李小義，孔杰，趙鳳，楊明舉

(貴州省水產(chǎn)研究所，貴州 貴陽(yáng) 550025)

養(yǎng)殖水體氮素污染及治理方法的研究進(jìn)展

李小義，孔杰，趙鳳，楊明舉*

(貴州省水產(chǎn)研究所，貴州 貴陽(yáng) 550025)

集約化管理和高密度養(yǎng)殖是現(xiàn)代商業(yè)化水產(chǎn)養(yǎng)殖的最大特點(diǎn)，該養(yǎng)殖模式在實(shí)現(xiàn)了養(yǎng)殖利潤(rùn)最大化的同時(shí)，也給水環(huán)境乃至于人們的健康造成了嚴(yán)重影響。氨鹽、亞硝酸鹽等氮素是存在于養(yǎng)殖廢水中的主要毒性物質(zhì)。文章就目前養(yǎng)殖水體氮素污染與治理研究的現(xiàn)狀進(jìn)行歸納總結(jié)，旨在為水產(chǎn)養(yǎng)殖氮素污染治理提供參考。

水產(chǎn)養(yǎng)殖;銨鹽;亞硝酸鹽;好氧反硝化

1 我國(guó)養(yǎng)殖水體氮素污染現(xiàn)狀

隨著健康飲食理念深入人心，人們對(duì)食品品質(zhì)及營(yíng)養(yǎng)的要求越來(lái)越高。水產(chǎn)品作為一種高蛋白營(yíng)養(yǎng)富含物，一直以來(lái)都備受人們的青睞。由于長(zhǎng)期的過(guò)度捕撈，野生水產(chǎn)品產(chǎn)量已日趨減少，目前我國(guó)市場(chǎng)上的水產(chǎn)品多是由水產(chǎn)養(yǎng)殖供應(yīng)。據(jù)調(diào)查，2012年我國(guó)水產(chǎn)品總量為5 907.68萬(wàn)t，其中養(yǎng)殖產(chǎn)量占總產(chǎn)量的72.59%，為4 288.36萬(wàn)t，而捕撈產(chǎn)量?jī)H占總產(chǎn)量的27.59%，為1 619.32萬(wàn)t［1］。水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的快速發(fā)展不僅解決了我國(guó)這一人口大國(guó)水產(chǎn)品供應(yīng)的難題，而且在促進(jìn)就業(yè)，提高農(nóng)民收入等方面也發(fā)揮了重要作用。目前我國(guó)多是采用集約化管理和高密度養(yǎng)殖模式。這一養(yǎng)殖模式在給養(yǎng)殖戶帶來(lái)高產(chǎn)量、高收入的同時(shí)也導(dǎo)致了嚴(yán)重的環(huán)境污染和養(yǎng)殖動(dòng)物病害的大面積發(fā)生。

我國(guó)是一個(gè)海洋大國(guó)，管轄海域總面積約為300萬(wàn)km2，同時(shí)也是海域污染較為嚴(yán)重的國(guó)家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2013年從72條主要河流入海的NH4+－N、NO3－－N及NO2－－N分別為29.3、221、5.7萬(wàn)t，約有1.8萬(wàn)km2海域呈重度富營(yíng)養(yǎng)化狀態(tài)，全年共發(fā)生赤潮46次，累計(jì)面積達(dá)到4 070 km2，海洋生境退化、環(huán)境災(zāi)害多發(fā)等問(wèn)題依然突出［1］。其中硝酸鹽、亞硝酸鹽及銨鹽是引起水體富營(yíng)養(yǎng)化和赤潮發(fā)生的重要理化因子。未經(jīng)處理的養(yǎng)殖廢水中富含大量無(wú)機(jī)氮，是排入海水氮源的主要污染源之一。現(xiàn)有養(yǎng)殖模式中，氮來(lái)源以餌料和肥料為主。養(yǎng)殖過(guò)程中氮總輸入量的70%～90%來(lái)自餌料，10%～20%來(lái)自肥料［2］。因養(yǎng)殖方式和養(yǎng)殖對(duì)象的不同，通常有10%～20%的飼料未被取食。被攝食的飼料中僅有20%～25%的氮用于養(yǎng)殖對(duì)象生長(zhǎng)，其余75%～80%的氮多是以糞便及代謝物的形式排放到周邊水體［3］。積累在水體中的過(guò)量糞便、殘餌消耗溶解氧，分解成為氨氮，導(dǎo)致水體溶解氧量降低，無(wú)機(jī)氮含量升高，水質(zhì)惡化。惡化的養(yǎng)殖水體易滋生大量病原菌等有害微生物，引起養(yǎng)殖動(dòng)物體發(fā)病死亡，對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物體、人體健康及養(yǎng)殖戶經(jīng)濟(jì)效益都會(huì)造成嚴(yán)重?fù)p害。

2 養(yǎng)殖水體亞硝酸鹽去除方法

養(yǎng)殖水體中的無(wú)機(jī)氮素包括:硝酸鹽、亞硝酸鹽及銨鹽3種物質(zhì)。其中，過(guò)量的亞硝酸鹽及銨鹽均會(huì)對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物體產(chǎn)生嚴(yán)重的毒害作用。近年來(lái)，由亞硝酸引起的養(yǎng)殖動(dòng)物體病害的報(bào)道屢見(jiàn)不鮮。因而，亞硝酸鹽對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物的毒害得到了人們的廣泛關(guān)注。高明輝等［4］總結(jié)了亞硝酸在養(yǎng)殖動(dòng)物體內(nèi)的吸收及毒害機(jī)制，認(rèn)為海水魚(yú)類(lèi)主要通過(guò)腸上皮，淡水魚(yú)類(lèi)主要通過(guò)鰓吸收水體中的亞硝酸鹽，進(jìn)入魚(yú)體內(nèi)的亞硝酸鹽會(huì)損害魚(yú)類(lèi)的呼吸系統(tǒng)導(dǎo)致病害發(fā)生。對(duì)不同水生動(dòng)物而言，亞硝酸鹽的致死致毒計(jì)量各有不同，過(guò)高的亞硝酸鹽含量會(huì)嚴(yán)重影響?zhàn)B殖動(dòng)物的健康生長(zhǎng)。因此我們必須給以高度重視，積極采取有效措施，保持水體中亞硝酸鹽含量低于危害水生動(dòng)物健康的最低水平。目前已有的亞硝酸鹽處理方法包括化學(xué)方法、物理方法、生物方法等。

2.1 化學(xué)法亞硝酸根離子中的氮為+3價(jià)，處于中間價(jià)態(tài)，可被氧化也可被還原。當(dāng)外界環(huán)境存在合適的氧化劑或者還原劑時(shí)，有毒的亞硝態(tài)氮可被轉(zhuǎn)化為低毒或者無(wú)毒的其他形式的氮。目前常用的強(qiáng)氧化消毒劑有:過(guò)氧化氫、臭氧、二氯異氰尿酸、三氯異氰尿酸、溴氯海因、二氧化氯等。利用這類(lèi)氧化劑處理養(yǎng)殖水體可快速降低水體亞硝酸鹽含量，同時(shí)也能去除養(yǎng)殖水體里的部分有害細(xì)菌和病毒。另外利用臭氧、過(guò)氧化氫處理水體還能提高水體溶解氧濃度，短期內(nèi)對(duì)水體起到很好的修復(fù)作用。Suantika等［5］用臭氧對(duì)養(yǎng)殖廢水進(jìn)行處理，結(jié)果表明經(jīng)臭氧處理后水體的銨鹽、亞硝酸鹽等污染物含量明顯下降。王慧［6］使用穩(wěn)定性二氧化氯(S.ClO2)處理斑節(jié)對(duì)蝦育苗水體，發(fā)現(xiàn)水體中COD、氨氮和亞硝態(tài)氮含量分別下降了12.9%、58.9%和25.0%。研究表明氧化劑的使用一定程度改善了養(yǎng)殖水體水質(zhì)。但安全劑量下的氧化劑只能在短期內(nèi)發(fā)揮作用，若加大其使用劑量，則又會(huì)對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物產(chǎn)生毒害作用，影響?zhàn)B殖動(dòng)物的正常生長(zhǎng)甚至導(dǎo)致養(yǎng)殖動(dòng)物體死亡［7～10］。此外，亞硝酸鹽氧化生成的硝酸鹽經(jīng)細(xì)菌反硝化過(guò)程會(huì)再次轉(zhuǎn)化成亞硝酸鹽，造成亞硝酸鹽去除不徹底，易反彈。

2.2 物理法換水是去除水體亞硝酸鹽最簡(jiǎn)單的物理方法，但該方法局限性很大，要求養(yǎng)殖區(qū)域水源充足且水源本身未被亞硝酸鹽污染。物理吸附法是采用具有高吸附能力的吸附劑，如海泡石、沸石粉、活性炭、硅膠等吸附水體亞硝酸的方法。通過(guò)物理吸附可降低水體亞硝酸鹽含量。該方法在養(yǎng)殖業(yè)中使用廣泛，缺點(diǎn)在于用量大、效用時(shí)間短。在大面積養(yǎng)殖污水無(wú)機(jī)氮處理上，物理吸附法除氮效率不高。

2.3 生物法

2.3.1 活性污泥法:活性污泥法包括厭氧、氧化溝活性污泥法、好氧活性污泥法、SBR法和AB法等多種污水處理方法。李海晏等［11］采用沸石強(qiáng)化活性污泥法處理尼羅非魚(yú)養(yǎng)殖水體，研究發(fā)現(xiàn)經(jīng)該方法處理后的養(yǎng)殖水體亞硝酸鹽含量顯著減少。在其他工業(yè)和生活污水處理中，活性污泥法也發(fā)揮著極為重要的作用，但該方法缺點(diǎn)在于占地面積大，對(duì)基礎(chǔ)建設(shè)、管理要求較高，因而將其應(yīng)用到養(yǎng)殖水體的處理上還有一定難度。

2.3.2 生物膜法:生物膜法處理污水的基本原理:將微生物附著在固相表面生長(zhǎng)繁殖，并在固相表面逐漸形成一層粘液狀的生物膜，利用該膜具有的生物化學(xué)活性吸附、分解水中的污染物。生物膜法種類(lèi)較多，包括生物流化床、生物接觸氧化法、生物轉(zhuǎn)盤(pán)、生物濾池等多種方法。馮志華等［12］將高效硝化菌劑人工掛膜到天然植物載體填料上進(jìn)行生物濾池運(yùn)行實(shí)驗(yàn)，研究生物濾池對(duì)封閉循環(huán)海水育苗系統(tǒng)的水體處理效果，研究表明，該系統(tǒng)能夠有效去除氨氮，并使硝酸鹽和亞硝酸鹽長(zhǎng)期維持在較低水平。陳強(qiáng)等［13］發(fā)現(xiàn)上流式曝氣生物濾池對(duì)養(yǎng)殖污水中亞硝酸具有較高的去除率(78.8%)。廖紹安等［14］利用單級(jí)生物接觸氧化法處理養(yǎng)殖水體中的無(wú)機(jī)氮發(fā)現(xiàn):該方法能將初始濃度為1.76 mg/L的亞硝酸量降低到0.22 mg/L，同時(shí)還能有效降低水體中硝酸鹽、氨鹽、COD的量?？傮w來(lái)說(shuō)，生物膜法具有易于維護(hù)運(yùn)行、節(jié)能、污泥沉降性能良好等眾多優(yōu)點(diǎn)，在處理低濃度污水上具有較大優(yōu)勢(shì)。

2.3.3 微生物法:從天然環(huán)境中富集分離有益微生物，擴(kuò)大培養(yǎng)制成微生物制劑，拌飼料或者直接潑灑添加到養(yǎng)殖水體，一定程度上能夠有效去除養(yǎng)殖水體中的飼料、糞便殘?jiān)任廴疚铮瑫r(shí)對(duì)水體中的氨、亞硝酸等有害物質(zhì)也有一定的去除作用。芽孢桿菌、乳酸菌、光合細(xì)菌、EM菌、放線菌等微生物目前在養(yǎng)殖上使用較廣泛。安健等［15］從對(duì)蝦養(yǎng)殖池分離得到多株具有好氧反硝化功能的芽孢桿菌，其中1株能在14 h內(nèi)將NO2－－N由10 mg/L降至0;熊焰等［16］從養(yǎng)殖水體中分離得到的亞硝酸鹽降解菌24 h對(duì)亞硝酸鹽的降解率為69.58%。相較而言，利用微生物法處理養(yǎng)殖水體亞硝酸鹽具有高效、節(jié)能、操作方便、無(wú)二次污染等眾多優(yōu)點(diǎn)。在一系列酶的催化下反硝化細(xì)菌能將水體中的亞硝酸鹽徹底還原為氣體。因此，利用反硝化細(xì)菌進(jìn)行水體亞硝酸鹽脫除具有較大的研究?jī)r(jià)值。

3 反硝化細(xì)菌的研究

微生物在氮的生物地球化學(xué)循環(huán)中發(fā)揮著重要作用，由反硝化細(xì)菌參加的反硝化作用是氮循環(huán)的關(guān)鍵一環(huán)。反硝化可與硝化作用互相關(guān)聯(lián)，維持自然界氮平衡及氮循環(huán)正常進(jìn)行。反硝化細(xì)菌通過(guò)參與反硝化過(guò)程的一系列酶將硝酸鹽和亞硝酸鹽轉(zhuǎn)化成一氧化二氮或者氮?dú)?，可完全去除亞硝酸鹽對(duì)養(yǎng)殖動(dòng)物的危害，改善養(yǎng)殖環(huán)境水質(zhì)，避免水體富營(yíng)養(yǎng)化。

3.1 好氧反硝化的提出傳統(tǒng)理論認(rèn)為，有氧條件下反硝化細(xì)菌會(huì)優(yōu)先利用氧氣作為最終電子受體，只有在厭氧條件下反硝化細(xì)菌才能以NO3－－N、NO2－－N作為最終電子受體，依次由硝酸還原酶(Nar)、亞硝酸還原酶(Nir)、一氧化氮還原酶(Nor)和一氧化二氮還原酶(Nos)催化完成反硝化過(guò)程，最終將硝酸鹽/亞硝酸鹽還原成N2O或N2。好氧反硝化顧名思義是指在有氧條件下進(jìn)行反硝化過(guò)程，顯然這違背了傳統(tǒng)的反硝化理論。不過(guò)在后來(lái)的研究中人們發(fā)現(xiàn)好氧反硝化菌及好氧反硝化酶存在，對(duì)細(xì)菌反硝化過(guò)程進(jìn)行了有力的補(bǔ)充，同時(shí)也為人們研究新的生物脫氮技術(shù)提供了理論依據(jù)。20世紀(jì)80年代，Robertson LA等［17］首次發(fā)現(xiàn)了好氧反硝化現(xiàn)象，并對(duì)好氧反硝化機(jī)理進(jìn)行了研究，認(rèn)為協(xié)同呼吸是好氧反硝化的一個(gè)重要的機(jī)理。協(xié)同呼吸意味著微生物可同時(shí)以氧和硝酸鹽作為電子受體，允許電子流同時(shí)傳輸給反硝化酶以及氧氣，允許反硝化反應(yīng)在好氧條件下發(fā)生。此外，人們?cè)诩?xì)胞質(zhì)周質(zhì)中發(fā)現(xiàn)了另一種硝酸鹽還原酶的存在［18］。相對(duì)于膜結(jié)合硝酸鹽還原酶，這種周質(zhì)酶最大的特點(diǎn)就是能在有氧條件下表達(dá)并催化反硝化的進(jìn)行。目前反硝化完整的代謝調(diào)控過(guò)程還有待進(jìn)一步研究。

3.2 好氧反硝化還原酶細(xì)菌反硝化是將硝態(tài)氮/亞硝態(tài)氮中通過(guò)NO2、NO、N2O等中間產(chǎn)物，最終還原成氣態(tài)氮(N2)的生物化學(xué)過(guò)程。該過(guò)程具體分為4步:(1)NO3－+2e－+2H+→NO2－+H2O;(2)NO2－+e－+2H+→NO+H2O;(3)2NO+2e－+2H+→N2O+H2O;(4)N2O+2e－+2H+→N2+H2O。每一步都有相應(yīng)的酶及輔助因子參與催化調(diào)節(jié)，按反應(yīng)順序主要為:硝酸鹽還原酶(Nar/Nap)、亞硝酸鹽還原酶(Nir)、一氧化氮還原酶(Nor)和一氧化二氮還原酶(Nos)。

3.2.1 硝酸鹽還原酶:硝酸鹽還原酶是參與細(xì)菌反硝化過(guò)程的第一個(gè)酶類(lèi)。在該酶的作用下，硝酸鹽被還原為亞硝酸鹽。硝酸鹽還原酶(Nar/Nap)多是屬于誘導(dǎo)酶類(lèi)。底物NO3－能誘導(dǎo)硝酸鹽還原酶編碼基因的表達(dá)、mRNA的合成以及蛋白質(zhì)的重新合成［19］。根據(jù)分布位置的不同，參與反硝化過(guò)程的硝酸鹽還原酶可分為膜結(jié)合硝酸鹽還原酶(Nar)和周質(zhì)硝酸鹽還原酶(Nap)，分別由nar和nap基因編碼。目前關(guān)于這2個(gè)基因的研究較多。通常認(rèn)為，膜結(jié)合硝酸鹽還原酶(Nar)受環(huán)境中氧氣的抑制只能在厭氧條件下表達(dá)并發(fā)揮作用;相反周質(zhì)硝酸鹽還原酶(Nap)在有氧無(wú)氧條件下均能表達(dá)。好氧反硝化細(xì)菌的存在，完全得益于周質(zhì)硝酸鹽還原酶的表達(dá)。

周質(zhì)硝酸鹽還原酶(Nap)是1種游離于細(xì)胞外周質(zhì)的酶類(lèi)，由nap基因編碼。通常Nap是由NapA、NapB大小2個(gè)亞基組成的異質(zhì)二聚體。其中，大亞基NapA是催化亞基，硝酸鹽的還原發(fā)生在該位點(diǎn)上;小亞基NapB是1種細(xì)胞色素c，能夠?qū)㈦娮觽鬟f至NapA。但有的微生物中僅含有NapA［20］。另外，nap基因簇中還可能包含napC、napH、napG、napF等基因。其中，napC編碼膜醌氧化酶NapC，該酶能夠?qū)Ⅴ刂械碾娮愚D(zhuǎn)移至NapB。在E.Coli中，電子從泛醌及甲萘醌轉(zhuǎn)移至NapAB的過(guò)程中依賴(lài)于NapC。napH、napG編碼2個(gè)假定鐵氧還原蛋白，在無(wú)NapC及其同系無(wú)的生物中，由NapH/NapG將電子轉(zhuǎn)移至NapAB。不同微生物中，編碼大小亞基的napAB基因可與napCDEFGHKLM基因組合排布在染色體［21］或者質(zhì)粒［22］上，形成不同的亞型。Escherichiacoli［23］、Magnetospirillumgryphiswaldense［24］、Haemophilusinfluenzae［25］及Salmonellatyphimurium［26］中nap基因簇排布為napFDAGHBC。Wolinellasuccinogenes［27］及Campylobacterjejuni的nap基因簇缺少基因napC，其排布分別為:napAGHBFLD、napAGHBLD。

3.2.2 亞硝酸鹽還原酶:亞硝酸還原酶(Nir)參與在反硝化的第二步反應(yīng)中，將亞硝酸還原為一氧化氮，也是催化此反應(yīng)的限速酶［28］。亞硝酸鹽還原酶由nir基因編碼，包括細(xì)胞色素cd1(cd1－Nir)和含銅型兩種亞型(Cu－Nir)，分別由基因nirS和nirK編碼。菌株BradyrhizobiumdiazoefficiensUSDA 110、Sinorhizobiummeliloti1021、Agrobacterium fabrum str.C58、HaloarculamarismortuiATCC 43049、Natronomonaspharaonis DSM 2160、Rhizobium sp.IRBG74、Candidatus Nitrososphaeragargensis Ga9.2亞硝酸鹽還原酶均屬于NirK型，菌株P(guān)seudomonas aeruginosa PAO1－VE2亞硝酸鹽還原酶屬于NirS型。NirK、NirS功能上相似，但結(jié)構(gòu)差異較大。其中NirK為同源三聚體，每個(gè)亞基約40 kd，NirS則是分子量為20 kd的二聚體?；騨irS和nirK目前多是作為標(biāo)記基因，進(jìn)行環(huán)境樣品中反硝化細(xì)菌種類(lèi)多樣性的分析［29～31］。目前還未有某株菌同時(shí)具有這2個(gè)基因的報(bào)道。

3.2.3 一氧化氮還原酶:通常報(bào)道的一氧化氮還原酶Nor是含有大小2個(gè)亞基的異源二聚體寡聚酶(cNor)。其中，大亞基NorB為疏水性催化亞基;小亞基NorC的1個(gè)N端結(jié)合在細(xì)胞膜上。但在Geobacillusstearothermophilus中發(fā)現(xiàn)了1種與cNor不同的另一類(lèi)一氧化氮還原酶，屬于1種單體酶，用qNor表示［32］。一氧化氮還原酶在反硝化的過(guò)程中是將一氧化氮還原為一氧化二氮，能夠維持細(xì)胞內(nèi)NO濃度在較低水平，防止高濃度NO對(duì)細(xì)胞產(chǎn)生傷害。一氧化氮還原酶的穩(wěn)定性較差，因此分離純化得到的一氧化氮還原酶不多。

3.2.4 一氧化二氮還原酶:反硝化最后一步是在一氧化二氮還原酶的作用下將一氧化二氮還原為N2。一氧化二氮還原酶屬于同源二聚體，由2個(gè)相同亞基構(gòu)成。通常編碼一氧化二氮還原酶的nos基因在染色體上的排布順序及轉(zhuǎn)錄方向均一致，為nosLYFDZR。傳統(tǒng)理論認(rèn)為，一氧化二氮還原酶的功能受氧氣影響嚴(yán)重。因此在有氧條件下細(xì)菌反硝化的終產(chǎn)物為N2O而非N2。但Bell等［33］在脫氮副球菌中發(fā)現(xiàn)即使在有氧條件下Nos仍有活性，可同時(shí)還原NO、N2O這2種氣體。

4 小結(jié)

Robertson等［34］首次用間隙曝氣法分離到了1株能進(jìn)行好氧反硝化的脫氮副球菌。隨后人們用相似的方法不斷發(fā)現(xiàn)了多個(gè)種屬的好氧反硝化菌。王曉?shī)櫟龋?5］研究發(fā)現(xiàn)海洋生態(tài)系統(tǒng)中存在較多的反硝化細(xì)菌種類(lèi)，主要分布在節(jié)桿菌屬、無(wú)色桿菌屬、芽孢桿菌屬、短芽孢桿菌屬、鹽單胞菌屬、鹽芽孢桿菌屬、海單胞菌屬、副球菌屬及假單胞菌屬等屬中的一些種。何為等［36］以KNO3為唯一氮源，結(jié)合梯度劃線法和BTB平板篩選法進(jìn)行好氧反硝化細(xì)菌篩選，獲得DM1、DM2、DM3、DM4、DM5等5株反硝化效率較高的菌株，48 h脫氮率均在30%以上。廖紹安等［37］采用間歇曝氣選擇性富集的方法，分離得到1株亞硝酸鹽脫除效率較高的好氧反硝化細(xì)菌Stenotrophomonasmaltophilia。該菌在溶解氧(DO)為3.80～5.21 mg/L時(shí)能將NO2－－N由26.18 mg/L降至0，具有較好的好氧反硝化效果。于愛(ài)茸等［38］從魚(yú)塘中分離到1株具有高效好氧反硝化功能的芽孢桿菌。DO為2 mg/L時(shí)菌株脫氮率為97%;DO為4～5 mg/L時(shí)菌株脫氮率達(dá)到85%以上，仍有較高的反硝化活性。鄭喜春等［39］從烏梁素海底泥中篩選獲得1株反硝化活性較高的芽孢桿菌，并對(duì)該菌反硝化條件進(jìn)行了優(yōu)化，最優(yōu)脫氮條件下(可溶性淀粉為唯一碳源、pH 8.0、C/N為14、DO為4 mg/L)該菌的脫氮率為92%。吳美仙等［40］分離得到菌株D2，該菌具有較強(qiáng)的反硝化能力。研究發(fā)現(xiàn)生長(zhǎng)環(huán)境對(duì)菌株脫氮活性影響較大。該結(jié)論為反硝化細(xì)菌在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)水質(zhì)改良的實(shí)際應(yīng)用提供了理論依據(jù)。

目前關(guān)于好氧反硝化細(xì)菌在淡水無(wú)機(jī)氮去除方面的研究報(bào)道較多，部分已應(yīng)用到污水脫氮。作為一種安全有效、無(wú)二次污染的脫氮新方法，好氧反硝化微生物脫氮在水產(chǎn)養(yǎng)殖及污水處理方面有重要作用。

［1］國(guó)家海洋局.2013年中國(guó)海洋環(huán)境質(zhì)量公報(bào)［R］.2013.

［2］舒廷飛，溫琰茂，湯葉濤.養(yǎng)殖水環(huán)境中氮的循環(huán)與平衡［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2002，21(2):30－34.

［3］王建平，陳吉?jiǎng)?，斯烈鋼，?水產(chǎn)養(yǎng)殖自身污染及其防治的探討［J］.浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，27(2):192－197.

［4］高明輝，馬立保，葛立安，等.亞硝酸鹽在水生動(dòng)物體內(nèi)的吸收機(jī)制及蓄積的影響因素［J］.南方水產(chǎn)，2008，4(4):73－79.

［5］Suantika G，Dhert P，Rombaut G，et al.The use of ozone in a high densityrecirculation system for rotifers［J］.Aquaculture，2001，201(1～2):35－49.

［6］王慧.穩(wěn)定性二氧化氯改善斑節(jié)對(duì)蝦育苗水環(huán)境效果的試驗(yàn)［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2008，27(5):247－250.

［7］李海燕，張運(yùn)偉.三氯異氰尿酸對(duì)紅劍魚(yú)的急性毒性及體外抑菌試驗(yàn)［J］.廣州大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，6(1):53－55.

［8］余曉麗，李詠梅，曾地剛，等.二氯異氰尿酸鈉對(duì)魚(yú)蝦類(lèi)的急性毒性試驗(yàn)［J］.淡水漁業(yè)，1999，29(5):7－9.

［9］溫茹淑，潘觀華.強(qiáng)氯精和溴氯海因?qū)Σ蒴~(yú)魚(yú)苗的急性毒性研究［J］.佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2006，24(3):61－63.

［10］王志錚，申屠琰，熊威.4種消毒劑對(duì)麥瑞加拉鯪魚(yú)幼魚(yú)的急性毒性研究［J］.海洋水產(chǎn)研究，2007，28(3):92－97.

［11］李海晏，胡向東，姚志通，等.沸石強(qiáng)化活性污泥法及其在尼羅羅非魚(yú)養(yǎng)殖中的應(yīng)用研究［J］.水產(chǎn)科學(xué)，2009，28(5):255－258.

［12］馮志華，俞志明，劉鷹，等.封閉循環(huán)海水育苗系統(tǒng)生物濾池的應(yīng)用［J］.中國(guó)環(huán)境科學(xué)，2004，24(3):350－354.

［13］陳強(qiáng)，黎中寶，張艷艷，等.不同流向?qū)ζ貧馍餅V池處理對(duì)對(duì)蝦養(yǎng)殖污水效果的影響［J］.淡水漁業(yè)，2012，42(3):68－73.

［14］廖紹安，王安利，黃洪輝，等.單級(jí)生物接觸氧化法去除海水養(yǎng)殖廢水中的無(wú)機(jī)氮［J］.漁業(yè)現(xiàn)代化，2008，35(1):1－4.

［15］安健，宋增福，楊先樂(lè)，等.好氧反硝化芽孢桿菌篩選及其反硝化特性［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2010，23(1):100－105.

［16］熊焰，劉力源，羅睿，等.1株亞硝酸鹽降解菌的篩選、鑒定、降解條件及效果［J］.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)，2010，17(6):1264－1271.

［17］Robertson LA，Van Niel EWJ，TOrremans RAM，et al.Simultaneous nitrifieation and denitrificationinaerobicchemostat cultures of ThiosPhaeraPantotropha［J］.Applied and Environment Mierobiology，1988，54(11):2812－2818.

［18］Mike SM，Jetten S L，Gerard M，et al.Novel Principal in the microbial conversion of nitrogen compounds［J］.Antonie van Leeuwenhoek，1997(71):75－93.

［19］李健身.硝酸還原酶活性的調(diào)節(jié)［J］.陰山學(xué)刊，2009，23(1):40－42.

［20］Arnoux P，Sabaty M，Alric J，et al.Structural and redoxplasticity in the heterodimericperiplasmic nitrate reductase［J］.Nat StructBiol，2003，10(11):928－934.

［21］Siddiqui RA，Warnecke－Eberz U，Hengsberger A，et al.Structure and function of a periplasmic nitrate reductaseinAlcaligeneseutrophus H16［J］.J Bacteriol，1993，175(18):5867－5876.

［22］Schwintner C，Sabaty M，Berna B，et al.Plasmid contentand localization of the genes encoding the denitrificationenzymes in two strains of Rhodobactersphaeroides［J］.FEBS MicrobiolLett，1998，165(2):313－321.

［23］Grove J，Tanapongpipat S，Thomas G，et al.Escherichia coli K－12 genes essential for the synthesisof c－type cytochromes and a third nitrate reductase located in theperiplasm［J］.MolMicrobiol，1996(19):467－481.

［24］Yingjie Li，Emanuel Katzmann，Sarah Borg，et al.TheP-eriplasmicnitrate reductasenapisrequired for anaerobic growth and involved in redox control of magnetitebiomineralization in Magnetospirillumgryphiswaldense［J］.Jour-nal ofBacteriology，2012(194):4847－4856.

［25］Marietou A，Richardson DJ，Cole JA，et al.Nitratereduction by desulfovibriodesulfuricans:a periplasmicnitratereductase system that lacks NapB，but includes a unique tetrahemec－type cytochrome，NapM［J］.FEMS MicrobiolLett，2005(248):217－225.

［26］Taoka A，Yoshimatsu K，Kanemori M，et al.Nitratereductase from the magnetotactic bacterium MagnetospirillummagnetotacticumMS－1:purification and sequence analyses［J］.Can JMicrobiol，2003(49):197－206.

［27］Kern M，Simon J.Characterization of the NapGHquinoldehydrogenase complex involved in Wolinellasuccinogenesnitraterespiration［J］.MolMicrobiol，2008(69):1137－1152.

［28］郭麗蕓，時(shí)飛，楊柳燕.反硝化菌功能基因及其分子生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展［J］.微生物學(xué)通報(bào)，2011，38(4):583－590.

［29］Braker G，Zhou JZ，Wu LY，et al.Nitrite reductase genes(nirK and nirS)as functional markers to investigate diversity of denitrifying bacteria in Pacific Northwest marinesediment communities［J］.Appl Environ Microbiol，2000，66(5):2096－2104.

［30］Jayakumar A，O’Mullan GD，Naqvi SWA，et al.Denitrifying bacterial community composition changes associated with stages of denitrification in oxygen minimumzones［J］.MicrobEcol，2009，58(2):350－362.

［31］Yoshida M，Ishii S，Otsuka S，et al.Temporal shifts in diversity and quantity of nirS and nirK in a rice paddy fieldsoil［J］.Soil Biology＆Biochemistry，2009，41(10):2044－2051.

［32］Erina Terasaka，Norihiro Okada，Nozomi Sato，et al.Characterization of quinol－dependent nitric oxide reductasefromGeobacillusstearothermophilus:Enzymaticactivity and active site structure［J］.Biochimica et Biophysica Acta(BBA)－Bioenergetics，2014，1837(7):1019－1026.

［33］Bell LC，Richardson DJ，F(xiàn)erguson SJ.Periplasmicandmembrane－bound respiratory nitrate reductases in Thiosphaerapuntotropha:the periplasmic enzyme catalyzesthe first step in aerobic denitrification［J］.FEBS Letters，1990，265(1/2):85－87.

［34］Robertson LA，Kuenen JG.Thiosphaerapantotrophagen.nov.sp.nov.，a facultatively anaerobic，facultatively autotrophic sulphurbacterium［J］.Journal of General Microbiology，1983(129):2847－2855.

［35］王曉?shī)?，劉杰，于建?海洋氮循環(huán)細(xì)菌研究進(jìn)展［J］.地球科學(xué)，2009，9(17):5057－5064.

［36］何為，張?jiān)莉敚钣兰t.好氧反硝化細(xì)菌的篩選［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2013，52(5):1053－1056.

［37］廖紹安，鄭桂麗，王安利，等.養(yǎng)蝦池好氧反硝化細(xì)菌新菌株的分離鑒定及特征［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2006，26(11):3718－3721.

［38］于愛(ài)茸，李尤，俞吉安.一株耐氧反硝化細(xì)菌的篩選及脫氮特性研究［J］.微生物學(xué)雜志，2005，25(3):77－81.

［39］鄭喜春，郭曉軍，姚娜，等.反硝化芽孢桿菌的篩選鑒定及反硝化特性［J］.生態(tài)學(xué)雜志，2012，31(6):1447－1452.

［40］吳美仙，張萍華，李莉，等.好氧反硝化細(xì)菌的篩選及培養(yǎng)條件的初步研究［J］.浙江海洋學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2008，27(4):406－409.

A Review of Studies on Nitrogen Pollution of Aquaculture Water and Treatment Method

Intensive management and high density cultivation is the biggest characteristic of modern commercial aquaculture.Although the model to achieve the maximization of farming profits，but also had a serious impact on water environment and people＇s health.Ammonia and nitrite nitrogen is the main toxic substances exist in aquaculture wastewater.In this paper，the current status of research on nitrogen pollution and treatment of aquaculture water is summarized，aiming to provide reference for the treatment of nitrogen pollution in aquaculture.

Aquaculture;Ammonia;Nitrite;Aerobic Denitrification

S949

A

1007－1474(2016)05－0059－06

2016－07－05

資金項(xiàng)目:黔農(nóng)科院院專(zhuān)項(xiàng)［2013］005號(hào)

李小義(1988—)，女，碩士研究生。

E－mail:lxyw2012@yeah.Net

*通訊作者:E－mail:947345884@qq.com