1硝化细菌的特性及作用

溶解氧是指溶解于水中的氧的含量,它以每升水中氧气的毫克数表示。溶解在水中的氧称为溶解氧,溶解氧以分子状态存在于水中。水中溶解氧量是水质重要指标之一,也是水体净化的重要因素之一,溶解氧高有利于对水体中各类污染物的降解,从而使水体较快得以净化;反之,溶解氧低,水体中污染物降解较缓慢。

底质要养更要护

硝化细菌是一类自养型细菌,利用氨或亚硝酸盐作为主要能源,利用二氧化碳作为主要碳源。硝化细菌是好氧性细菌,分为硝化细菌和亚硝化细菌两种。亚硝化细菌可以将氨氮转化为亚硝酸盐,硝化细菌则可以将亚硝酸盐转化为硝酸盐。目前常见的水产养殖模式多为集约化养殖,养殖密度大、周期短,养殖生物的营养来源主要依靠投入品如饲料和肥料。因此养殖水体中往往会累积大量的剩残饵料、肥料药品、养殖生物排泄物、水生动植物尸体等有机物质。在异养性细菌的作用下,有机物质中的蛋白质及核酸会被分解,产生氨等含氮有害物质。氨氮可在亚硝化细菌或光合细菌的作用下转化成亚硝酸,与金属离子结合可形成亚硝酸盐。氨氮和亚硝酸盐均对水生动物具有毒性,对水产养殖业有很大威胁。

水中溶解氧含量受到两种作用的影响:一种是使DO下降的耗氧作甩,包括好氧有机物降解的耗氧,生物呼吸耗氧;另一种是使DO增加的复氧作用,主要有空气中氧的溶解,水生植物的光合作用等。这两种作用的相互消长,使水中溶解氧含量呈现出时空变化。

养殖户普遍认为:水质和底质不坏,就没必要养护,怕花钱。殊不知水质、底质由好到坏是一个渐变的过程,如果非要等到养殖环境坏了才急着去“调”去“改”,不仅容易调出问题,而且还可能会改出病害。

1.1氨氮的危害

水被有机物污染后,由于好氧菌作用使其氧化,消耗掉溶解氧。如果得不到空气中氧的及时补充,那么水的溶解氧就减少,最终导致水体变质。所以把溶解氧作为水质污染程度的一项指标。溶解氧越少,表明污染程度越严重。

1/养护意识不强

非离子氨态氮具有脂溶性,能穿透细胞膜,对水生动物具有很强的毒性。氨氮的毒性与水体PH、溶氧量相关,通常水体PH越高,溶氧浓度越低,毒性越大。氨氮进入鱼、虾等的体内后会导致血液pH上升,抑制生物体内多种酶的活性,影响养殖动物的正常生长和代谢;氨氮还会损伤鱼鳃组织,降低鳃的血液吸收和输氧能力。氨氮对水生动物的危害可分为急性和慢性。慢性氨氮中毒表现为动物摄食量降低、生长缓慢、蜕壳不遂,鱼虾贝类的产卵能力降低等,中毒会使水生生物长期处于应激状态,导致动物抵抗力下降,更易感染疾病。急性氨氮中毒会导致水生生物表现亢奋、抽搐、丧失平衡甚至直接死亡。

测定溶解氧的方法一般用碘量法以及电极法。本次实验采用碘量法测定DO。

如果出现了水质、底质恶化的现象,此时的养殖动物大多表现出应激减料、活力减弱,肠炎、中毒、浮头、泛塘等病状。养殖户此时若急于采取“调水”“改底”的措施,不惜一切代价的想要迅速地降解或消除它。

1.2亚硝酸盐的危害

碘量法测定溶解氧

2/容易造成疾病

亚硝酸盐具有较强的毒性,较低浓度就能使鱼类中毒,严重时会造成大批死亡。亚硝酸盐也受水体pH的影响,pH越低时毒性越高。亚硝酸盐能够与血液中的血红蛋白结合,形成高铁血红蛋白,高铁血红蛋白无法与氧结合,会造成血液输氧能力下降,导致生物体缺氧,代谢功能下降。亚硝酸盐对苗种的伤害作用更大,会导致苗种生长发育迟缓或停止。亚硝酸盐长期积累中毒,会引起水生动物摄食量减少、反应缓慢、活动能力下降、抵抗力降低、易感染疾病。严重中毒时,会出现大面积浮头,甚至导致死亡。

1、方法原理

则很有可能会在短期内大量使用化学增氧剂,或大量使用絮凝和吸附剂。以及往水体盲目投入种类繁多和大剂量的微生物,结果很有可能就会造成水调好了,但是养殖对象却病了的结局。

1.3硝化作用的意义

样品在碱性条件下,加入硫酸锰,产生的氢氧化锰被样品中的溶解氧氧化,产生锰酸锰。在酸性条件下,锰酸锰氧化碘化钾析出碘,析出碘的量相当于样品中溶解氧的量,最后用硫代硫酸钠标准溶液滴定。

3/其中道理

硝化作用是一种氧化作用,由硝化细菌和亚硝化细菌分阶段完成,在溶氧充足的条件下效率最高。亚硝化细菌可对氨进行氧化分解,生成亚硝酸盐,硝化细菌则可将亚硝酸盐氧化为硝酸盐,这一系列反应称为硝化反应。硝化反应可以将对水生动物有毒的氨态氮和亚硝酸盐转化为无毒的硝酸盐,降低水体中氨氮和亚硝酸盐的含量,减轻甚至完全解除其对养殖动物的危害,净化养殖水体水质,保障水产养殖动物的健康生长。

2、仪器

为此养殖户百思不得其解,道理其实很简单:底质作为池塘中的“能量库”,无疑成为影响水质调控的重要因素。池塘环境本身虽然拥有自净能力和缓冲能力,但这种能力又是有限度的,当放养密度、投饵、用药等干预因子超过池塘的生态容量时。就会超出池塘的自净和缓冲能力造成底质和水质的恶化,使得水产养殖环境的稳定性和自净能力水平随之相应降低。

2硝化细菌在水产养殖中的使用方法和注意事项

2.1) 溶解氧瓶。

4/变坏过程

2.1使用方法

溶解氧瓶

又因为水质、底质变坏并不是一朝一夕的事儿,长时间的渗透影响下养殖对象的体质就会变弱、活力变差、抵抗力也会变得低下。如果此时强行采用化学制剂以及过量的生物制剂强行调水改底,就会很容易造成养殖对象的强应激,致使活力和免疫力进一步下降,致病的可能性进一步加强。

在目前的水产养殖特别是高密度养殖中,由于水中有机污染物含量过高、使用消毒杀菌剂、添加的各种微生物制剂消耗了大量硝化细菌生长所需的无机营养盐等因素,经常会导致水体中硝化细菌的数量严重不足。亚硝化细菌也会面临这些问题,但由于亚硝化细菌生长速率较快,所以当水体中的不利因素消除后,亚硝化细菌的数量很快就能够恢复,一般情况下水体中并不缺乏。但硝化细菌的生长则很慢,一般繁殖一代约需20~40h,依靠自然生长无法满足养殖水体的净化需求,常需要人为补充。硝化细菌制剂可分为活菌及休眠菌两种。活菌制剂见效较迅速,适用于处理氨氮浓度较高的紧急情况。但是活菌在氧气充足的条件下才能生存,硝化细菌不产生芽孢或孢子,如果制成液体或普通固体的制剂,菌体很快就会死亡,对保存条件要求很高,保质期也很短。休眠菌制剂的保存期限则较长,易于存储,使用方便。不过硝化细菌繁殖较慢,投放后可能需要4~5h才可见效,所以休眠菌制剂更适合日常的水质管理,或根据需要提前投加。硝化细菌使用前不需活化,也不需要用葡萄糖、红糖等来扩大培养,用水稀释后泼洒使用即可。影响硝化细菌生长速率的主要因素有温度、溶氧量、pH值、有机污染物和无机营养盐含量等。硝化细菌在中性到弱碱性环境中生长情况最好,在酸性水质中则效果会变差,最适宜的pH值范围为7.5到9.0,最适宜的温度则是20℃~30℃之间。硝化反应是需氧反应,因此溶氧量低的池塘使用硝化细菌后应注意补充溶氧。硝化细菌生长除需要亚硝酸盐外,也需要其它无机营养盐与微量元素,如果水体长期没有补充过无机盐与微量元素,在使用硝化细菌前应进行适量补充。在池塘中施用硝化细菌后4~5d内最好不要排水或减少排水。硝化细菌有附着于固定物表面的习性,投放的前几天细菌的繁殖还未进入高峰期,池壁等处附着的细菌量也较少,这时排水会排走大量的硝化细菌,影响净水效果。也可人工投入载体,如在投放硝化细菌时配合颗粒型底质改良剂同时泼洒,可使硝化细菌附着于载体上快速沉在水底而不易随水排走。

2.2) 250mL三角烧瓶。

5/不利:氧债

2.2注意事项

250mL三角烧瓶

如果池塘底部淤泥过多,长期不处理,就会产生诸多不利的影响。主要有:“氧债”就是池塘溶解氧在供应充足情况下的耗氧量和实际耗氧量之差。特别是在夏天高温时期,一旦天气突变,池塘表层就会出现水温快速下降的现象。池塘水出现对流,上下层水体之间出现互换,这样的情况下,鱼塘会呈现极度的缺氧现象,养殖的水生物因为缺氧而窒息死亡。

硝化细菌不能与消毒杀菌药剂同时使用。消毒剂在目前的水产养殖中广泛用来杀灭有害细菌,但目前常用的消毒剂都是广谱型杀菌剂,在杀灭有害细菌的同时,也会杀灭大量的有益菌,其中也包括硝化细菌。其他微生物如亚硝化细菌等生长速度较快,依靠自身繁殖短时间内数量便可恢复。而硝化细菌的生长速度则慢得多,并且养殖池中的水质环境往往比自然界要差,硝化细菌生长所需的时间会更长。如果是必须使用杀菌药剂的情况,一般需要在消毒3~7d后添加硝化细菌,以维持水体中有益菌群的平衡。硝化细菌也不能与化学增氧剂同时使用,如过氧化钙或过碳酸钠。因为这类强氧化剂会在水中分解出氧化性较强的氧原子,具有很强的杀菌作用,硝化细菌可能会被大量杀死,通常在使用增氧剂一天后添加硝化细菌较为适宜。维持水体健康的有益微生物种类很多,硝化细菌可以和大多数微生物配合使用,但也有一些不适于一同使用的种类。要同时放养不同的净水细菌时,应该注意细菌之间的共容性。例如硝化细菌和光合细菌净化水质的过程互有抑制作用,硝化细菌为好氧菌而光合细菌为厌氧菌,一同使用可能会降低净化效果;蛭弧菌在消灭有害细菌的同时对硝化细菌也有裂解作用,不可同时使用;另外芽孢杆菌、光合细菌等繁殖都很快,也会增大活菌之间营养成分的竞争。想要共同使用这些微生物的话,应根据需求分开投放,以减轻不利因素对其活性的影响。在目前高密度高负荷的水产养殖环境下,很难防止养殖水体中过量氨氮的产生,不过通过提高硝化细菌的数量,保持其活性,可以消耗掉水体中大量的氨氮,保持养殖水体环境的健康。硝化细菌安全无毒,不会对养殖环境和水产动物构成任何威胁。能够保持水体中这些净水微生物的活力,氨氮等有害物质就不会大量累积下来,养殖水体系统的稳定性就能获得保证。

2.3) 50mL滴定管。

6/不利:有害物质

参考文献:

50mL滴定管

池塘底部过多有机物在兼性厌氧菌的发酵会产生大量有毒有害物质,如如氨、硫化氢、亚硝酸氮、甲烷、有机酸、低级胺类、硫醇等。这些物质大都对水产养殖动物有着不同程度的毒害作用,容易引起鱼类免疫系统紊乱或是正常代谢受阻。

[1]高方述,彭松.微生物群在水产养殖中的应用[J].环境科技,2009,22(a02):76-79.

2.4) 移液管、洗耳球

7/不利:酸化

[2]朱晓东,张根玉,朱雅珠,张海明,施永海.硝化细菌的生物学特性以及在水产养殖中的应用[J].水产科技情报,2009,36(5):221-224.

移液管

池塘底部过多有机物在兼性厌氧菌和好氧细菌的共同作用下,会产生各类有机酸和无机酸。导致池塘底部pH快速下降,而水产动物类对水质中的酸碱度有一个适宜的范围,过高或过低都会受到刺激,产生不良影响。

[3]刘瑞兰.硝化细菌在水产养殖中的应用[J].重庆科技学院学报(自然科学版),2005,7(1):67-69.

洗耳球

8/不利:病原菌

[4]庞德彬,周晓飞,杨咏梅.硝化细菌应用及实践[J].中国水产,2007,383(10):81-82.

3、试剂和材料

池塘底泥本就是一些寄生虫和条件致病菌的的温床,一旦底质恶化,这些寄生虫及致病菌就会趁机大量繁殖。当数量达到致病数量时,而酸化的底部也会使一些体质弱的鱼群抵抗力下降,最终引发池塘疾病。

(作者:王丹薇 单位:辽宁省朝阳市阎王鼻子水库工程建设管理局)

均用分析纯试剂和蒸馏水或去离子水。

改良底质的重要意义

3.1) 浓硫酸:ρ=1.84g/mL以及硫酸溶液

根据多年养殖生产实践证明,池塘淤泥增多,底质恶化。

3.2)
硫酸锰溶液称取480g硫酸锰溶液溶于水中,稀释到1000mL,过滤备用。次溶液加至酸化过的碘化钾溶液中,遇淀粉不的产生蓝色。

这些都是造成池塘底部“氧债”升高,pH值失衡,有毒物质和有害细菌增加的罪魁祸首,是造成整个养殖水体水质污染的主要原因.

3.3)
碱性碘化钾-叠氮化钠溶液称取500g氢氧化钠,溶解于300~400mL水中;称取150g碘化钾,溶于200mL水中;称取10g叠氮化钠溶于40mL水中。待氢氧化钠溶液冷却后,将上述三种溶液混合,加水稀释到1000mL,储于棕色瓶中,用橡胶塞塞紧,避光静止24h使所含杂质下沉,过滤备用。

当鱼虾蟹疾病暴发,饲料效率不高,养殖成本增大,其直接原因就是水质恶化,而水质恶化的根本在于底质恶化。

3.4)
重铬酸钾标准溶液:c=0.025mol/L将优级纯重铬酸钾称取放在105~110℃烘箱内,干燥2h,取出,置于干燥器内冷却。称取g重铬酸钾溶于水中,倾入1000mL容量瓶,稀释到标线。

养水与护底

3.5)
硫代硫酸钠标准溶液:称取分析纯硫代硫酸钠约6.2g溶于煮沸并冷却的水中,加0.2g碳酸钠,稀释到1000mL,储于棕色瓶中。然后使用时标定。标定:在具塞的碘量瓶中加入1g碘化钾及50mL水,用移液管加入20.00mL重铬酸钾标准溶液及5mL浓度c=6mol/L的硫酸,静置5min后,用硫代硫酸钠溶液滴定至淡黄色,加1mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好褪去为止,记录用量,根据公式c1V1=c2V2计算硫代硫酸钠的浓度。

底质好,水质自然好;水质好,底质却并不一定好。

3.6)
1%淀粉溶液称取1g可溶性淀粉,用少量水调成糊状,再用刚煮沸的水稀释成100mL,冷却后加入0.1g水杨酸或0.4g氯化锌防腐保存。

虾蟹的健康养殖就是从综合调控底质与水体水质开始的,底质和水质的好坏直接关系到虾蟹能否健康生长。

4、分析步骤

一底质和水质相互影响,好的水质必须有好的底质作保证,当然好的水质也可以慢慢地使底质变好;

4.1)
溶解氧的固定。用吸液管插入溶解氧瓶的液面下加入1mL硫酸锰溶液、2mL碱性碘化钾-叠氮化钠溶液,盖好瓶塞,颠倒混合数次,静置。一般在取样现场固定。

二底质影响水质,水质的好坏往往是底质好坏的最直接的外在表现;

4.2)
打开瓶塞,立即用吸管插入液面下加入2.0mL硫酸。盖好瓶塞,颠倒混合摇匀,至沉淀物全部溶解,放于阴暗处静置5min。

三水质的好坏可以在岸边就能用肉眼观察到,养殖户往往先知道水质的变化,才会进一步知道底质的变化;

4.3)
吸取100.00mL上述溶液于250mL锥形瓶中,用硫代硫酸钠标准溶液滴定至溶液呈淡黄色,加入1mL淀粉溶液,继续滴定至蓝色刚好褪去,记录硫代硫酸钠溶液用量。

四是病原菌在养殖池塘中,主要是通过塘底中的有机污染物来生长繁殖的,然后再通过水体的扩散来进行传播;

5、分析结果的表述溶解氧用下式计算:

五是改善底质是改善水质的基础,只有底质变好了,才能保证水质改善并能维护优良的水质。

溶解氧c=M*V*8*1000/100

因此,在虾蟹养殖中,建议养水先改底护底。

式中:c——溶解氧,mg/L;

注意事项

M——硫代硫酸钠标准溶液的浓度,mol/L;

使用生物制剂改良,首先对鱼虾蟹塘底质好坏的几点因素及池塘周围环境做一个全面了解分析。

V——滴定小号硫代硫酸钠标准溶液的体积,mL;

如水源、水质肥瘦、池淤深浅、天气等,才能针对性用药,不得乱用药,盲目用药,

100——测定时试料取用的体积,mL。

一般要求先调水后改良,但调水改良使用药物之前不得用杀虫剂、消毒剂。

6、其他

不论使用那种改良底质药物都要因塘因水而宜,因而使用这些药物于水体中溶解氧有着密切关系,使用时应注意天气、缺氧、温度、水质等情况而定,

6.1)
如样品中含有还原性物质时,可选用高锰酸钾修正法,样品装满溶解氧瓶后,先往瓶中加0.5mL浓硫酸和0.5mL0.4%高锰酸钾溶液,盖紧瓶塞,摇匀,放置15min,在此时间内如粉红色褪去应随时补加高锰酸钾溶液,直至粉红色保持不褪,然后加1mL1%草酸钠溶液去除多余的高锰酸钾,再加入3mL碱性碘化钾,其他试剂及操作步骤同碘量法。

否则,使用药物不当,不但没有达到改良底质的效果,反而治坏一塘水,或者造成水的环境恶化影响其水产动物健康生长发育。

6.2)
含有较多铁盐的样品,在测溶解氧前,应先加40%氟化钾溶液1mL,使氟化钾与铁生成络合物,以消除铁的影响。

注意问题

电极法测定溶解氧

池塘底质是水体的“能量库”,又是“污染源”,以及“病菌的温床”

1、方法原理

1、池塘中的藻类所需要的营养物质需要底质的缓慢的释放。底质好可以源源不断的为浮游植物提供能源。

本方法所用的氧敏感膜电极,它是由两个与支持电解质相接触的固体金属电极组成,另由一种选择性薄膜将支持电解质与试液分开,氧分子可渗透过薄膜。

2、饲料投喂产生的残饵,藻类死亡的尸体,养殖品种的粪便等有机质都会聚集在池底,在高温天气,这些有机质会在池底发酵,导致池底缺氧,底热,底臭。

电极反应为:

3、水体的有害细菌如弧菌,会附着在池底的残饵等有机质上,养殖品种在摄食时,弧菌就会进入其身体,导致养殖品种患病。

阴极:O2+2H2O+4e→4OH-

阳极:Ag+C1-→AgCl+e

阴极与阳极之间的扩散电流和氧分子浓度相一致,电极直接与溶解氧测定仪相连,电极信号可通过溶解氧测定仪内部的计算机直接转换成以mg/L计的溶解氧浓度。

2、仪器

2.1)溶解氧测定仪。

2.2)溶解氧电极。

2.3)磁性搅拌器。

2.4)大气压力计。

2.5)溶解氧瓶。

3、试剂和材料

未注明均采用分析纯试剂和蒸馏水或去离子水。

3.1)亚硫酸钠溶液:称取15.0g亚硫酸钠溶于250mL水中,用时现配。

4、分析步骤

4.1)溶解氧测定仪和溶解氧膜电极的使用均按说明书进行。

4.2)零点校正

将溶解氧膜电极的探头浸入3.1所描述的亚硫酸钠溶液中进行校零。

4.3)校准

按说明书的校准方法进行校准。此处氧电极采用空气校准法。

4.3.1)在已知体积的溶解氧瓶内装满样品,轻轻敲击瓶颈使气泡完全溢出。

4.3.2)先将漏斗插入溶解氧瓶内,然后再插入电极,放在磁性搅拌器上,打开搅拌器,开始测定。当溶解氧测定仪读数稳定后记下读数,此时即得该样品的溶解氧浓度。

注:在每一次测定之前,都要用水充分冲洗漏斗及电极,并用滤纸吸干,以避免相互污染。

5、分析结果的表示

溶解氧用下式表示:

DO:

式中:DO——溶解氧,mg/L;

c——溶解氧测定仪上直接测得溶解氧的浓度。

6、其他

6.1)在用该法进行五日生化需氧量测定时,为避免样品溢出,应先放入漏斗再插入电极,取出时则按相反程序进行,这样一瓶稀释样品可同时用于测定当天和五天的溶解氧。

6.2)薄膜电极的膜可使氧气以外的多种气体渗透,在含有H2S之类气体的水中长期使用,会降低电极灵敏度,需经常更换和校准薄膜电极,以避免干扰。

6.3)校准电极

将准备好的亚硫酸钠溶液倒入溶解氧瓶内,插入干净的漏斗及电极开始测定,至2.5min后,读数应小于0.3mg/L,这说明电极灵敏度良好。

6.4)极谱式电极探头不使用时,应放在潮湿环境中,以防电解质溶液蒸发损失。

6.5)浊度、色度及可与碘反应的物质对此方法无干扰影响。

7、精密度和准确度

4个实验室分别对50.0mg/L、100mg/L、200mg/L三种不同浓度的五日生化需氧量标准样品进行了24次测定,方法相对误差置信范围为%。4个实验室以废污水为本底进行了加标测定,回收率置信范围为%。

来源:水博网