利用枯草芽孢桿菌的水產養殖環境生物修複方法

2023-12-05 05:32:31 6

專利名稱：利用枯草芽孢桿菌的水產養殖環境生物修複方法
技術領域：
本發明屬於一種新的水產養殖環境保護方法，詳細地說就是利用枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)降解或轉化養殖池有機汙染物、修復水產養殖環境的方法。
水產養殖業的環境汙染主要是有機物汙染，養殖池塘中的有機汙染物主要來自殘餌、糞便等。通過袁有憲等(1999，2000)對我國對蝦養殖區蝦池沉積環境的研究，發現蝦池沉積物中的有機物及總氮的含量隨池齡而積累，池底汙染程度與池齡呈正相關關係，一般池齡在10年以上的池塘已經嚴重汙染。日本學者堤裕昭等(1993)報導有30年發展歷史的日本沿海網箱養魚業，也受到了來自底質環境有機汙染的困擾。美國學者Munsiri等(1995)也報導了淡水魚塘的有機汙染問題。
養殖環境的惡化，已經成為制約我國水產養殖業健康持續發展的關鍵因素，而傳統的機械清淤、化學降解、換水等養殖環境淨化方法，有淨化不徹底、易產生二次汙染、危害養殖功能等缺點。養殖環境的有機汙染問題也已開始引起各國科學家的高度重視，正在致力於探索新的治理方法。日本有利用快速繁殖的多毛類Captella sp來消除養殖池底有機汙染的研究報導(堤裕昭等，1993)，但降解效率較低。近年，一種行之有效、操作性強、利用微生物降解有機汙染物而消除汙染和淨化環境的生物修復技術的研究正在興起，如將菌種投放到被汙染環境中進行的原位生物修復(In-situbioremediation)，將汙染物集中起來進行處理的異位生物修復(Ex-situbioremediation)。前者主要應用於水域、耕地的環境恢復，如美國環保局對阿拉斯加石油洩漏的生物修復(Prichard et al.，1991；Prichard et al.，1992)和密執安Grayling空軍基地柴油貯罐破裂造成深層土壤和地下水汙染的生物修復(Hicks et al.，1993)；後者主要應用於工業和生活廢水的處理，如苯及其衍生物(John et al.，1992)、含氯有機物(傅旭慶等，1994)、木質素(Fett et al，1992)、製藥廢水(王蕾等，1994；羅國維等，1994)印染廢水(王增夫等，1996)等的工廠化生物處理。在淡水小規模養殖的循環水處理上用了固定化生物膜。國外有Probiltics」(Enviro-Reps Intematonal L.C.)、Epicin(加拿大Epicore網絡公司)等幾種水質淨化菌劑(粉)，但未公布菌種，使用方式也不相同。國內曾有應用光合細菌改善水質的報導(於偉君等，1991)，可消除水中小分子有機物，但對池底有機物降解的作用受到限制。而利用枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)降解水產養殖環境中有機汙染物、對養殖環境進行修復的研究迄今未見報導。自1996年以來，袁有憲等開展了海水養殖環境有機汙染物的生物降解技術研究，得到了國家自然科學基金和國家863高技術發展計劃及國家「九五」攻關計劃的資助，已經研製成功系列養殖環境修復產品，並成功地應用於對蝦養殖中，顯示出誘人的應用前景。
本發明目的是利用枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)建立一種水產養殖環境生物修複方法，以快速消除養殖池底部殘餌、糞便等有機汙染物，為水產養殖動物營造一個良好的生長棲息環境。
本發明的技術方案是這樣實現的利用從養殖環境中分離、篩選到的枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)，通過規模化發酵生產，等電點沉降法收集菌體，選擇合適的固定化材料和方法，將活菌體固定化後，製成便於保藏、運輸的產品。在不同養殖時期，按一定量投入養殖池，從而對汙染的養殖環境進行修復。
下面結合實施例詳細敘述本發明的操作技術內容，本發明的實施例是利用枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)修復對蝦養殖池沉積環境。
選用的枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)是從對蝦養殖池沉積環境中分離篩選的廣溫、廣鹽種，在溫度16～40℃、鹽度10～40、pH6.4～9.0、有氧或微氧的環境條件下均可生長。該菌可在對蝦養殖池底部快速繁殖，降解沉積多年的有機汙染物及不斷沉降的殘餌、糞便等，使其及時轉化為可被浮遊植物利用的無機營養鹽，浮遊植物又可作為養殖對蝦的基礎餌料而被利用。具體操作方法是
(1)通氣發酵法生產菌液基料配方為工業蛋白腖2.5％、酵母膏0.5％、磷酸高鐵0.02％、用4∶1的陳海水和蒸餾水配製，鹽度為25左右，pH調至8.0。120℃蒸汽滅菌30min，接種量為3.0％，發酵時間為18～20hr。經1000ml三角瓶和50L發酵罐兩級放大種子培養後，用700L發酵罐發酵生產菌液。
(2)等電點沉降法收集菌體用1mol/L的稀鹽酸調節發酵液pH值至該菌等電點4.02，使菌體沉降24hr，虹吸法吸去上清液，再將濃縮菌液離心，得溼菌體。
(3)沸石吸附法固定化菌體首先篩取40～80目的沸石，經灼燒活化，冷卻備用。將溼菌體用海水配成濃度為3g/L的菌懸液，加入等重量處理好的沸石，攪拌均勻，振搖30min，靜置2hr，使細菌吸附於沸石表面和孔隙中。倒入容器中空幹水分，裝袋，真空包裝。
(4)產品保藏採用常溫保藏。
(5)修復產品施用在養殖期間，按每公頃150kg菌粉用量，將產品均勻撒入對蝦養殖池，每10天左右施用一次，該產品可沉入養殖池底部，作用菌可在底部快速繁殖，降解沉積的和陸續沉降的有機汙染物，使其及時轉化為可被浮遊植物利用的無機營養鹽，從而達到了修復養殖環境，為養殖動物營造良好生長棲息條件的目的。
本發明的特點在於1.所選用的枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)是廣溫、廣鹽種，在溫度16～40℃、鹽度0～40、pH6.9～9.0、有氧或微氧的環境條件下均可生長；2.該菌對養殖動物無致病性；3.該菌單株降解殘餌的72hrCODMn去除率可達73％以上，與環狀芽孢桿菌(Bacillus circulans)和堅強芽孢桿菌(Bacillus firmus)配合使用對殘餌的降解率可提高到80％以上；4.該菌經固定化後仍可保持活性，並能順利沉入養殖池底部，在養殖池底部快速繁殖，更有利於降解沉積多年的有機汙染物及不斷沉降的殘餌、糞便等，使其及時轉化為可被浮遊植物利用的無機營養鹽，浮遊植物又可作為養殖動物的基礎餌料而被利用；5.本生物修復技術可與養殖生產同時進行或在養殖前後進行，操作性強、成本低廉、效果顯著、無二次汙染。
權利要求
1.一種利用枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)的水產養殖環境修複方法，其特徵在於作用細菌為枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)，通過規模化發酵生產、經分離、固定化後，製成固體產品，投入水產養殖池中，降解或轉化殘餌、糞便等有機汙染物。
全文摘要
利用枯草芽孢桿菌的水產養殖環境修複方法。是將從養殖池中篩選到的枯草芽孢桿菌(Bacillus subtilis)通過發酵、分離、固定化,製成固體產品,投放到水產養殖池中,作用菌沉於池底後,快速繁殖並分解或轉化殘餌、糞便等有機汙染物,修復水產養殖環境,為養殖動物營造一個良好的生長棲息環境。本發明具有操作性強、成本低廉、效果顯著、無二次環境汙染、對養殖動物無害的特點。
文檔編號C02F3/34GK1340462SQ0011130
公開日2002年3月20日 申請日期2000年8月25日 優先權日2000年8月25日
發明者袁有憲, 李秋芬, 辛福言, 鄒玉霞, 曲克明 申請人:中國水產科學研究院黃海水產研究所