为探究中华沙塘鳢(Odontobutis obscura)绿色、健康、生态的养殖模式,研究对池塘和稻田两种养殖模式的水质、浮游生物及底栖动物的4次采样结果进行了对比分析.结果显示,两种养殖模式下的水体温度、pH和总磷无显著差异,但稻田养殖模式的溶解氧含量始终高于池塘养殖模式.沙塘鳢池塘和稻田养殖模式的氨氮、亚硝酸盐氮和硝态氮含量整体下降,但总氮含量持续上升.池塘养殖模式的叶绿素a含量始终显著高于稻田.在两种养殖模式下,共检测出浮游植物6门40属,池塘和稻田特有浮游植物各有8种.两种养殖模式的浮游植物密度及生物量均在分蘖期达到最高,其次是扬花期.检测出浮游动物3大类21属41种,两种模式均以轮虫(Rotifera)为主.沙塘鳢池塘和稻田养殖模式的浮游动物密度和生物量最高的时期均是拔节期,除成熟期外,池塘养殖模式的浮游动物密度和生物量均高于稻田养殖模式;两种养殖模式共检测出底栖动物9种(属),常见种为尾腮蚓属.随着养殖时间的推进,池塘和稻田养殖模式的底栖动物种类数、数量均持续下降.根据以上结果可知,相较于池塘养殖模式,稻田养殖模式可在一定程度上起到净化水质的作用,且可以通过控制浮游生物的生长,维持稻田生态平衡.

溶解性有机质(DOM)的存在会影响纳米氧化锌颗粒(ZnO NPs)在水中的稳定性.本文通过构建垂直潜流人工湿地,以腐殖酸(HA)作为DOM的代表物质,研究了 1 mg·L-1 ZnO NPs和不同浓度HA(1、5、10、20和30 mg·L-1)共存下对人工湿地处理性能、堵塞程度以及微生物群落变化的影响.结果表明:低浓度(≤1 mg·L-1)HA溶液会促进ZnO NPs的团聚,而中高浓度(1～25 mg·L-1)HA溶液则产生相反的作用.ZnO NPs和HA共存会降低人工湿地的净化效果,尤其是1 mg·L-1 HA时,COD、氨氮和总氮的去除率分别下降了 18.07％、19.94％和26.37％.连续投加1 mg·L-1 HA浓度和1 mg·L-1 ZnO NPs 60天后,人工湿地堵塞最严重,渗透系数下降67.5％.HA和ZnO NPs共存会影响微生物分泌胞外聚合物(EPS),当HA浓度为1 mg·L-1时,EPS高达140.30±0.29 mg·g-1,而空白组仅为78.67±0.32 mg.g-1,这也是人工湿地堵塞严重的一个重要原因.此外,ZnO NPs和HA的加入会降低微生物群落的丰富度和多样性,并促进分泌EPS微生物(Thauera)的生长.研究结果可为人工湿地的堵塞机制提供新的解释.

水产养殖过程中氮元素超标易造成水质恶化,威胁水产动物的生长繁殖,亟需安全、高效的脱氮方法.从福建某水产养殖池底的污泥中筛选出一株氨氮降解菌,菌种鉴定后进行适应性驯化,并研究不同条件对菌株生长和氨氮降解的影响,随后又以亚硝态氮为唯一氮源检测菌株的好氧反硝化特性.菌株经 16S rRNA鉴定为阿氏芽孢杆菌Bacillus aryabhattai,命名为JN01;驯化后,菌株的生长、氨氮去除率均有不同程度提高,初始NH4+-N浓度为 200 mg/L的氮去除率最高达 87.29%;影响菌株脱氮的单因素实验结果表明,当NH4+-N浓度为 200 mg/L、丁二酸钠为碳源、碳氮比为 15∶1、pH 7.5、培养温度为 30℃时,菌株的氨氮降解率可以达到 92.78%.在亚硝态氮为唯一氮源的条件下,菌株JN01 也能进行好氧反硝化转化,NO2--N降解率为 82.30%.B.aryabhattai JN01 具有良好的异养硝化和好氧反硝化特性,具备同时解决养殖废水中氨氮和亚硝酸盐超标的应用潜力.

对于透明度低、富营养化严重的河道,难以直接在河底种植沉水植物净化水质.通过构建穗花狐尾藻人工沉床系统,对上海临港一典型富营养化河道进行生态修复.结果表明:人工沉床可通过沉水植物吸收和改变微生物群落结构及多样性,达到脱氮除磷、提高水体透明度效果.沉床修复30 d后,水体透明度升高了 152.2％,水体叶绿素a浓度降低了 87.4％,总氮(TN)、总磷(TP)、氨氮(NH3-N)和活性磷(PO43--P)浓度平均去除率分别为61.0％、76.4％、91.8％和76.6％,与对照区差异显著(P＜0.05).修复后水体微生物多样性提高,改变了门、属水平群落结构以及水体氮处理细菌结构,提高了磷处理细菌丰度;冗余分析进一步表明,TP、NH3-N、NO3--N和PO43--P是导致沉床修复不同时期水体门水平群落结构差异的主要驱动因子,变形菌门、厚壁菌门和拟杆菌门与TP、NH3-N、PO43--P均呈显著正相关,与NO3--N呈显著负相关,放线菌门和蓝细菌门则相反.研究结果为富营养化河道生态修复工程提供了理论及技术支撑.

文章研究了饲料中添加不同水平的白术提取物(Extraction of Atractylodes macrocephala Koidz,EAMK)对日本沼虾(Macrobrachium nipponense)生产性能、器官指数、血液生化指标、抗氧化能力、消化系统健康和抗病力的影响.实验以初始体重为(0.21±0.05)g的日本沼虾为研究对象,设置6个饲料处理,白术提取物添加量为0、100、200、400、600和1200 mg/kg(Control、A100、A200、A400、A600和A1200).每个饲料处理设6个重复,每个养殖缸放入60尾虾,实验周期为75d,每天记录采食量.养殖实验期间监测水体温度为(20±3)℃,pH为7.8-8.2,亚硝酸盐为0.16-0.2 mg/L,氨氮为0.02-0.1 mg/L,溶氧＞6.0 mg/L.在实验结束后,分析日本沼虾生长性能、血清生化指标、肠道消化酶和免疫指标及肝胰腺抗氧化能力,观察日本沼虾的组织结构,用嗜水气单胞菌(Aeromonas hydrophila)进行攻毒并记录存活率.结果表明:饲料中添加200 mg/kg的白术提取物可以显著提高日本沼虾的增重率(WGR)和特定生长率(SGR),并显著降低饲料系数(FC;P＜0.05).各处理组间的肝体比、出肉率和体成分均无显著性差异(P＞0.05);A100组的血清葡萄糖(Glu)含量显著高于对照组(P＜0.05),并能显著降低谷丙转氨酶(ALT)活性(P＜0.05);各白术提取物处理组的血清甘油三酯(TG)和总胆固醇含量(TC)均显著低于对照组(P＜0.05);A400组的肝胰腺GSH-Px活性显著高于A100组和对照组(P＜0.05),A600组的肝胰腺CAT活性显著高于其他各组(P＜0.05),A200和400组的肠道iNOS的活性显著高于对照组(P＜0.05);A400组的日本沼虾肠绒毛显著高于对照组(P＜0.05),并且减轻了肝细胞的空泡化,促进了鳃的完整性;A100处理组的嗜水气单胞菌攻毒后存活率显著高于对照组(P＜0.05).综上所述,白术提取物可以提高日本沼虾的生长性能和抗氧化能力,提高抗病力,在日本沼虾饲料中适宜添加量为100-400 mg/kg.

为研究大口黑鲈(Mficropterus salmoides)幼鱼肝脏、肠道对氨氮胁迫的反应机制,以大口黑鲈幼鱼(15.32± 0.65)g为实验对象,设置0、25和50 mg/L三个浓度(非离子氨浓度0、0.55和1.11 mg/L),研究氨氮胁迫48h对大口黑鲈肝、肠组织结构、酶活性和肠道微生物的影响.结果显示,胁迫48h后,25和50 mg/L氨氮浓度胁迫均使肝组织出现肝细胞溶解空泡化、肝细胞排列紊乱等现象,此外,50 mg/L氨氮胁迫还使肠道产生杯状细胞增多,绒毛宽度、肌层厚度增加等现象.25和50 mg/L组的肝组织中GPT及GOT活性较对照组显著下降;肝组织LZM活性,肠组织SOD活性、CAT活性和MDA含量显著高于对照组(P＜0.05).50 mg/L组补体C3活性显著高于对照组(P＜0.05).氨氮胁迫48h显著影响了大口黑鲈肠道微生物的Alpha多样性和Beta多样性.在门水平上,与对照组相比,50 mg/L组拟杆菌门和螺旋体门的相对丰度显著升高(P＜0.05).在属水平上,与对照组相比,50 mg/L组不动杆菌属(Acinetobacter)、金黄杆菌属(Chryseobacterium)和螺旋体属(Brevinema)的丰度显著升高,邻单胞菌属(Plesiomonas)的丰度显著降低(P＜0.05).BugBase表型预测结果显示革兰氏阴性菌在大口黑鲈肠道菌群中占绝对优势;且50 mg/L组的肠道菌群具有更低的生物膜形成能力和耐应激性.研究表明,氨氮胁迫会对大口黑鲈肝、肠组织造成损伤,鱼体代谢和解毒能力下降;抗氧化酶活性升高,大口黑鲈发生氧化应激;溶菌酶和补体C3活性上升,GOP和GPT活性降低,非特异性免疫系统能力下降.同时,肠道菌群构成改变,菌群耐应激性降低,肠道功能易损伤.研究结果将为解析氨氮对大口黑鲈的危害提供理论基础.

文章基于高通量测序技术对污水处理厂微生物群落多样性进行分析研究,并针对污水处理脱氨氮效率低,产生二级污染物等问题,筛选分离出同步硝化好氧反硝化菌实现高效脱氮,探索其脱氮特性,为强化微生物法处理高氨氮废水提供新的菌源.微生物多样性分析结果显示,脱氮系统具有丰富的群落多样性,其主要菌门为变形杆菌门(Proteobacteria),主要优势菌属为陶厄氏菌属(Thauera sp.).从污水处理系统的活性污泥中分离鉴定高效脱氮菌株.通过形态观察和 16S rDNA基因序列比对,鉴定分离菌株为康德拉氏副球菌(Paracoccus kondratievae);测定不同氮源降解过程中菌体生长量变化和脱氮效率,分析其同步硝化好氧反硝化性能,结果显示,其 24h内的氨氮去除率为 99.91%,将菌株应用于实际污水处理中,其总氮、氨氮、硝氮脱除率分别为 60.70%,88.77%和86.35%.

为了减少厨余垃圾堆放时恶臭气体的排放,本研究利用富集驯化、定性初筛和定量复筛法从厨余垃圾中分离筛选到 2 株对NH3 和H2S均具有高效降解作用的菌株CN5 和CS2.通过 16S rDNA序列分析,分别鉴定为肠球菌属(Enterococcuss sp.)和假单胞菌属(Pseudomonas sp.).通过单因素实验,确定两株菌的最佳除臭条件为:培养温度为 35℃、pH为 7、碳氮比 25∶1、碳源为蔗糖、氮源为氯化铵,对NH3 和H2S的降解率均能达到 85%左右.菌株CN5 和CS2 在 2∶3 的混合状态下生长状况最好,pH值稳定,OD600 最大值为 1.342.通过氨氮含量和硫酸盐含量测定实验发现,最终氨氮含量为 50.5 mg/L,菌剂对氨氮降解率为85.3%;硫酸盐含量为 302.7 mg/L,菌剂对硫酸盐生成率为 89.2%.结果表明,从厨余垃圾中筛选得到的 2 株菌对NH3 和H2S具有良好的降解能力,且两菌株相互之间具有协同作用.

随着我国经济社会的发展,水资源短缺和水质问题已成为制约发展的重要因素.因此,必须加强城市污水治理、提高再生水利用率.传统生物滤池在处理污水和再生水的过程中存在诸多问题,如占地面积大、易堵塞等.本文通过使用天然斜发沸石制备的生物沸石反应器进行试验研究,结果显示沸石具有良好的选择性和污染物去除效果,且抗冲击负荷能力强.得到主要结论如下:通过静态吸附试验得出当进水浊度小于 5 NTU时,沸石出水浊度可降至 0.2 NTU以下;当进水CODMn质量浓度大于 3 mg/L时,沸石出水CODMn质量浓度均低于 4 mg/L;当进水氨氮质量浓度小于 8 mg/L时,沸石出水氨氮浓度均低于 1 mg/L.说明沸石具有良好的选择性.

沉积物是河流生态系统中氮磷等物质循环的重要场所,而微生物是河流生态系统的重要组成部分,探究沉积物中微生物群落碳源利用特征和功能多样性对于河流生态环境保护具有重要意义.利用Biolog Eco微平板法、基于主成分分析、冗余分析阐明了大理河流域沉积物中微生物群落碳源利用强度和功能多样性变化特征及其影响因素.结果表明:(1)从流域上游到流域下游,沉积物中微生物碳源利用强度逐渐降低,与上游相比,支流、中游、下游沉积物中微生物碳源利用强度分别降低了13.4％、30.5％、30.7％.(2)沉积物中微生物群落功能多样性存在差异,沉积物中微生物群落功能多样性(Shannon-Wiener多样性指数)表现为上游＞支流＞中游＞下游,常见物种优势度(Simpson多样性指数)则表现为下游＞支流＞中游＞上游.(3)与微生物代谢活动相关性较高碳源为糖类,其次是氨基酸类,聚合物类、羧酸类、胺类、酚酸类与微生物代谢活动相关性较低.(4)沉积物中全氮、氨氮、硝氮、有机碳含量是影响微生物群落功能多样性和碳源利用特征差异的主要因素.流域沉积物中合适的碳、氮水平对维持河流水生态健康具有重要的意义.