包埋光合细菌净化观赏鱼养殖污水的研究.docVIP

包埋光合细菌净化观赏鱼养殖污水的研究 (第十八届全国青少年科技创新大赛一等奖) 　　目前，家庭养殖观赏鱼已成为一种时尚，但是观赏鱼养殖中存在需频繁换水、不间断充氧等问题，给人们养殖观赏鱼造成了不便，同时还要消耗能源，增加家庭经济负担。我生物科研组在2005年培养光合细菌处理有机废水试验的研究过程中，发现光合细菌在厌氧的条件下生长良好，它不仅能显著地降解水中的有机物，还能增加水中的溶解氧。虽然光合细菌在观赏鱼养殖中已被生产应用，但使用的都是液态光合细菌，存在着散发腥臭味的缺点。同时，在养殖观赏鱼类的水族箱中，经常设有水循环过滤装置，游离光合细菌随着循环水的流动，部分的菌体被滤出，这样导致光合细菌在净化观赏鱼养殖污水方面，出现时效短等问题。 为了解决这些问题，我查阅了相关资料，据有关资料报道，活细胞经包埋后可以增殖，形成的表面生物膜可自动更替，不必再经常培养和投放光合细菌，从而降低了养殖成本。为此，我尝试着用包埋光合细菌的方法，对观赏鱼养殖污水的净化进行更深入的研究。试验结果表明：光合细菌能净化水质，提高鱼类成活率。 　　光合细菌(Photosynthetic Bacteria，PSB)是一类具有光能生物合成体的原核生物，广泛分布于江河、湖泊、海洋等水域环境中，尤其在有机物污染的积水处数量较多。光合细菌利用光能进行光合作用，其光合作用仅限于缺氧条件下进行。根据有关文献报道光合细菌在污水净化、改善植物营养和增进土壤肥效等方面具有重要作用，其细胞富含蛋白质和B族维生素，可以用于制药，禽畜饲料和鱼虾饲料等。本实验采用红螺菌(Rhodospirillum sp．)，以各种有机物作为供氢体和主要碳源，作为光能异养(光能有机营养型，photoheterotroph)细菌。 　　采用光合细菌与海藻酸钠溶液混合，通过针头滴CaCl2溶液，形成凝胶状包埋颗粒。海藻酸钠在遇酸后可水解生成海藻酸(胶)。而更被广泛应用的是在可溶性盐的水溶液中加二价金属离子(通常是Ｃa2+)后在GG(双古罗糖酸)单元中形成金属配合物，即蛋格结合。 这种由二价金属离子“交联”形成的物质以较稳定的凝胶形式存在，具有很好的生物相容性和生物粘连性(粘膜靶向)，凝胶制备方法温和，现在被广泛地应用于药物和生物活性物质的载体。这样PSB通过扩散作用逐渐释放，自动更替菌膜。 光合细菌经过包埋后，观赏鱼的粪便以及饲料残渣粘附在包埋颗粒的表面。不但增加了沉降性，提高了观赏鱼养殖污水的净化效果，而且包埋的光合细菌因其厌氧的生物学特性，包埋剂又为PSB提供养料，增殖形成的表面生物膜可以自动更替，故又提高了它的作用时效。 　　一、实验方法 1．包埋试剂配置方法　　将3．5克的海藻酸钠加入烧杯中，注入lOOml蒸馏水，用酒精灯加热并用玻棒不断搅拌。煮至沸腾，使海藻酸钠完全溶解，使溶液成为胶体。冷却后即可使用，如果暂时不用，应该保存于冰箱中。　　２．固定试剂配置方法　　将硼酸固体加入蒸馏水中，用玻棒不断搅拌直至不再溶解，每升中再加入2．5g氯化钙。盛于大烧杯中备用。　　3．细菌的浓缩　　在待测细菌培养液中先取出少量的样品用于菌体浓度计数。然后将溶液用离心机以3000rpm的速率离心5min，去除上层清液，下层的固体即为经过浓缩的细菌。　　4．细菌的包埋与固定　　将经过浓缩的细菌加入准备好的海藻酸钠溶胶中，搅拌均匀。用注射器吸取一定量上述混合物，装上针头，逐滴地把注射器中的混合物滴到固定剂中。液滴一旦遇到固定剂将立即凝固成为凝胶状的圆形小颗粒。固定需要经过24h才能完成。固定完成后就可以将这些颗粒取出，盛放在清水中，并贮藏于冰箱备用。　　5．细菌浓度计数方法　　把待测的细菌溶液稀释10倍(如果较浓，酎情稀释更大的倍数)，将稀释后的溶液滴于血球计数板上。加盖盖玻片后进行镜检然后计算出细菌浓度。　　6．固定细菌的计算方法　　分别取10ml、20ml、30ml、40ml、50ml、60ml、70ml、80ml浓度为1.22×109个／ml的光合细菌离心，再用对应体积的包埋剂进行包埋。　　7．水质理化特性测定　　(1)氨氮(Ammonia—N，NH3一N)测定方法：纳氏试剂分光光度法。　　(2)溶解氧(Dissolved Oxygen，DO)测定方法：碘量法。　　(3)化学需氧量(Chemical Oxygen De-mand，COD)测定方法：酸性高锰酸钾法。　　二、对光合细菌进行包埋的可行性试验　　我在应用游离光合细菌处理有机污水试验的研究过程中，观察游离光合细菌对养殖污水处理的效果，发现水族箱的绿藻生长很快。据我分析的原因是：光合细菌厌氧，而水产养殖的鱼类是需要氧，在养殖水体中有大量的氧，不利于游离光合细菌的生长，造成光合细菌容易死亡，使水中的有机营养物增多，促进了绿藻的