水产养殖残饵对重金属的吸附效应及其对微生物残饵降解的影响

作     者：王子敬 

作者单位：燕山大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王素凤

授予年度：2023年

学科分类：082803[工学-农业生物环境与能源工程] 07[理学] 08[工学] 0828[工学-农业工程] 0713[理学-生态学] 

主      题：残饵 吸附 重金属 芽孢杆菌 降解 

摘      要：集约化和规模化水产养殖为了满足高密度养殖对象对蛋白等营养物质的需求会投喂大量的人工饵料,由于饵料的悬浮时间有限以及过量投喂时常导致残饵沉积于池底,之后残饵会随废水排入自然水体,其中的可溶性淀粉及可溶性蛋白会被释放到水中,纤维等不可溶物质会沉积于底泥。因地表水多有不同程度的重金属污染,而饵料富含的粗纤维、蛋白质、淀粉等物质,难免会吸附水体中重金属并导致某些环境微生物效应,从而影响残饵的降解及水环境的修复。本实验为明晰上述问题,对残饵吸附重金属影响微生物残饵降解做了系列研究。残饵的吸附效应实验结果显示,残饵(难溶组分,FAE)及可溶性组分(可溶性蛋白及可溶性淀粉)对重金属均具有吸附作用。重金属初始浓度为100 mg/L时,难溶组分FAE对Cu、Cd、Pb、Zn的吸附率分别为61.64%、70.14%、89.16%、53.44%,可溶组分对Cu、Cd、Pb、Zn的吸附率分别为4.29%、2.98%、34.55%、6.21%。实验条件下,残饵对重金属的吸附在不同环境p H及环境温度下差异不显著,总体吸附量在10.79～19.78 mg/g之间,但随着盐度升高,对Cu、Cd、Zn的吸附能力有所下降,而对Pb的吸附仍维持在19.64～19.89 mg/g水平。残饵对重金属的吸附可在48 h内达到吸附饱和。残饵吸附重金属对微生物残饵降解影响结果显示,残饵中难溶组分及易溶组分均可以吸附重金属及菌细胞,形成FAE-B-S-Pr-metal吸附团,随吸附团的沉降将部分可溶性淀粉、蛋白隔离出水体并沉降于水底,吸附作用可以消减水体重金属负荷,降低水体中重金属对微生物降解残饵的负面影响,较高初始浓度重金属环境中(50.0mg/L)芽孢杆菌对可溶性淀粉降解率最低仍达到92.65%,芽孢杆菌生物量维持在2.47×10 CFU/m L水平之上;在自然淡水、海水环境中,环境微生物对可溶性淀粉降解率分别为88.11～92.03%、79.18～88.25%,未降解的可溶性淀粉仍有残饵重金属吸附效应,重金属会在残饵底泥中蓄积。残饵吸附重金属对底泥微生物的污染物降解作用造成的干扰,及对底栖生物群落结构及其环境负面效应有待进一步研究。本研究结果为水产养殖残饵的收集及集中处理,以及自然水体残饵污染的控制及修复提供依据。