胡 銳，公維潔

(瓊州學(xué)院理工學(xué)院，海南三亞572022)

0 前言

我國(guó)是世界上唯一養(yǎng)殖產(chǎn)量超過(guò)捕撈產(chǎn)量的漁業(yè)第一大國(guó)，而三亞市三面環(huán)海，海洋資源十分豐富，且海岸線綿長(zhǎng)，淺海灘涂面積廣闊，氣候溫和，水溫適度，水質(zhì)優(yōu)良，是發(fā)展海產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的理想之地。然而在水產(chǎn)養(yǎng)殖飛速發(fā)展、養(yǎng)殖產(chǎn)量日益提高的同時(shí)，也帶來(lái)一系列的環(huán)境問(wèn)題。多年來(lái)以犧牲環(huán)境為代價(jià)、片面追求高產(chǎn)高效的生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)模式，不僅對(duì)漁業(yè)環(huán)境資源造成了嚴(yán)重破壞，同時(shí)也影響到水產(chǎn)品的質(zhì)量安全。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外圍繞重金屬和有機(jī)農(nóng)藥污染環(huán)境的生物修復(fù)進(jìn)行了卓有成效的研究，目前，重金屬和有機(jī)農(nóng)藥污染的生物修復(fù)主要采用物理化學(xué)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)。2004年Chaudhry T M和2007年Khan A G［1，2］分別采用微生物和植物相結(jié)合的系統(tǒng)，研究了重金屬污染土壤的生物修復(fù)，結(jié)果表明:微生物的活動(dòng)，降低了重金屬對(duì)植物的毒性，提供了對(duì)植物根系的保護(hù)，有利于土壤的生物修復(fù)。Kuyucak、Volesky、Brady和Guibal等［3－7］分別采用紅外光譜和X射線光電子能譜等方法，系統(tǒng)研究了微生物對(duì)重金屬的離子交換、表面絡(luò)合、氧化還原以及微沉淀等過(guò)程，初步闡明了重金屬生物吸附的機(jī)理;而在此基礎(chǔ)上采用生物催化實(shí)現(xiàn)近海養(yǎng)殖水體環(huán)境中重金屬的有機(jī)硒化和有機(jī)農(nóng)藥的硒化是一種新的嘗試，至今未見(jiàn)報(bào)道。

課題組在三亞附近水域?qū)⒑Y選到的具有生物催化硒化作用的高效功能菌株引入養(yǎng)殖水體，完成近海養(yǎng)殖池塘生物增長(zhǎng)量的實(shí)驗(yàn)，為課題組進(jìn)一步合成四種硒氨基酸，硒化類胡蘿卜素及多種金屬硒絡(luò)合物，為構(gòu)建硒轉(zhuǎn)化生物模型奠定相關(guān)理論基礎(chǔ)。該研究是對(duì)污染物資源化改造和利用的新嘗試，有利于發(fā)展海南省生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有積極的作用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)池塘選擇近海養(yǎng)殖池塘水域?qū)嶒?yàn)的面積約3300 m2左右，平均池水深度約為1.5m，長(zhǎng)寬比為5:3，坡比為1:2.5，為常規(guī)魚類養(yǎng)殖池。實(shí)驗(yàn)前的水色較差，pH范圍7.5～8.1。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料實(shí)驗(yàn)所用菌為分離得到的具有生物催化硒化作用的高效降解菌包括:光合細(xì)菌，枯草芽孢桿菌，放線菌的液體培養(yǎng)液。有機(jī)物降解菌每升培養(yǎng)液中含有109個(gè)菌體;光合細(xì)菌每升培養(yǎng)液中含有109個(gè)菌體;枯草芽孢桿菌，放線菌每升培養(yǎng)液中含有1010個(gè)菌體。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)從2009年6月23日開始，至7月7日結(jié)束，水樣采自水面下0.5 m處。6月23日10時(shí)采本底樣(第一天)，然后施入微生物菌液，于24日10時(shí)采樣一次，以后每隔一天后的同一時(shí)間采樣一次，實(shí)驗(yàn)期間均為晴天。

水質(zhì)指標(biāo)測(cè)定方法:pH(玻璃電極法)、溶氧DO(碘量法)、NO3－(鋅鎘還原法)、NO2－(鹽酸奈乙二胺法)、NH4+(次溴酸鈉氧化法)、總氮TN(凱氏定氮法)。

浮游生物采集:浮游植物、原生動(dòng)物及輪蟲采水樣l000 mL，加魯哥氏碘液固定，然后靜置24 h以上，濃縮至30 mL左右，加甲醛固定保存。浮游甲殼類采集5L水樣，用25號(hào)網(wǎng)過(guò)濾、濃縮，加甲醛固定保存。浮游生物按其平均濕重計(jì)算生物量。

2 結(jié)果與分析

2.1 施入微生物對(duì)養(yǎng)殖池塘水質(zhì)的影響施入具有生物催化硒化作用的高效降解菌后，養(yǎng)殖池塘水質(zhì)變化結(jié)果如表1:

表1 養(yǎng)殖池塘水質(zhì)變化

由表1可知，在實(shí)驗(yàn)期間的近海養(yǎng)殖水域的NH4+－N、NO3－－N、NO2－—N濃度在前10天有明顯的增長(zhǎng)效果，這是由于加入的微生態(tài)制劑中有機(jī)物降解均參與有機(jī)質(zhì)的分解所致，在第一周增長(zhǎng)不十分顯著，可能與菌對(duì)養(yǎng)殖水體的適應(yīng)有關(guān)，從第8天開始，明顯表現(xiàn)出增加趨勢(shì)，表明微生物已經(jīng)開始快速增殖，有機(jī)質(zhì)開始迅速分解。經(jīng)過(guò)約2周的時(shí)間，水體中NH4+－N、NO3－－N、NO2—N濃度達(dá)到最高，溶解N、的濃度也呈增高趨勢(shì)，水體中總N的含量也增加。這是由于微生物對(duì)水體中有機(jī)質(zhì)的分解達(dá)到高峰所致。之后這些指標(biāo)開始下降，在第23天達(dá)到較低水平，這是由于光合細(xì)菌，放線菌，枯草芽孢桿菌的脫氮作用以及浮游植物和浮游動(dòng)物大量繁殖所致，從此開始水質(zhì)保持良好，說(shuō)明達(dá)到一種新的菌藻平衡。

2.2 微生物對(duì)養(yǎng)殖池塘浮游植物數(shù)量和生物量的影響向養(yǎng)殖水體中施入微生物后，水體中浮游植物數(shù)量和生物量變化如圖1、圖2、圖3所示:

由圖1可知，實(shí)驗(yàn)期間藍(lán)藻門藻類的數(shù)量平均每天增長(zhǎng)36.68%，最低增長(zhǎng)量為6.60%，最高可達(dá)64.3%，而其生物量平均每天只增長(zhǎng)25.15%，最低增長(zhǎng)量為4.62%，最高增長(zhǎng)量為58.45%。即浮游植物的日平均生物量增長(zhǎng)量低于其日平均數(shù)量的增長(zhǎng)量，這主要是由于不同大小的種屬的變化趨勢(shì)的差異造成的。絕大部分小型種屬，包括色球藻、棒條藻、粘桿藻均表現(xiàn)為增長(zhǎng)，且增長(zhǎng)幅度較大，如色球藻的數(shù)量及生物量每日平均增長(zhǎng)分別達(dá)257.65%和373.60%，最高增長(zhǎng)率分別可達(dá)824.86%和650.30%，而較大型屬包括平裂藻、螺旋藻、項(xiàng)圈藻，或有所下降，或有所增長(zhǎng)，即使增長(zhǎng)，其增幅也較小，如平裂藻的數(shù)量和生物量每日平均增長(zhǎng)分別只有12.38% 和9.37%，而較大型的螺旋藻的數(shù)量和生物量都下降了0.98%。

圖1 藍(lán)藻門數(shù)量(N)和生物量(B)變化

由圖2知，綠藻門中藻類數(shù)量和生物量表現(xiàn)出一定程度的增長(zhǎng)，其中數(shù)量平均每天增長(zhǎng)1.87%，而其生物量平均每天增長(zhǎng)達(dá)到18.20%，要高于數(shù)量的平均增長(zhǎng)。微生物的施入促進(jìn)了綠藻門中藻類的增長(zhǎng)。在其優(yōu)勢(shì)種屬中，除膠鞘藻略有下降外，小球藻、弓形藻、柵藻、月牙藻均表現(xiàn)出不同程度的增長(zhǎng)，尤其小球藻和弓形藻的增長(zhǎng)達(dá)50%以上，其數(shù)量平均每日增長(zhǎng)分別達(dá)76.46%和106.66%，其生物量平均每日增長(zhǎng)分別達(dá)65.47%和98.71%。

由圖3可知，硅藻門在實(shí)驗(yàn)中期表現(xiàn)出了一定的增長(zhǎng)，但是總體上呈下降趨勢(shì)，其數(shù)量平均每天下降3.07%，而其生物量平均每天下降到25.90%，其中不同大小的藻類表現(xiàn)出不同的變化趨勢(shì)。小型的菱形藻的數(shù)量和生物量平均每天增長(zhǎng)分別為33.73%和36.92%;而相對(duì)較大型的針桿藻，其數(shù)量和生物量平均每天都下降了34.95%，因而微生物的施入促進(jìn)了小型藻類的增長(zhǎng)，而抑制了較大型種類的增長(zhǎng)。

圖2 綠澡門數(shù)量(N)和生物量(B)變化

圖3 硅藻門數(shù)量(N)和生物量(B)變化

3 結(jié)論

浮游植物總量從以上各門的分析可以得知，微生物的施入，促進(jìn)了浮游植物的增長(zhǎng)，而且對(duì)各門表現(xiàn)出的作用不同。在浮游植物總體上，其數(shù)量平均每天增長(zhǎng)26.53%，而其生物量乎均每天僅僅增長(zhǎng)8.20%。本實(shí)驗(yàn)中除硅藻門中的針桿藻外，其余藻類均表現(xiàn)出不同程度的增長(zhǎng)，而且主要為小型藻類的增長(zhǎng)，有學(xué)者認(rèn)為在一定范圍內(nèi)，小型藻類的增長(zhǎng)是水質(zhì)凈化的標(biāo)志。因而微生物的施入，使浮游植物群落小型化，使浮游植物多樣性發(fā)生改變，調(diào)整優(yōu)化了浮游植物的種群結(jié)構(gòu)。有利于建立了硒轉(zhuǎn)化生物模型，該研究是對(duì)污染物資源化改造和利用的新嘗試，有利于發(fā)展海南省生態(tài)農(nóng)業(yè)建設(shè)，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展具有積極的作用。

［1］郭子武.有機(jī)氯農(nóng)藥生物修復(fù)菌劑對(duì)雷竹生長(zhǎng)及土壤化學(xué)性狀的影響［J］.農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2010，(07):1290－1295.

［2］張溪.金屬礦山土壤重金屬污染生物修復(fù)研究進(jìn)展［J］.環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2010，(03):106－112.

［3］N.Kuyucak，B.Volesky.Biosorbents for recovery of metals from industrial solutions［J］.Biotechnology Letters，1988，(2):137 －142.

［4］Gabin V，Jacques B，Dominique L B，Jean－Marc M，Daniel T.The novel disaccharides by a newly isolated fructosyl transferase from Bacillus subtilis［J］.Enzyme and Microbial Technology，1998，11:212 ～218.