基于碳氮循环的“鱼-菌-藻”共生系统性能强化研究
发布时间：2021-12-10 00:21
随着居民消费结构的升级,水产养殖业近年来得到快速发展,随之产生的养殖场地匮乏、水资源的浪费和外排水体污染等环境问题已经迫在眉睫。“鱼-菌-藻”共生系统,作为一种新兴的循环水养殖模式,被认为是一种可持续的、生态友好的养殖模式,具有广阔的发展前景。掌握影响“鱼-菌-藻”共生系统性能的关键途径,提升系统的元素利用效率,从而强化“鱼-菌-藻”共生系统性能,具有重要的现实意义。本论文构建了实验室规模的“鱼-菌-藻”共生系统,向“鱼-菌-藻”共生系统中添加不同类型的碳源,利用元素平衡分析、荧光定量PCR等手段,解析了外加碳源对系统碳氮循环过程的影响及其作用机制;从系统性能、水质情况和温室气体排放等多个角度出发,全面评估了水体中抗生素的存在对“鱼-菌-藻”共生系统性能的影响。初步掌握了“鱼-菌-藻”共生系统的碳氮转化过程,提出了优化“鱼-菌-藻”共生系统性能的可行性建议,为优化系统的设计与运行奠定了理论基础。主要结论如下:（1）碳源的添加显著提升了菌藻生物量和藻类叶绿素浓度,但是对鱼类生产性能无明显作用。有机碳源（OC）和无机碳源（IC）的添加均可提升碳氮元素在菌藻中的分布,OC组和IC组的菌藻生物...
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２工厂化的循环水养殖系统??
?山东大学硕士学位论文???汴化水成??鱼类?植物??讲泄物食物?分解一提供肥料??一?◎?Ｗ??微，Ｉ：物??图１－３鱼菜共生示意图??Ｆｉｇ．?１?－３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｑｕａｐｏｎｉｃ?ｓｙｓｔｅｍ??１．２．２．２鱼菜共生系统研究现状??鱼菜共生系统最早可以追溯到１５００年前，人们将养鱼环节引入稻田中并建??立了早期的鱼稻养殖模式［１９］，但是现代鱼菜共生体系直到２０世纪７０年代才由美??国的科学家提出并建立［２＜＞】。１９８０年代中期，北卡罗来纳大学的Ｓａｎｄｅｒｓ建立了一??个封闭循环式的鱼菜共生系统，之后，ＲａｋｏｃｙＭ把蔬菜培养单元引入水产养殖??中来，建成了如今众所周知的漂浮筏鱼菜共生系统。随着众多科研人员相继投身??于鱼菜共生系统的研究，鱼菜共生系统逐渐在欧美等发达国家成为一种成熟的产??业模式。其中新加坡国立大学的Ｋｙａｗ等人［２２】开发了一款智能鱼菜共生系统，它??的可持续性和经济效益已经证明了它的商业价值；Ｎｉｃｏｌａｅ等人【２３］逑立丫观赏性??水族馆式的鱼菜共生系统，这种水族馆结合／水培和观赏角．养殖，己经在丨＇丨山帘??场上规模性售卖，实现了第一产业与第三产业的结合，具有良好的经济性与环境??友好性。??目前，实验室规模的鱼菜共生系统研究重心在于提高系统生产性能和水质表??现，强化营养元素的回收和利用以及系统经济环境效益评价。其中，在提高系统??性能和水质方面的研究已经非常丰富了，具体表现在研究鱼的种类，植物的种类??和系统参数优化等。Ｓｕｈｌ等人研究的结果表明普通的水培植物和鱼菜共生系??统的植物没有显著区别；Ｈｕ等人［２５】的
?山东大学硕士学位论文???／??菌ｖ??、＞?Ｃ／Ｎ??图１－４菌藻关系示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｂａｃｔｅｒｉａ?ａｎｄ?ａｌｇａｅ??图１－４为菌藻关系示意图。细菌－藻类的协同共生已经被普遍应用于水的深??度净化和回用中［５２］，例如在水的富营养化［５３］、重金属以及芳香族有机物的污染??治理中均可看到［５４，《］。在菌藻共生技术消减污染的过程中，藻类提供了一定的氧??气，所以菌藻系统对氧气的需求降低［５６］，可以同时去除大肠杆菌和致病细菌［５７］，??也可以保证后续生物回收过程不需要絮凝剂的添加［５１这是一种高效产氧除污、??低成本、减少温室气体排放的新技术、新系统［５９］。所以，众多学者和专家们对菌??藻共生技术有着极高的关注度。??Ｐａｒｋ等人＿在实验室长期条件下，分离出的八株菌株都促进了小球藻的生??长；Ｏｓｗａｌｄ等人最早发现了微藻和细菌的共生相互作用去除了废水中ＢＯＤ；??Ｘｕ等人［６２］利用甘油对菌藻共生系统进行碳源补充，使得菌藻生物量在五天内从??１．５４?ｇ／Ｌ提高到２．５８?ｇ／Ｌ，同时显著促进了系统氮磷的回收；Ｆａｎｇ等人［６３］使用普??通小球藻和活性污泥建立的菌藻共生系统回收养鱼废水中的氮素，结果发现“鱼??－菌－藻”共生系统比传统鱼菜共生系统的ＮＵＥ提高了?１３．７９％。以上研究结果表??明，菌藻共生技术具有优秀的水质处理能力和营养回收能力。??菌藻共生系统中细菌和藻类的之间的关系主要分为两种。藻类和细菌互相促??进，细菌能促进藻类的生长，藻类也能加强细菌的增殖，具体表现为：第一，
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳源种类对农村污水反硝化过程脱氮效果的影响[J]. 付昆明,杨宗玥,刘凡奇,仇付国,曹秀芹. 环境工程学报. 2020(09)
[2]关于水产养殖环境的污染与其控制策略探析[J]. 李海润. 农民致富之友. 2019(15)
[3]不同浓度NaHCO3对小球藻生长的影响[J]. 尚坤钰,于鹏,刘佳,李月红. 黑龙江水产. 2019(01)
[4]葡萄糖对异养小球藻利用水体中氮磷的影响[J]. 王玲,林嫦娥,张辉,谢仰杰,张春晓. 集美大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]喹诺酮类和磺胺类抗生素对绿藻生长的影响[J]. 张晓晗,万甜,程文,王敏,任杰辉. 水资源与水工程学报. 2018(04)
[6]污泥停留时间对菌藻共生系统水处理效能的影响研究[J]. 孙霓,左薇,张军,唐聪聪,孙志才,田禹. 水处理技术. 2017(01)
[7]葡萄糖对小球藻（Chloralla sp. HN08）光合作用和生长的影响[J]. 郎筱宇,刘志媛,徐梦,谢灵玉,李容珍. 微生物学报. 2017(04)
[8]污泥中典型抗生素的检测[J]. 李明月,孙倩,王琴,于昌平. 环境工程学报. 2016(02)
[9]磺胺类耐药菌中抗性基因sul的表达规律[J]. 王娜,杨晓洪,郭欣妍,陈彪,叶波平,葛峰. 生态毒理学报. 2015(05)
[10]菌藻共生系统处理废水研究现状及发展前景[J]. 巫小丹,阮榕生,王辉,罗珊珊,吴盼盼,刘玉环. 环境工程. 2014(03)
博士论文
[1]菌藻共生序批式泥膜系统脱氮除磷效能及作用机制研究[D]. 唐聪聪.哈尔滨工业大学 2018
[2]大型海藻生长和光合功能对不同光环境条件的响应研究[D]. 武焕阳.华南理工大学 2016
[3]CO2驱动下能源微藻代谢调控机制的多组学分析[D]. 彭慧峰.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]微藻生物膜-膜光生物反应器处理海水养殖废水的研究[D]. 彭苑媛.浙江海洋大学 2019
[2]同时补充碳酸氢钠和CO2对小球藻Chlorella sorokiniana 1602的生长及其生物质组分的影响[D]. Akash Kumar（阿卡）.天津大学 2018
[3]磺胺嘧啶对异育银鲫的毒理效应及肠道微生物的影响[D]. 郑婷婷.江西师范大学 2018
[4]藻菌共生系统处理城市生活污水的研究[D]. 刘一萱.湖北工业大学 2018
[5]淡水鱼类中磺胺类和三甲苯类兽药残留检测能力验证[D]. 李恩鹏.东华大学 2018
[6]基于氮迁移转化过程优化的鱼菌藻共生系统构建及性能研究[D]. 方颖珂.山东大学 2018
[7]环境相关浓度磺胺嘧啶对好氧颗粒污泥的影响及其去除机制[D]. 万小平.山东大学 2018
[8]循环水养耕共生系统的水质净化效果研究[D]. 张博宇.上海交通大学 2018
[9]微藻高效固碳并联产高附加值产物的初步研究[D]. 许岩.中国科学院武汉植物园 2017
[10]水铁矿/腐殖酸对磺胺类抗生素的吸附和光解行为研究[D]. 陈月.南京信息工程大学 2017
本文编号：3531575
【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
图１－２工厂化的循环水养殖系统??
?山东大学硕士学位论文???汴化水成??鱼类?植物??讲泄物食物?分解一提供肥料??一?◎?Ｗ??微，Ｉ：物??图１－３鱼菜共生示意图??Ｆｉｇ．?１?－３?Ｔｈｅ?ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ａｑｕａｐｏｎｉｃ?ｓｙｓｔｅｍ??１．２．２．２鱼菜共生系统研究现状??鱼菜共生系统最早可以追溯到１５００年前，人们将养鱼环节引入稻田中并建??立了早期的鱼稻养殖模式［１９］，但是现代鱼菜共生体系直到２０世纪７０年代才由美??国的科学家提出并建立［２＜＞】。１９８０年代中期，北卡罗来纳大学的Ｓａｎｄｅｒｓ建立了一??个封闭循环式的鱼菜共生系统，之后，ＲａｋｏｃｙＭ把蔬菜培养单元引入水产养殖??中来，建成了如今众所周知的漂浮筏鱼菜共生系统。随着众多科研人员相继投身??于鱼菜共生系统的研究，鱼菜共生系统逐渐在欧美等发达国家成为一种成熟的产??业模式。其中新加坡国立大学的Ｋｙａｗ等人［２２】开发了一款智能鱼菜共生系统，它??的可持续性和经济效益已经证明了它的商业价值；Ｎｉｃｏｌａｅ等人【２３］逑立丫观赏性??水族馆式的鱼菜共生系统，这种水族馆结合／水培和观赏角．养殖，己经在丨＇丨山帘??场上规模性售卖，实现了第一产业与第三产业的结合，具有良好的经济性与环境??友好性。??目前，实验室规模的鱼菜共生系统研究重心在于提高系统生产性能和水质表??现，强化营养元素的回收和利用以及系统经济环境效益评价。其中，在提高系统??性能和水质方面的研究已经非常丰富了，具体表现在研究鱼的种类，植物的种类??和系统参数优化等。Ｓｕｈｌ等人研究的结果表明普通的水培植物和鱼菜共生系??统的植物没有显著区别；Ｈｕ等人［２５】的
?山东大学硕士学位论文???／??菌ｖ??、＞?Ｃ／Ｎ??图１－４菌藻关系示意图??Ｆｉｇ．?１－４?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ?ｂｅｔｗｅｅｎ?ｂａｃｔｅｒｉａ?ａｎｄ?ａｌｇａｅ??图１－４为菌藻关系示意图。细菌－藻类的协同共生已经被普遍应用于水的深??度净化和回用中［５２］，例如在水的富营养化［５３］、重金属以及芳香族有机物的污染??治理中均可看到［５４，《］。在菌藻共生技术消减污染的过程中，藻类提供了一定的氧??气，所以菌藻系统对氧气的需求降低［５６］，可以同时去除大肠杆菌和致病细菌［５７］，??也可以保证后续生物回收过程不需要絮凝剂的添加［５１这是一种高效产氧除污、??低成本、减少温室气体排放的新技术、新系统［５９］。所以，众多学者和专家们对菌??藻共生技术有着极高的关注度。??Ｐａｒｋ等人＿在实验室长期条件下，分离出的八株菌株都促进了小球藻的生??长；Ｏｓｗａｌｄ等人最早发现了微藻和细菌的共生相互作用去除了废水中ＢＯＤ；??Ｘｕ等人［６２］利用甘油对菌藻共生系统进行碳源补充，使得菌藻生物量在五天内从??１．５４?ｇ／Ｌ提高到２．５８?ｇ／Ｌ，同时显著促进了系统氮磷的回收；Ｆａｎｇ等人［６３］使用普??通小球藻和活性污泥建立的菌藻共生系统回收养鱼废水中的氮素，结果发现“鱼??－菌－藻”共生系统比传统鱼菜共生系统的ＮＵＥ提高了?１３．７９％。以上研究结果表??明，菌藻共生技术具有优秀的水质处理能力和营养回收能力。??菌藻共生系统中细菌和藻类的之间的关系主要分为两种。藻类和细菌互相促??进，细菌能促进藻类的生长，藻类也能加强细菌的增殖，具体表现为：第一，
【参考文献】：
期刊论文
[1]碳源种类对农村污水反硝化过程脱氮效果的影响[J]. 付昆明,杨宗玥,刘凡奇,仇付国,曹秀芹. 环境工程学报. 2020(09)
[2]关于水产养殖环境的污染与其控制策略探析[J]. 李海润. 农民致富之友. 2019(15)
[3]不同浓度NaHCO3对小球藻生长的影响[J]. 尚坤钰,于鹏,刘佳,李月红. 黑龙江水产. 2019(01)
[4]葡萄糖对异养小球藻利用水体中氮磷的影响[J]. 王玲,林嫦娥,张辉,谢仰杰,张春晓. 集美大学学报(自然科学版). 2018(06)
[5]喹诺酮类和磺胺类抗生素对绿藻生长的影响[J]. 张晓晗,万甜,程文,王敏,任杰辉. 水资源与水工程学报. 2018(04)
[6]污泥停留时间对菌藻共生系统水处理效能的影响研究[J]. 孙霓,左薇,张军,唐聪聪,孙志才,田禹. 水处理技术. 2017(01)
[7]葡萄糖对小球藻（Chloralla sp. HN08）光合作用和生长的影响[J]. 郎筱宇,刘志媛,徐梦,谢灵玉,李容珍. 微生物学报. 2017(04)
[8]污泥中典型抗生素的检测[J]. 李明月,孙倩,王琴,于昌平. 环境工程学报. 2016(02)
[9]磺胺类耐药菌中抗性基因sul的表达规律[J]. 王娜,杨晓洪,郭欣妍,陈彪,叶波平,葛峰. 生态毒理学报. 2015(05)
[10]菌藻共生系统处理废水研究现状及发展前景[J]. 巫小丹,阮榕生,王辉,罗珊珊,吴盼盼,刘玉环. 环境工程. 2014(03)
博士论文
[1]菌藻共生序批式泥膜系统脱氮除磷效能及作用机制研究[D]. 唐聪聪.哈尔滨工业大学 2018
[2]大型海藻生长和光合功能对不同光环境条件的响应研究[D]. 武焕阳.华南理工大学 2016
[3]CO2驱动下能源微藻代谢调控机制的多组学分析[D]. 彭慧峰.华南理工大学 2016
硕士论文
[1]微藻生物膜-膜光生物反应器处理海水养殖废水的研究[D]. 彭苑媛.浙江海洋大学 2019
[2]同时补充碳酸氢钠和CO2对小球藻Chlorella sorokiniana 1602的生长及其生物质组分的影响[D]. Akash Kumar（阿卡）.天津大学 2018
[3]磺胺嘧啶对异育银鲫的毒理效应及肠道微生物的影响[D]. 郑婷婷.江西师范大学 2018
[4]藻菌共生系统处理城市生活污水的研究[D]. 刘一萱.湖北工业大学 2018
[5]淡水鱼类中磺胺类和三甲苯类兽药残留检测能力验证[D]. 李恩鹏.东华大学 2018
[6]基于氮迁移转化过程优化的鱼菌藻共生系统构建及性能研究[D]. 方颖珂.山东大学 2018
[7]环境相关浓度磺胺嘧啶对好氧颗粒污泥的影响及其去除机制[D]. 万小平.山东大学 2018
[8]循环水养耕共生系统的水质净化效果研究[D]. 张博宇.上海交通大学 2018
[9]微藻高效固碳并联产高附加值产物的初步研究[D]. 许岩.中国科学院武汉植物园 2017
[10]水铁矿/腐殖酸对磺胺类抗生素的吸附和光解行为研究[D]. 陈月.南京信息工程大学 2017
本文编号：3531575
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/nykj/3531575.html
