繁茂膜海绵对工厂化养鱼水体微生物净化作用的初步研究蒲红宇

第29卷第4期广东海洋大学学报Vol.29No.42009年8月JournalofGuangdongOceanUniversityAug.2009收稿日期：2009-03-04基金项目：辽宁省教育厅计划项目资助（2008137）第一作者：蒲红宇（1969―），男，副教授，主要从事鱼类养殖及养殖水域生态学研究。Tel:[phone],E-mail:[e-mail]繁茂膜海绵对工厂化养鱼水体微生物净化作用的初步研究蒲红宇1，唐玲1，张弼2，张喜昌3（1．大连水产学院生命科学与技术学院，辽宁大连116023；2.大连鹤圣丰海产品养殖厂，辽宁大连116113；3.中国科学院大连化学物理研究所，辽宁大连116023）摘要：在大菱鲆（Scophthalmusmaximus）工厂化养殖废水中接种繁茂膜海绵（Hymeniacidonperleve），并将繁茂膜海绵与大菱鲆同池养殖，研究繁茂膜海绵对大菱鲆工厂化养鱼水体微生物的净化作用。结果表明，接种量为7mg/L繁茂膜海绵经过8、16、24、32、40、48h对养鱼废水中细菌总数的清除率分别为23.18%、47.65%、66.09%、81.57%、93.80%、98.96%；对弧菌的清除率分别为48.61%、56.44%、78.13%、92.88%、97.10%、98.56%；对大肠杆菌的清除率分别为39.51%、41.90%、73.24%、92.29%、97.69%、99.14%，将繁茂膜海绵以7mg/L的生物量与大菱鲆同池养殖24h，水体中细菌总数、弧菌和大肠杆菌的清除率分别为61.38%、50.34%、93.47%。关键词：繁茂膜海绵；工厂化养鱼；微生物；水体净化中图分类号：S917.4+X52文献标志码：A文章编号：1673-9159（2009）04-0041-05PreliminaryStudyonPurificationofMicroorganismsbyHymeniacidonperleveinIndustrialFishCulturingWatersPUHong-yu1,TANGLing1,ZHANGBi2,ZHANGXi-Chang3(1.LifeScienceandTechnologyInstitute,DalianFisheriesUniversity,Dalian116023,China；2.DalianHeshengfengSeafoodfarm,Dalian116113,China；3.DalianInstituteofChemicalandPhysics,ChineseAcademyofSciences,Dalian116023,China)Abstract:ThepurificationofmicroorganismsbyHymeniacidonperleveinScophthalmusmaximusculturingwatersisstudied.Theexperimentsconsistoftwoparts,cultivatingHymeniacidonperleveindeposedwaterfromindustrializedfishculturingsystemandfosteringH.perlevewithfishtogetherinsamecontainerreceptively.Theresultsshowthat,whentheH.perleveisputtedintankat7mg/L,thepurificationefficiencyontotalbacteriacountis23.18%,47.65%,66.09%,81.57%,93.80%and98.96%receptivelyduring8,16,24,32,40and48h.thepurificationefficiencyonVibriospis48.61%,56.44%,78.13%,92.88%,97.10%and98.56%;andthepurificationefficiencyonE.coliis39.51%,41.90%,73.24%,92.29%,97.69%and99.14%receptively.Thepurificationefficiencyontotalbacteriacount,VibriospandE.coliis61.38%,50.34%and93.47%receptivelyafterH.perleveiscultivatedatdensityof7mg/LwithS.maximusinthesamecontainerfor24hours.Keywords:Hymeniacidonperleve;industrialfishculturing;microorganisms;purification工厂化养鱼是我国近年来海水鱼类的主要养殖模式。其生产过程中会产生大量的养殖废水，需经无害化处理后方可向外排放，否则会造成水体污染，因此，对水体的环境修复始终是工厂化养鱼的研究重点之一[1]。工厂化养鱼水体的环境修复内容主要包括颗粒废弃物的清除、溶解性有害物的清除广东海洋大学学报第29卷42及病原微生物清除。其中，病原微生物的清除方法主要有机械滤除和抑制杀灭两种途径，但有除菌效果有限、成本高、副作用强或药物残留等缺点。因此，寻求安全、高效的养殖水体病原微生物清除方法对于有效修复水体环境，促进海水工厂化养鱼健康持续发展具有重要意义[2]。海绵是一种分布广泛的多细胞滤食性动物，具有极强的滤水和截留微小颗粒（0.1~50μm）能力，对细菌粒径大小（直径约1μm）的颗粒滤除效果最好[3-8]，且海绵无选择地大量滤除水体中微生物时，自身却不受病原菌的侵害[9-10]，是清除水体细菌理想的生物过滤器[11]。繁茂膜海绵（Hymeniacidonperleve）是中国黄渤海沿岸潮间带和浅海分布最广泛的海绵种类，有着丰富的可利用资源。利用繁茂膜海绵进行海水养殖环境净化的相关研究报道不多，我国仅见付晚涛等[12]利用繁茂膜海绵清除养殖水体中过剩饵料。本研究以我国北方沿海广泛养殖的大菱鲆为实验对象，通过向大菱鲆工厂化养殖废水中接种繁茂膜海绵和将繁茂膜海绵与大菱鲆同池养殖两种方法，研究繁茂膜海绵对工厂化养鱼水体微生物的净化作用，以期为利用海绵净化鱼类工厂化养殖水体提供科学依据。1材料和方法1.1繁茂膜海绵的采集与处理实验用繁茂膜海绵于2007年6月采自黄海北部大连湾海域的潮间带。所采繁茂膜海绵用洁净海水冲洗后，立即放入用冰块制冷的保温箱中，低温运至实验地暂养，待采集操作时造成的创伤面自行愈合后开始实验。1.2工厂化养鱼废水处理实验实验容器为6只规格30cm×10cm×10cm的玻璃水箱，分为3个平行组，每组由1只处理水箱（编号为大写英文字母）和1只对照水箱（编号为小写英文字母）组成。单箱有效容积3.0L。微型空气泵充气，每箱放置散气石一个。大菱鲆养殖废水取自大连鹤圣丰海产品养殖厂废水排放口。每个水箱盛水2.0L，其中A、B、C水箱吊养繁茂膜海绵，a、b、c水箱为相应的空白对照。繁茂膜海绵的附着：制作3块平均约15g繁茂膜海绵切块，分别放置于20g的3块聚乙烯板附着基上，悬吊于装有50L养殖废水的玻璃暂养槽中，微量充气，水温18±1℃。当繁茂膜海绵完全附着到附着基上后将暂养槽中废水排掉，换入50L重新采集的废水，并按照10L•h-1的流量，进行流水暂养。约1周后，各附着基上的繁茂膜海绵块均呈饱满状态，并在附着基上牢固附着后开始实验。繁茂膜海绵的放养密度：用灭菌解剖刀切除多余繁茂膜海绵，使3块附着基上繁茂膜海绵平均14.0±0.5g，接种量7mg/L。将处理好的繁茂膜海绵块分别放入盛有养殖废水的A、B、C水箱，另外三个盛有养殖废水的a、b、c水箱作为相应空白对照。维持水温18±1℃，充气培养。细菌检测及数据处理：分别在0、8、16、24、32、40和48h采集水样，检测细菌数量。将处理组各水箱细菌数量与相应的空白组细菌数量作比较。所得数据用SPSS软件作统计分析。繁茂膜海绵对细菌的清除率=（1-处理组细菌平均数量/空白组细菌平均数量)×100%1.3繁茂膜海绵与大菱鲆的混养实验装置：实验容器为2只容积200L、规格80cm×50cm×50cm的玻璃钢水槽，分别盛放180L过滤海水，空气泵充气。其中一个水槽将实验鱼和繁茂膜海绵混养，作为处理组；另一水槽不混养繁茂膜海绵，作为对照组。繁茂膜海绵暂养：采集到的繁茂膜海绵用沙滤海水清洗3次，装入直径30cm的两层聚乙烯扇贝养殖笼，吊养于大连鹤圣丰海产品养殖场8m3的养殖池中控温养殖。暂养水温18±1℃。混养：向两只玻璃钢养殖水槽分别注入180L过滤海水，从大菱鲆养殖池中选取28尾平均体重181.6±15.3g体质强健、活动积极的大菱鲆鱼种，随机均分投入两只养殖水槽，每只水槽14尾。将1262.5g经过暂养的繁茂膜海绵用聚乙烯笼吊养于其中一水槽中，作为繁茂膜海绵处理组，繁茂膜海绵混养的生物量7mg/L；另一水槽不放繁茂膜海绵，作为对照组。连续充气培养，正常管理。细菌检测：混养24h后采集水样进行细菌测定。采样完成后彻底换水，并进行重复实验。实验共持续96h，重复4次，取平均值作为实验结果。数据计算及处理方法同1.2。1.4细菌的检测方法细菌检测参照海洋监测规范HY/T003.9-91的方法[13]，其中大肠杆菌（E.coil）的检测采用发酵法，细菌总数（TotalBacteriaCount，TBC）检测采用平板计数法，弧菌（Vibriosp）检测采用致病性弧菌特异性培养基（TCBS）平板计数法。蒲红宇等：繁茂膜海绵对工厂化养鱼水体微生物净化作用的初步研究43第4期2结果与分析2.1繁茂膜海绵对大菱鲆工厂化养殖废水中细菌的清除效果结果表明，大菱鲆养殖废水中大肠杆菌的数量随着繁茂膜海绵处理时间的延长而迅速降低，与对照组比较差异极显著（P0.01）。经过48h处理后，处理组水箱中大肠杆菌的数量由初始的5.4×104L-1降至2.4×102L-1（图1）。处理组水箱中繁茂膜海绵对大肠杆菌的清除率在24h和48h时分别达73.24%和99.14%（图2）。0123456081624324048时间/h大肠杆菌数/（104L-1）对照组处理组图1大肠杆菌数量变化Fig.1ChangeofamountofE.coil由图1可见，在实验后0~24h之间，繁茂膜海绵处理组大肠杆菌数量急剧下降，随着处理组水箱中大肠杆菌数量的减少，趋势减缓。可见，繁茂膜海绵对大肠杆菌的清除效果较为明显。02040608010081624324048时间/h清除率/%图2繁茂膜海绵对大肠杆菌的清除率Fig.2EliminateratioonE.coilbyH.perleve结果还显示，繁茂膜海绵对大菱鲆养殖废水中弧菌亦有很明显的清除作用。实验过程中处理组弧菌数量迅速减少，与对照组差异显著（P0.05）。经过48h的处理，处理组水箱中弧菌群数量由初始的8.5×105mL-1降至1.1×103mL-1（图3）。处理组水箱中繁茂膜海绵在处理24h和48h时对弧菌群的清除率分别为78.13%和98.56%（图4）。0246810081624324048时间/h弧菌数/（105mL-1)对照组处理组图3弧菌数量变化Fig.3ChangeofamountofVibriosp02040608010081624324048时间/h清除率/%图4繁茂膜海绵对弧菌的清除率Fig.4EliminateratioonVibriospbyH.perleve由于弧菌对环境条件敏感，离开寄主后的弧菌消亡速度较快。因此，本实验中对照组弧菌数量亦快速减少，变化曲线与处理组走势相近，均呈急速下降趋势。但统计分析显示，对照组弧菌数量仍然显著高于处理组（P0.05）。观察繁茂膜海绵对大菱鲆养殖废水中细菌总数的影响可知，处理组水体中细菌总数的下降速度明显快于对照组，两组数