【正文】 埋光合細菌的方法，對觀賞魚養(yǎng)殖污水的凈化進行更深入的研究。試驗結(jié)果表明：光合細菌能凈化水質(zhì)，提高魚類成活率。光合細菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)是一類具有光能生物合成體的原核生物，廣泛分布于江河、湖泊、海洋等水域環(huán)境中，尤其在有機物污染的積水處數(shù)量較多。光合細菌利用光能進行光合作用，其光合作用僅限于缺氧條件下進行。根據(jù)有關(guān)文獻報道光合細菌在污水凈化、改善植物營養(yǎng)和增進土壤肥效等方面具有重要作用，其細胞富含蛋白質(zhì)和B族維生素，可以用于制藥，禽畜飼料和魚蝦飼料等。本實驗采用紅螺菌(Rhodospirillum sp．)，以各種有機物作為供氫體和主要碳源，作為光能異養(yǎng)(光能有機營養(yǎng)型，photoheterotroph)細菌。采用光合細菌與海藻酸鈉溶液混合，通過針頭滴CaCl2溶液，形成凝膠狀包埋顆粒。海藻酸鈉在遇酸后可水解生成海藻酸(膠)。而更被廣泛應(yīng)用的是在可溶性鹽的水溶液中加二價金屬離子(通常是Ｃa2+)后在GG(雙古羅糖酸)單元中形成金屬配合物，即蛋格結(jié)合。這種由二價金屬離子“交聯(lián)”形成的物質(zhì)以較穩(wěn)定的凝膠形式存在，具有很好的生物相容性和生物粘連性(粘膜靶向)，凝膠制備方法溫和，現(xiàn)在被廣泛地應(yīng)用于藥物和生物活性物質(zhì)的載體。這樣PSB通過擴散作用逐漸釋放，自動更替菌膜。光合細菌經(jīng)過包埋后，觀賞魚的糞便以及飼料殘渣粘附在包埋顆粒的表面。不但增加了沉降性，提高了觀賞魚養(yǎng)殖污水的凈化效果，而且包埋的光合細菌因其厭氧的生物學特性，包埋劑又為PSB提供養(yǎng)料，增殖形成的表面生物膜可以自動更替，故又提高了它的作用時效。一、實驗方法1．包埋試劑配置方法將3．5克的海藻酸鈉加入燒杯中，注入lOOml蒸餾水，用酒精燈加熱并用玻棒不斷攪拌。煮至沸騰，使海藻酸鈉完全溶解，使溶液成為膠體。冷卻后即可使用，如果暫時不用，應(yīng)該保存于冰箱中。２．固定試劑配置方法將硼酸固體加入蒸餾水中，用玻棒不斷攪拌直至不再溶解，每升中再加入2．5g氯化鈣。盛于大燒杯中備用。3．細菌的濃縮在待測細菌培養(yǎng)液中先取出少量的樣品用于菌體濃度計數(shù)。然后將溶液用離心機以3000rpm的速率離心5min，去除上層清液，下層的固體即為經(jīng)過濃縮的細菌。4．細菌的包埋與固定將經(jīng)過濃縮的細菌加入準備好的海藻酸鈉溶膠中，攪拌均勻。用注射器吸取一定量上述混合物，裝上針頭，逐滴地把注射器中的混合物滴到固定劑中。液滴一旦遇到固定劑將立即凝固成為凝膠狀的圓形小顆粒。固定需要經(jīng)過24h才能完成。固定完成后就可以將這些顆粒取出，盛放在清水中，并貯藏于冰箱備用。5．細菌濃度計數(shù)方法把待測的細菌溶液稀釋10倍(如果較濃，酎情稀釋更大的倍數(shù))，將稀釋后的溶液滴于血球計數(shù)板上。加蓋蓋玻片后進行鏡檢然后計算出細菌濃度。6．固定細菌的計算方法分別取10ml、20ml、30ml、40ml、50ml、60ml、70ml、109個／ml的光合細菌離心，再用對應(yīng)體積的包埋劑進行包埋。7．水質(zhì)理化特性測定(1)氨氮(Ammonia—N，NH3一N)測定方法：納氏試劑分光光度法。(2)溶解氧(Dissolved Oxygen，DO)測定方法：碘量法。(3)化學需氧量(Chemical Oxygen Demand，COD)測定方法：酸性高錳酸鉀法。二、對光合細菌進行包埋的可行性試驗我在應(yīng)用游離光合細菌處理有機污水試驗的研究過程中，觀察游離光合細菌對養(yǎng)殖污水處理的效果，發(fā)現(xiàn)水族箱的綠藻生長很快。據(jù)我分析的原因是：光合細菌厭氧，而水產(chǎn)養(yǎng)殖的魚類是需要氧，在養(yǎng)殖水體中有大量的氧，不利于游離光合細菌的生長，造成光合細菌容易死亡，使水中的有機營養(yǎng)物增多，促進了綠藻的繁殖，水體中溶解氧降低。過量綠藻的繁殖和觀賞魚爭奪氧氣，影響魚類的生長。尤其是應(yīng)用在家庭水族箱養(yǎng)魚方面，浮游的光合細菌分散于水體，大量死亡，處理污水的有效時間也相應(yīng)縮短。為了解決這些問題，我考慮應(yīng)用包埋(固定化)技術(shù)的方法。包埋(固定化)技術(shù)，就是把細菌經(jīng)過濃縮以后，加入包埋劑中。待包埋劑凝固后，細菌就被固定下來。這種方法應(yīng)該比較適用于像光合細菌這樣的厭氧細菌。原因：一是包埋劑阻隔了細菌與外部的氧氣接觸(但不阻礙處理污水)，使細菌能夠保持活力；二是包埋光合細菌顆粒狀沉在水族箱水體的底層，當魚類的排泄物和飼料殘渣沉入水體底層時，更充分發(fā)揮包埋光合細菌分解作用的效能。為了證明包埋細菌對養(yǎng)殖水質(zhì)處理的優(yōu)越性，我做了以下的實驗：將40ml濃度相同的光合細菌溶液加入100ml營養(yǎng)液中，置于錐形瓶中培養(yǎng)(此后不再添加營養(yǎng)液)。其中一瓶用膠塞密封并用凡士林封口。另外一瓶則用紗布扎緊，留有空隙。每天對其顏色進行記錄。與氧氣隔絕的光合細菌盡管前十六天的生長速度不如有氧的光合細菌好。十六天以后，有氧狀態(tài)下的光合細菌停止生長并趨于死亡，但是與氧氣隔絕的一組依然生長正常。由于光合細菌的菌體與氧氣隔絕，可以延長污水處理的有效期。三、水質(zhì)分析實驗實驗一：游離光合細菌對養(yǎng)殖錦鯉水質(zhì)處理的實驗準備九個魚缸，分別加入自來水，靜置三天后測定其原始水質(zhì)，并調(diào)節(jié)至65升，編號為0—8號。0號為對照組，109個／ml的光合細菌溶液50、60、70、80ml，每一個魚缸再加入10尾錦鯉。每天每缸投喂0．3克飼料，飼養(yǎng)并觀察15天后測定水質(zhì)，30天后再測定一次水質(zhì)，記錄數(shù)據(jù)進行比較。在游離的光合細菌凈化養(yǎng)殖錦鯉污水的過程中得出以下結(jié)論：(1)15天以內(nèi)有好的凈化效果，15天以后凈化能力下降，這與光合細菌厭氧生長及被錦鯉吞食有關(guān)；超過30ml的投放量，水體出現(xiàn)腥臭味。(2)30天內(nèi)，COD、DO、NH3一N在5～8號缸的變化比較接近，在同等條件下養(yǎng)殖錦鯉，光合細菌的有效投放量為50ml109個／ml。超過50ml的投放量，水體出現(xiàn)輕微紅色。實驗二：包埋光合細菌對養(yǎng)殖錦鯉水質(zhì)處理的實驗準備六個魚缸，分別加入自來水，靜置三天后測定其原始水質(zhì)，并調(diào)節(jié)至65升，編號為0—8號。0號為對照組，109個／ml的光合細菌溶液50、60、70、80ml的包埋光合細菌，每一個魚缸再加入10尾錦鯉。每天每缸投喂0．3克飼料，飼養(yǎng)并觀察15天后測定水質(zhì)，30天后再測定一次水質(zhì)，記錄數(shù)據(jù)進行比較。在包埋的光合細菌凈化養(yǎng)殖錦鯉污水的過程中得出以下結(jié)論：(1)30天內(nèi)有好的凈化效果，原因是采取包埋的處理之后，包埋劑使菌體與外界氧氣隔絕，滿足其厭氧的生理特性以及避免了錦鯉的吞食。魚糞便粘附在包埋光合細菌顆粒表面，沉降在魚缸底部，無腥臭味。(2)有效投放量為70ml109個／ml。包埋劑會造成二次污染嗎?為了驗證包埋劑不會對生態(tài)環(huán)境造成二次污染，我小組做了以下的實驗。實驗三：包埋劑對環(huán)境影響的實驗將處理完污水的細菌包埋顆粒埋入植物旁的土壤中，并且測定土壤pH值。經(jīng)過30天以后挖開觀察，測定pH值，并記錄植物的生長情況。經(jīng)過30天以后，包埋劑已經(jīng)基本上被土壤中的微生物分解。pH值無明顯變化。植物生長正常。證明使用包埋劑并不會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。四、結(jié)果與討論通過實驗觀察發(fā)現(xiàn)，游離的光合細菌在靜水的條件下，凈化觀賞魚養(yǎng)殖污水時效約為15天。15天以后，水體開始有綠藻出現(xiàn)。而包埋光合細菌凈化污水時效為30天(或更長)。在包埋顆粒表面形成的生物膜可自動更替。這些生物膜更有利于提高光合細菌的分解性能，使光合細菌凈化污水的能力大大提高。原因是：光合細菌是厭氧菌，包埋后更有利于其生長和繁殖，因此，增加了凈化污水的能力和作用時效。在65L水族箱中投放10尾錦鯉體長為：6．5—8．0cm，全長為：9．0～11cm，體重為：30—40g。10 9個／ml的包埋光合細菌時，凈化養(yǎng)殖污水的效果最好。從實驗測定DO、COD、NH3一N等數(shù)據(jù)的指標來進行比較，發(fā)現(xiàn)包埋的光合細菌可以長時間有效地凈化養(yǎng)殖污水。包埋光合細菌與游離光合細菌觀賞魚養(yǎng)殖效果相比較。養(yǎng)殖水體清晰度高，魚體顏色鮮艷，魚的活力增強。通過對處理觀賞魚養(yǎng)殖污水后的包埋光合細菌進行二次污染實驗，30天后土壤pH值變化不大，包埋劑顆粒已被土壤微生物分解，不會對環(huán)境造成二次污染。實驗證明：包埋光合細菌，解決了光合細菌個體小無法自然下沉的問題。光合細菌自然沉在水體底層，魚的排泄物和食物的殘渣粘附在包埋光合細菌顆粒的表面，便于光合細菌分解水體中的有機物質(zhì)，保持養(yǎng)殖觀賞魚水質(zhì)的穩(wěn)定性，同時降低了家庭養(yǎng)殖觀賞魚的成本。將光合細菌與其他細菌組合使用，凈化效果可能會更好。進一步探討用不同濃度鈣鹽溶液包埋光合細菌，其對凈化養(yǎng)殖污水效果的影響。