期,這一階段會導致水體更加惡化,造成魚類死亡,而唯一的處理方式就是潑灑硫酸銅、強氧化劑,再配合增氧氣機雙管齊下,同時注意觀察水體的變化;最后是藍藻的老化期,在這一階段,池塘中的水體會呈現暗黑色,在下風口產生黑綠色油膜。這時藍藻正處在新老交替的過程中,其活性不高,可以選擇加注新水或者噴灑微生物藥劑來進行處理。
關鍵詞 脫氮硫桿菌;自養反硝化;水產養殖;分子生態學
中圖分類號 S949 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2012)14-0252-03水產養殖業是我國發展最為迅速的行業之一,對我國漁業經濟的貢獻很大。隨著高密度、規模化的水產養殖的蓬勃發展,養殖生態環境質量日益下降,養殖環境污染不容忽視。一些傳統的通過投加化學物質來控制養殖環境中的硫化物以及亞硝酸鹽含量的方法收效甚微,且可引來諸如蓄積殘留等更多的環境問題。近年來,人們開始嘗試在養殖水體中使用生物降解轉化方法來改善養殖水體的生態環境,以達到健康養殖的目標。因脫氮硫桿菌具有脫氮和脫硫的雙重特殊性質,同時又是嚴格自養兼性厭氧型微生物,所以近年來受到了更多的關注。
1 養殖水體中的主要有害物質及控制
1.1 亞硝酸鹽
氮在水體中以氮氣、游離氨、離子銨、亞硝酸鹽、硝酸鹽和有機氮的形式存在。總氮和總磷一直被認為是引起水體富營養化的重要因子,而氨氮和亞硝酸鹽氮是養殖過程中引起魚類疾病的關鍵環境因子,尤其是亞硝酸鹽濃度的超標(亞硝酸鹽向硝酸鹽轉化不完全),是近年來魚病發生的不可忽視的原因之一。養殖中發現,魚類易患“棕血病”,這是因為亞硝酸通過魚類鰓和體表進入到血液,與血紅蛋白結合生成高鐵血紅蛋白,失去攜氧能力,血液成棕色。作為強氧化劑,亞硝酸鹽進入血液后擾亂氮排泄,降低氧合血紅蛋白水平使各組織缺氧,低濃度時可使抵抗力下降,易患各種疾病[1];我國淡水漁業用水標準規定,養殖水體中亞硝酸鹽含量應控制在0.2 mg/L以下,集約化養殖技術能夠成功的關鍵就在于對水體中亞硝態氮的控制[2]。目前用生物降解轉化法降低養殖水體亞硝酸鹽含量是頗為有效的方法。
1.2 硫化物
養殖水體中,大量殘餌、死藻、養殖生物排泄物等沉到水底增加了底部有機物含量,從而增加了硫化物的含量。硫化物作為重要污染物之一,同時也是監測養殖水環境的重要化學指標,對魚蝦類的生長危害較為嚴重,毒性很大。水體中硫化物包括溶解性的H2S、HS-、S2-,以及存在于懸浮物中的可溶性硫化物和酸可溶性金屬硫化物[3]。硫化物可與養殖生物血液中的血紅蛋白結合產生硫血紅蛋白,降低了機體中血液的攜氧能力。同時,硫化物對養殖生物的鰓組織具有很強的刺激和腐蝕作用,可使組織產生凝血性壞死,引起生物呼吸困難,血液、腎中硫代硫酸鹽水平增加,大于2 mg/L可致養殖生物死亡。故我國漁業水質標準中規定其在水質中含量不得超過0.2 mg/L。管越強等[4]發現日本沼蝦中超氧化物歧化酶(SOD)和過氧化氫酶(CAT)活力隨硫化物濃度的升高而增強,其免疫系統對硫化物有一定的耐受力,而當硫化物濃度過高時,沼蝦的免疫能力降低,對機體抗氧化系統產生顯著的影響。余 靜等[5]以過氧化物酶(POD)和酚氧化酶(PPO)作為指標,研究了硫化氫脅迫對羅氏沼蝦的影響,結果發現POD和PPO酶在低濃度硫化氫處理下的活性顯著提高,可能是對蝦體內免疫系統應激反應的表現,當硫化氫濃度超過耐受范圍后,細胞就會造成嚴重損傷,POD和PPO酶活力降低,這與管越強試驗研究結果相似。
1.3 養殖水體中主要有害物質的控制
目前控制養殖水體中亞硝酸鹽氮和硫化物的方法很多,水培植物(如浮床栽培空心菜[6]、鳳眼蓮、水花生、萵苣等)異養反硝化、自養反硝化、異養和自養相結合的方法等均有報導。不足的是水培植物的脫氮效率很低,譚洪新等[7]在研究水栽培蔬菜對養魚廢水的水質凈化效果時發現,水培蔬菜對硝氮的去除率只有3.7%;吳 偉等[8]通過在池塘水體中栽種以輪葉黑藻(Hydrilla verticillata)為主的水生植物,并添加活菌含量大于108 g/L微生物制劑,構建了水生植物—微生物強化系統,研究該系統對日本沼蝦(Macrobrachium nipponense)養殖水體的生物凈化效果。研究表明,當水體中添加的微生物質量濃度為1.0 mg/L時,適宜的水生植物覆蓋率為40%,水生植物—微生物強化系統是一種良好的日本沼蝦養殖水體生物凈化系統。而水生植物與微生物相結合凈化水體,效果雖然較為顯著,但水生植物的栽培占面積較大,依然不是最理想的選擇。故利用高效的具有反硝化脫硫功能的微生物凈化養殖水質、控制亞硝酸鹽和硫化物顯得尤其重要。
由于水產養殖需要保持充足的溶氧量,所以厭氧反硝化菌脫氮無法發揮正常的作用。具有一定溶氧量的養殖水體更有利于好養或兼性反硝化菌發揮作用。好養或兼性反硝化菌將硝酸鹽和亞硝酸鹽轉化成氣態氮,且可將氨在好氧條件下直接轉化成氣態產物。
2 脫氮硫桿菌的性質和作用原理
2.1 脫氮硫桿菌的生長特性
1904年,Beijerinck首先分離得到脫氮硫桿菌(Thioba-cillus denitrificans),其屬于硫桿菌屬;具有代表性的硫桿菌屬有排硫桿菌(Thiobacillus thioparus)、氧化硫桿菌(Thiobac-illus thiooxidans)、脫氮硫桿菌(Thiobacillus denitrificans)和新型硫桿菌(Thiobacillus novellus)。脫氮硫桿菌廣泛存在于土壤、底泥、淡水和海洋沉積物、礦山排水、工廠、污水處理池和消化池;對溫度和pH值的變化敏感,最適生長條件pH值為6.5~8.0,最適溫度28~30 ℃。脫氮硫桿菌為革蘭氏陰性化能自養細菌,電鏡觀察,菌細胞短桿狀、單個、成對或短鏈狀排列,具有單根極生鞭毛,無芽孢,菌體大小約為0.3~0.8 μm×0.8~3.0 μm。能在好氧和厭氧條件下以硫代硫酸鹽和 S2-作為能源、以CO2作為碳源進行生長,厭氧條件下可以硝酸鹽作為電子受體還原為N2。該菌生長緩慢,無明顯的穩定期且穩定期持續時間較短,隨后進入衰亡期[9-10]。
2.2 脫氮硫桿菌反硝化原理
脫氮硫桿菌能在好氧和厭氧條件下以硫代硫酸鹽和S2-作為能源、以CO2作為碳源進行生長,厭氧(兼性厭氧)條件下可以硝酸鹽作為電子受體還原為N2。正因為脫氮硫桿菌以二氧化碳為碳源,對魚類有害的亞硝酸鹽、硫化氫等均可被氧化為無毒的物質,同時減低了水體中的生物消耗量和化學耗氧量。其反硝化過程如下:脫氮硫桿菌胞內含1,5-二磷酸核酮糖羧化酶和5-磷酸核酮糖激酶,可通過卡爾文循環途徑來固定CO2。脫氮硫桿菌以還原態硫作為電子供體,同時以硝酸鹽作為電子受體,將其還原為N2,完成自養反硝化過程[11]。厭氧條件下,脫氮硫桿菌氧化硫的反硝化過程具體如下:
1.1 S+0.4 CO2+NO3-+0.76 H2O+0.08 NH4+0.08 C5H7O2N+0.5 N2+1.1 SO42-+1.28 H+ (1)
0.844 S2O32-+NO3-+0.347 CO2+0.434 H2O+0.086 NH4++0.086 HCO3-0.086 C5H7O2N+0.5 N2+1.689 SO42-+0.697 H+(2)
0.421H2S+0.421HS-+0.346 CO2+0.086 NH4++0.086 HCO3-+NO3-0.086 C5H7O2N+0.5 N2+0.842 SO42-+0.434 H2O+0.262 H+ (3)
從NO3-還原到N2,經一系列連續的4步反應完成:NO3-NO2-NON2ON2,分別由以下酶進行催化:硝酸鹽還原酶、亞硝酸鹽還原酶、一氧化氮還原酶、一氧化二氮還原酶。通常細菌能否用于脫硫工藝的一個重要影響因素在于細菌產生的硫是積累在細胞內還是在細胞外。如果積累在細胞內,必然會產生大量的含硫細胞。這樣硫的分離就比較困難,為此必須選擇在細胞外形成硫的細菌,而脫氮硫桿菌即是具有這種特征的細菌。脫氮硫桿菌的優點:一是嚴格自養,不需要投放有機物作為碳源,節省開支,同時也不會引入額外的有機物,避免水體的二次污染;二是產生極少量的污泥,能將污泥處理量降低到最小[12];三是不僅能在厭氧條件下生長,還可以利用硫化物。
3 脫氮硫桿菌的應用研究
鑒于脫氮硫桿菌具有脫氮和脫硫的特殊性質,近年來對脫氮硫桿菌的應用研究十分活躍。脫氮硫桿菌是典型的硫自養反硝化菌,有關研究主要集中在防腐應用、油田廢水處理領域。作為微生物腐蝕的主要菌種之一的硫酸鹽還原菌(SRB),脫氮硫桿菌能夠與SRB共存,以氮源反硝化作用,抑制腐蝕性產物硫化物的產生,同時也在一定程度上抑制了SRB的生長,起到一定的防腐作用。汪梅芳等[13]利用靜態掛片以及交流阻抗法(EIS)研究了脫氮硫桿菌對碳鋼微生物的腐蝕影響,研究發現T. denitrificans的胞外高聚物增加了生物膜的致密性,阻礙了電荷傳遞過程,也降低了SRB的腐蝕。秦 雙等[14]將脫氮硫桿菌經培養活化后用于抑制老化油儲油罐污水及油田廢水中微生物腐蝕及脫除硫化物,發現加入TD生物制劑后,污水中FeS的去除率可達42.85%;污水中無機硫化物的總量去除率可達91.05%。脫氮硫桿菌的加入降低了污水中腐蝕性硫化物的含量,進而減緩油水界面層對基體材料的腐蝕破壞,同時降低界面附近SRB的生長及活性硫化物的產生,從而抑制了惡臭污染物硫化亞鐵對環境的危害。
近年來,利用脫氮硫桿菌來處理地下水和飲用水這一自養反硝化工藝也得到了廣泛應用。Koenig等[15]在1997年進行了用脫氮硫桿菌處理垃圾填埋場滲濾污水,在填充不同粒徑硫磺的固定床反應器系統來處理硝酸鹽濃度高達400 mg/L的污水,為以后高濃度硝酸鹽污水處理提供了可行的依據。張承中等[16]利用脫氮硫桿菌接種至生物滴濾塔用于凈化硫化氫氣體濃度高達2 000~3 000 mg/m3,對硫化氫的脫除率高達92%,為工業化應用中處理高濃度的硫化氫氣體提供了依據。
同時脫氮硫桿菌在礦體地下水以及礦體圍巖地下水中活動性強,而在一般巖石或松散沉積物的地下水中活動較弱。因此,脫氮硫桿菌可以作為指示性微生物,作為礦化的直接指標。
4 脫氮硫桿菌篩選馴化以及分子生態學水平上的研究
因脫氮硫桿菌生長緩慢,對溫度以及鹽度的耐受性不強等限制了其應用,對于養殖水體而言,從養殖水體污泥中有效的篩選、培養和馴化脫氮硫桿菌,因溫度、pH值等是脫氮硫桿菌生長的主要影響因素,因而可通過建立溫度、pH值梯度進行穩定性馴化培養。采用添加特殊指示劑的培養基對脫氮硫桿菌也可以進行初步篩選,通過反硝化過程堿度變化,相應指示劑顏色變化,即可在篩選平板上出現特殊顏色的菌落。牛建敏等[17]從湖水、底泥、土壤、厭氧污泥等不同環境中采集菌種從培養、分離得到10種脫氮硫桿菌菌株,不同環境中脫氮硫桿菌在生理生化上存在差異,通過比較它們的硝酸鹽氮去除速率,以期獲得活性更強以及工程應用價值最大的菌株。同時,深入探討脫氮硫桿菌的基因組學、蛋白組學技術,利用基因重組、基因改組等分子生物學技術構建高效基因工程菌,從而提高其生物脫氮的效率,是行之有效的方法。
養殖水體單靠脫氮硫桿菌單一菌株想達到高效率的脫氮除硫效果,還是有很大困難的,如若將脫氮硫桿菌與其他具有不同凈水功能的微生物菌株復合使用,根據治理對象的不同以及各種菌生理功能的差異,進行組合并采用多種工藝手段,以期達到治理大面積養殖水域的目的。目前,養殖水體中微生態制劑所涉及的微生物包括光合細菌、芽孢桿菌、硝化細菌、反硝化細菌等[18-20]。如養殖水體凈化有關研究[21],從富營養化的養殖水體中分離篩選得到具有不同生理功能的污染物治理菌株,如硫化細菌、硝化細菌、反硝化細菌、光合細菌、生物絮凝菌等,經優化配伍成性能優良的復合功能菌,因它們在生長過程中能產生的有用物質及分泌物質成為相互或各自的生長基質,形成一種共生增殖關系,從而達到有效凈化養殖水體的目的。徐軍祥等[22]首先從高鹽高硫廢水中活性污泥中獲取脫氮硫桿菌,在不同濃度梯度下進行耐鹽能力穩定性馴化培養,以獲得耐鹽脫氮硫桿菌,并與硝化菌混合培養形成復合菌劑,采用生物強化技術原理投加至廢水。結果發現投加復合菌能加快COD降解速度,增強耐負荷沖擊能力,提高COD、NH3-N和硫代硫酸鹽(THS)的去除率。所謂的生物強化技術(bioaugmentation)即是為了提高原系統的廢水處理能力,向原系統中投加從自然界中馴化篩選的優勢菌種或通過基因重組技術產生的復合菌,以去除某一種或多種有害物質的方法。該技術自20 世紀80年代以來被廣泛研究。
近年來,固定化微生物脫氮技術在養殖水質的控制上應用廣泛,其優點包括在污廢水脫氮治理中能夠長期保持活性;可重復使用,節省投資;易于固液分離;有利于屏蔽或減少土著微生物、毒性物質及外界環境變化的干擾,可使含氮污水達到更好的修復效果[23]。因此,嘗試將脫氮硫桿菌固定化投放到養殖廢水中以便高效利用也是未來研究工作中所要努力的方向。也有研究將脫氮硫桿菌與形成絮凝體的異養細菌一起培養使脫氮硫桿菌得到固定化,從而形成性能良好的絮凝物以除去H2S。
據統計,目前人們能夠培養的微生物不足環境微生物總量的3%。近些年來,分子微生態學和現代生物化學的迅速發展推動著養殖水體微生物學的發展,人們逐漸通過分子生態學技術深入研究環境微生物如RLP技術用于研究環境微生物多樣性;用DGGE 技術研究反硝化微生物基因多樣性,車 軒等[24]PCR-DGGE技術從總DNA中擴增出目標16 S rDN斷,再對擴增的16 S rDNA進行DGGE分析,對凝膠染色并進行條帶統計分析和切膠測序,使用序列數據進行同源性分析并建立了系統發育樹。其中,RT-PCR及實時熒光定量PCR技術研究環境反硝化微生物種群的定量研究。因為硫桿菌屬種類較多,種間差異不大,因而用分子生物學手段對其進行分類鑒定,如運用16 S rDNA分析來鑒定脫氮硫桿菌,是更具優勢的也是較普遍的一種方法。
脫氮硫桿菌作為氮素循環的重要微生物,其分子生態學上的研究不是很深入,因此提出了脫氮硫桿菌專一性PCR引物和探針,已經成為微生物生態學的迫切要求。趙陽國等[25]研究設計了脫氮硫桿菌在種級水平的專一性PCR引物/探針。脫氮硫桿菌專一性引物/探針的提出,將為不同生態環境中該種微生物的時空分布、結構動態以及實時定量等研究提供分子生物學工具。Robert S運用外源DNA探針從質粒庫中分離出來2種轉錄脫氮硫桿菌1,5-二磷酸核酮糖的基因,并運用限制性酶分析2種基因的長度大小。此次研究也為脫氮硫桿菌在分子水平上的研究及應用奠定了一定的基礎。
5 脫氮硫桿菌在水產養殖中的應用前景與展望
目前對自養反硝化菌脫氮硫桿菌的應用研究主要集中于飲用水、地下水、廢水處理、防腐應用,而對養殖水處理的研究報道則較少。因循環水養殖系統具有節省空間、節約水資源、高產、高回報效益的優點的,作為我國水產養殖業現代化的支撐技術力量,該體系為工業化水產養殖提供了很好的技術模式。鑒于自養反硝化菌的諸多優點,有研究試著將脫氮硫桿菌運用到循環水養殖系統。自養反硝化過程會消耗一定的堿度,并且RAS系統水是循環使用的,所以長期下去可能有硫酸根的積累,而隨著硫酸根濃度的升高反過來又會抑制脫氮速率。車 軒[26]綜述了在循環水養殖系統(RAS)中運用脫氮硫桿菌除硝酸鹽的可行性,他提出將產生堿度的異養反硝化與自養反硝化進行集成,具有極大的潛力。將二者集成的脫氮方法具有兩大優勢:一方面碳源的消耗遠遠低于完全異養反硝化脫氮;另一方面使硫酸鹽濃度得到有效控制。因此,在養殖水處理的實際應用中具有極強的可行性。有研究采用硫酸鹽還原菌、脫氮硫桿菌和異養反硝化菌在生物滴濾塔中的填料表面進行掛膜,進行同步脫除SO2和NO試驗,通過不同菌種的協同作用,SO2氣體平均去除率達到了97.6%,而NO氣體的平均去除率達到了51.4%。
而Sora運用MSC(modified spent caustic)即改良的廢堿液投加到以硫為電子供體自養反硝化過程中去以補充消耗的堿度,使反硝化進程能持續的進行;同時SC的應用證實了污水脫氮的高效性,即COD/N的比值較低。若COD和TN含量過高的話,還要考慮到SC的添加劑量問題。
6 小結
自養反硝化技術對養殖水體凈化的應用方面較小。有關耐鹽、耐高低溫的脫氮硫桿菌菌株的篩選馴化研究還需進一步加強,對脫氮硫桿菌尤其是分子水平的研究還不夠深入。目前,硫自養反硝化技術還處于實驗室研究及中試階段,如果考慮將脫氮硫桿菌等反硝化細菌應用于河流、湖泊、魚蝦等養殖水體或自然水體中,其在實際應用中的功能是否穩定將有待探討,目前相關研究已經證明脫氮硫桿菌對養殖水體生物無害,但是否影響水體中其他有益微生物的生態位,還有待探討未來致力于脫氮硫桿菌上的研究還很多,任務更繁重。
7 參考文獻
[1] 張亞娟,王超,劉存歧,等.氨態氮和亞硝態氮對日本沼蝦酚氧化酶活力及血藍蛋白含量的影響[J].水產科學,2010,29(1):31-34.
[2] 吳美仙,李科,張萍華.反硝化細菌及其在水產養殖中的應用[J].浙江師范大學學報:自然科學版,2008,31(4):468-471.
[3] 呂研.水體中硫化物的毒性及防治措施[J].黑龍江水產,2008(4):20-21.
[4] 管越強,裴素蕊,李澤健.急性硫化物脅迫對日本沼蝦免疫系統和抗氧化系統的影響[J].水生態學雜志,2011,32(6):89-94.
[5] 余靜,許燕,王芳.硫化氫對羅氏沼蝦4種組織中POD,PPO酶活力的影響[J].上海師范大學學報:自然科學版,2011,40(5):546-550.
[6] 宋超,陳家長,戈賢平,等.浮床栽培空心菜對羅非魚養殖池塘水體中氮和磷的控制[J].中國農科通報,2011,27(23):70-75.
[7] 譚洪新,羅國芝.水栽培蔬菜對養魚廢水的水質凈化效果[J].上海水產大學學報,2001,10(4):293-297.
[8] 吳偉,瞿建宏,王小娟,等.水生植物-微生物強化系統對日本沼蝦養殖水體的生物凈化[J].生態與農村環境學報,2011,27(5):108-112.
[9] 張忠智,魯莽,魏小芳,等.脫氮硫桿菌的生態特性及其應用[J].化學與生物工程,2005(2):52-54.
[10] 車軒,羅國芝,譚洪新,等.脫氮硫桿菌的分離鑒定和反硝化特性研究[J].環境科學,2008,29(10):2931-2937.
[11] SORA,JAECHEUL Y,LMGYU B,et al.Microbial community structure and dynamics in a mixotropHic nitrogen removal process using recycled spent caustic under different loading conditions[J].Bioresource Technology,2011,102(15):7265-7271.
[12] 任延麗,靖元孝.反硝化細菌在污水處理作用中的研究[J].微生物學雜志,2005,25(2):88-92.
[13] 汪梅芳,劉宏芳,龔亞輝,等.脫氮硫桿菌對碳鋼微生物腐蝕的影響[J].材料保護,2003,36(4):23-31.
[14] 秦雙,任斐,王瑋,等.惡臭腐蝕性硫化物的微生物治理研究[J].腐蝕研究,2010,24(12):1-9.
[15] KOENING A,劉玲花.脫氮硫桿菌處理垃圾填埋場滲濾污水的研究[J].環境科學,1997,18(5):51-54.
[16] 張承中,邢怡,郭明菲,等.脫氮硫桿菌接種生物滴濾塔凈化H2S氣體研究[J].環境工程,2008,26(2):33-35.
[17] 牛建敏,李睿華.不同環境中脫氮硫桿菌的分離、培養及其去除硝酸鹽的研究[J].環境工程,2009(27):226-229.
[18] 付保榮,曹向宇,冷陽,等.光合細菌對水產養殖水質和水生生物的影響[J].生態科學,2008,27(2):102-106.
[19] 李衛芬,張小平,宋文輝,等.芽孢桿菌對草魚養殖水質調控作用的研究[J].漁業現代化,2011,38(4):22-26.
[20] 吳偉,余曉麗.固定化微生物對養殖水體中NH4+-N和NO2--N的轉化作用[J].應用與環境生物學,2001,7(2):158-162.
[21]馮春暉,于嵐,鄭先強,等.養殖水體復合功能菌的分離及其性能[J].城市環境與城市生態,2005,18(5):30-32.
[22] 徐軍祥,姚秀清,楊翔華,等.耐鹽復合菌劑生物強化處理高鹽高硫廢水[J].環境污染與防治,2007,29(6):467-471.
[23] 肖晶晶,郭萍,霍煒潔,等.反硝化微生物在污水脫氮中的研究及應用進展[J].環境科學與技術,2009,32(12):97-102.
[24] 車軒.脫氮硫桿菌的反硝化特性和自養反硝化工藝研究[D].上海:上海海洋大學,2008.
關鍵詞 淡水魚致病菌;中草藥;抗生素;藥敏試驗
中圖分類號 S948 文獻標識碼 A 文章編號 1007-5739(2012)19-0254-02
近年來,隨著水產養殖規模的擴大和集約化程度的提高,養殖環境日益惡化,近年來水產養殖病害發病率越來越高。細菌性疾病是水產養殖動物最重要的疾病之一,2005年以來暴發的生物源性疾病中,細菌性疾病所占比例超過55%,嚴重制約了水產業的發展[1]。由于漁民缺乏基本的藥理知識,存在濫用抗生素類藥物的現象,導致耐藥菌株的產生,給細菌病的防治帶來了很大的困難。選取了遲緩愛德華氏菌、嗜水氣單胞菌、金黃色葡萄球菌、嗜麥芽寡養單胞菌和藤黃微球菌5種常見淡水魚的致病菌進行體外中西藥抑菌試驗,旨在為淡水魚細菌病防治提供依據,減少致病菌耐藥菌株的產生。
金黃色葡萄球菌、嗜水氣單胞菌、遲緩愛德華氏菌、嗜麥芽寡養單胞菌和藤黃微球菌,均是淡水養殖動物最常見的致病菌,它們的大量繁殖給淡水魚類養殖業帶來巨大威脅。其中金黃色葡萄球菌是毒力最強的引起化膿性疾病的化膿菌,可以產生溶血毒素、腸毒素、血漿凝固酶等毒素和酶,引起水生動物外傷化膿死亡[2]。嗜水氣單胞菌通常能夠引起的疾病多為暴發性傳染病,患病水生動物死亡率較高,通常導致魚、鱉、鰻、牛蛙及蚌等水生動物的敗血癥及局部感染[3]。藤黃微球菌是黃鱔出血病的主要病原,黃鱔感染后出現體表彌散性出血、紅腫外翻、肝臟腫大出血等癥狀并造成高死亡率[4]。嗜麥芽寡養單胞菌是近年來引起斑點叉尾鮰高致死性、傳染性疾病的主要病原之一,發病魚主要出現體表褪色斑、脫肛、嚴重腸炎和腹水等病征,并以腸套疊為主要病理特征,其發病率和死亡率均在90%以上,造成的經濟損失極其嚴重[5]。遲緩愛德華氏菌能引起黃顙魚食欲減退、離群緩游、反應遲鈍,后期魚嘴周邊及各鰭充血斑,下頜皮膚破損出血呈圓形孔洞[6]。
1 材料與方法
1.1 供試菌株
供試菌株為遲緩愛德華氏菌、嗜水氣單胞菌、金黃色葡萄球菌、嗜麥芽寡養單胞菌和藤黃微球菌,均由湖南農業大學水產微生物實驗室提供。將菌轉接到30 mL液體培養基中,30 ℃振蕩培養24 h,離心取菌體,用無菌生理鹽水稀釋成5.0×107個/mL菌懸液備用。
1.2 試液與試紙制備
1.2.1 中草藥有效成分的提取。供試中藥材五倍子、大黃、金銀花、黃芩、陳皮、黃連、板藍根、黃柏、連翹、黃梅購于湖南農業大學養天和大藥房。采用水煎煮法,每種中草藥分別取5 g,加水50 mL,浸泡30 min,煎煮沸騰后文火煮30 min,過濾煎液,將藥物殘渣繼續煎煮,共煎煮3次,合并濾液,濃縮至5 mL,使含藥量為1 g/mL,于4 ℃下保存(48 h內使用)。
1.2.2 抗生素藥液的配置。抗生素藥品強力霉素、鹽酸左氧氟沙星、諾氟沙星、紅霉素、甲硝唑、土霉素、氟苯尼考、氟強先鋒、呋喃妥因分別按照一定的濃度配成藥液,于4 ℃下保存備用。
1.2.3 聯合藥敏試驗藥敏紙片制備。將新華1號定性濾紙用打孔器打成直徑為6 mm的紙片,于121 ℃下滅菌30 min,再于100 ℃下烘干;將滅菌后的紙片放于藥液中浸泡并翻動30 min;然后將紙片在無菌干燥培養皿中攤開,吹干,再置于無菌加塞小瓶中,最后置于干燥器中或者冷凍保存備用。
1.3 體外藥敏紙片抑菌試驗方法
接常規方法用滅菌棉簽蘸取菌液,均勻涂布于營養瓊脂平板表面,靜置5~10 min,在無菌條件下,用無菌的眼科鑷子取各種藥物紙片放置于培養基表面,每個平板4~5片,并輕輕按壓,使其緊貼其上,正放5~10 min,待干后,輕輕倒置于28 ℃溫箱內培養24 h,取出,測各藥物紙片周圍抑菌圈的直徑,參照一般抗菌藥物判定標準及文獻介紹新藥標準[7](表1)進行綜合判定。
2 結果與分析
2.1 抗生素抑菌效果
從抗生素的抑菌效果(表2)可知,5株致病菌對強力霉素、諾氟沙星、紅霉素、甲硝銼、氟苯尼考、呋喃妥因敏感,其中強力霉素、紅霉素、氟苯尼考、甲硝銼的抑菌效果最好,抑菌圈的直徑均達到20 mm以上。遲緩愛德華氏菌、嗜水氣單胞菌、金黃色葡萄球菌、嗜麥芽寡養單胞菌對氟強先鋒中度敏感,而藤黃微球菌對氟強先鋒則表現出耐藥性。這5株菌對鹽酸左氧氟沙星均不敏感。
2.2 中草藥抑菌效果
從中草藥抑菌效果(表3)可知,五倍子、大黃對5株菌的抑菌效果最佳,黃芩次之;金銀花對藤黃微球菌、嗜麥芽寡養單胞菌的抑菌效果很好,抑菌圈的直徑分別為23 mm和20 mm,而對其他菌株不敏感;黃梅、板藍根、連翹、陳皮對5株菌不敏感,中西藥對5株常見水產動物疾病致病菌的抑菌效果分別見圖1~圖5。
3 結論與討論
長期用藥,特別是不合理的使用抗生素,使得大量的病原微生物產生了耐藥性,許多疾病得不到及時有效的治療;藥物的壽命縮短,造成了極大的損失。因此,如何正確、科學使用藥物,延長藥物的使用壽命;找到合適中草藥替代抗生素是目前的重要任務。藥敏試驗方便快捷,可在短時間內篩
選出最佳的治療藥物和最佳劑量,為臨床用藥提供依據,進行針對性治療,能及時有效地控制疾病的感染,降低漁民的損失;利用中草藥替代抗生素,能有效緩解因為過量或者濫用抗生素引起的耐藥性。由試驗結果可知,中草藥中五倍子和大黃對各類致病菌的抑菌效果最佳,在生產實踐中,可以用五倍子和大黃代替抗生素治療淡水魚病,也能取得較好的療效。
4 參考文獻
[1] 于海羅,于津,肖克宇.洞庭湖區域烏鱧養殖主產區養殖情況調查及分析[J].當代水產,2010(6):64-67.
[2] 杜銳,韓文瑜,雷連成.動物源性金黃色葡萄球菌耐藥檢測[J].中國獸醫科技,2005,35(3):230-232.
[3] 郭松林,關瑞章,馮建軍,等.嗜水氣單胞菌感染對美洲鰻鱺血液和生化指標的影響[J].集美大學學報:自然科學版,2010,14(2):13-17.
[4] 彭彬,楊光友,陳曉利,等.黃鱔藤黃微球菌的分離鑒定及藥敏試驗[J].上海海洋大學學報,2011,20(3):405-411.
[5] 汪開毓,黃錦爐,肖丹,等.嗜麥芽寡養單胞菌脂多糖對斑點叉尾鮰免疫保護作用[J].水生生物學報,2012,36(3):433-440.
2、致病原因
1、從微生態學角度講,魚類氣單胞菌感染的發生是魚、細菌和生態環境綜合作用的結果。常態下,3者處于動態平衡,單胞菌不呈致病作用。當生態環境突變(如水溫升高、有機質濃度增加)或受到污染時,動態平衡遭到破壞,處于“靜態”的條件致病菌被“激活”,迅速大量生長繁殖并產生毒素等致病因子,此為致病之外因。
2、在飼養池中高密度飼養的各種魚類,與在河湖海洋等自然水體中生活的魚類所承受的環境壓力是不同的,前者所受到的應激性刺激要顯著地高于后者。正是由于養殖魚類頻繁地遭受各種應激因子的刺激,才導致了飼養魚類免疫力下降,對各種傳染病的易感性增加。此為致病之內因。在內因和外因共同作用下,導致魚病的暴發與流行,國內諸多報道也證實了這1點。
3、發病特點及應注意問題從魚類的感染類型來分析,單純感染、原發性感染較少。正常魚體內分離出多種條件致病菌且共生于同1魚體,這1事實說明水體中存在有利于它們生長繁殖的共同條件,因此在致病過程中往往起到協同作用,引起混合感染、繼發感染,使病情更加復雜化、嚴重化,故在魚類細菌性疾病防治中同樣不可忽視。同時,有關文獻指出:寄生蟲寄生于體表或鰓上,而其本身往往是帶菌者,魚體皮膚被寄生蟲損傷后,細菌就會大量侵入體內,促使疾病暴發且較嚴重。故在魚病防治中要注意檢查和殺滅寄生蟲。
4、控制對策近年來,由于水產動植物病害的日趨嚴重以及防病技術滯后,漁農為了挽回損失,或盲目用藥,或加大用藥濃度污染了水域環境,造成了水產動物的抗藥性,降低了魚產品的品質,這1切將會直接威脅人類的安全。在1993年泰國曼谷召開的亞洲水產養殖病害會議上,與會知名專家提出了“水產動物健康養殖”的問題,把病害的控制與環境的改善緊密聯系起來。為此筆者根據實踐經驗和有關文獻,提出如下控制對策。
關鍵詞:水產養殖 水體 疾病預防 優化
一、對魚塘徹底消毒
清塘消毒包括清除池底污泥和池塘消毒兩個內容。一般老池塘每年都要清除池底淤泥,只保留底泥10~15cm即可。老魚塘致病因子較多,應注重清塘殺菌防病,這是控制養魚少生病的關鍵。應選擇晴好天氣進行清塘消毒工作。一種方法是干法清塘,即按每畝魚塘用生石灰75~100kg或漂白粉3~4kg加水溶解,在全池均勻潑灑。潑灑后應讓池塘曝曬幾日,并用耙子全池耙動,以達到充分消毒防病的作用,還可以中和淤泥中的有機酸、硫化氫等,改變酸性環境,使淤泥呈弱堿性,有利于魚類的生長繁殖。另一種方法是帶水清塘,按每米水深每畝用生石灰130~150kg或漂白粉10~12kg溶化后全池潑灑。潑灑時要到邊到位,尤其池塘四周不要忽視。
二、創建優質水體環境
池塘消毒后就要進水,進水必須進行水體消毒,既可以在池水進入池塘后用生石灰帶水消毒,也可設單獨的消毒池,養殖用水經過消毒后再使用。同時,池塘要保持適宜的水深和優良的水質及水色。在養殖的前期,因為魚類個體較小,水溫較低,池水以淺些為好,有利于水溫回升和餌料生物的生長繁殖。以后隨著個體長大和水溫上升,應逐漸加深池水,到夏秋高溫季節水深最好達1.5m以上。水色以淡黃色、淡褐色、黃綠色為好,透明度25~35cm。
三、科學放養
養殖中應放養健壯的種苗,并采取適宜的密度。放養的種苗應體色正常,健壯活潑。利用某些養殖品種或群體對某種疾病有先天性或獲得性免疫力的原理,選擇和培育抗病力強的苗種作為放養對象,可以達到防止該種疾病的目的。最簡單的辦法是從生病池塘中選擇始終未受感染的或已被感染但很快又痊愈了的個體,進行培養并作為繁殖用的親體,因為這些魚類的本身及其后代一般都具有了免疫力。所有魚種下池前均用高錳酸鉀或食鹽水溶液進行浸體消毒。放養密度應根據池塘條件、水質和餌料狀況、飼養管理技術水平等,決定適當密度,切勿過密。
四、控制餌料肥料的投放
投餌工作在保持池塘水質方面起著重要的作用。投餌過多就會造成水體污染,水質富營養化,有毒物質積累,水環境惡化,病原微生物繁殖,使魚生病。可以在計算魚種體重測算投餌量的前提下,通過設置餌料臺,觀察魚類攝食情況,根據剩料多少來調整投喂量。餌料要求質量高。餌料及其原料絕對不能發霉變質,餌料的營養成分要全,特別不能缺乏各種維生素和礦物質,應是對環境污染少的環保飼料。同時,要注意合理施肥。通過適度培肥,使浮游生物處于良好的生長狀態,增加水體中的溶解氧和營養物質,從而培育出良好的水質,輔助魚類生長。一般5~6月份以施有機肥為主,每7~10天一次;7~9月份以施化肥為主,每4~6天施肥一次。對于養殖鰱、鳙等為主的池塘,應根據水質情況及天氣情況施肥,一般要求水質透明度在25cm左右,水色應以茶褐色為佳。同時應注意一次施肥量不宜過多,注重少施勤施。人畜糞等有機肥,每次每畝可施100~150kg;化肥每次每畝用尿素1kg或硫銨1.5kg,加過磷酸鈣1~1.5kg。馴化養魚池塘一般不施肥。
五、加強對水質的調控
一是改善生態環境。為了凈化水質,增強魚類的抗病能力,可人為的改善池塘中的生物群落和微生物群落。在養殖過程中,可定期的用生石灰潑灑消毒,改善環境,抑制病菌的生長和繁殖。
二是定期換水。換水是保持優良水色的最好辦法,但要適時適量才有利于魚類的健康和生長。當水色優良、透明度適宜時,可暫不換水或少量換水;在水色不良或透明度很低時,或魚類患病時,則應多換水、勤換水。
三是及時增氧。通過增氧機的攪水作用,使池塘上下水層形成對流,增加整個池塘的溶氧量,使養殖魚類后半夜不至于缺氧。底層溶氧增加,還可以加速物質循環,減少有毒物質的積累,使魚類健康成長,增加抗病能力。
六、加強對養殖的管理
在對魚類捕撈、搬運及日常飼養管理過程中應細心操作,不使魚類受傷。每天至少到池塘上去檢查1~2次,以便及時發現可能引起疾病的各種不良環境,盡量采取改進措施,防患于未然。同時要加強管理,日夜巡塘,調節水質,發現問題及時采取措施予以解決。塘內的死魚、病魚要及早撈起,遠離深埋,以免病情蔓延或影響水質。在生病的池塘中用過的工具應當用濃度較大的漂白粉、硫酸銅或高錳酸鉀等溶液消毒,或在強烈的陽光下曬干,然后才能用于其他池塘。還要防止水質變壞,在魚類浮頭或發病時,及時采取措施予以救治。
七、使用藥物防治
在魚類進池前要用適當的藥物對魚類進行消毒,防止魚類體表攜帶病原。魚類進池后的藥物防治最好改用內服藥,將藥物做成人工疫苗,用口服、浸洗或注射等方法送入魚類體內。在多病季節到來時,針對某種常發疾病定期投喂藥餌或謹慎向全池潑灑藥物也是有效預防疾病的方法。