【摘 要】
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随着我国水产品需求不断增加,以及人们生活水平的不断改善,对水产品的鲜活度和质量安全提出了更高的要求。我国是水产养殖大国,养殖水产品是交易最广泛、最快速的商品之一。水产品低温暂养保活技术也随之迅速发展,由于高密度的暂养模式、水产品代谢的加快以及暂养水体循环的不合理,致使暂养水体中积累大量有机氮和悬浮颗粒物,水质较差,危害水产品存活率,降低水产品品质,影响人体健康。并且未经处理的海产品暂养水直接排放到
【基金项目】
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水产品低温暂养保活关键技术研究项目;
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随着我国水产品需求不断增加,以及人们生活水平的不断改善,对水产品的鲜活度和质量安全提出了更高的要求。我国是水产养殖大国,养殖水产品是交易最广泛、最快速的商品之一。水产品低温暂养保活技术也随之迅速发展,由于高密度的暂养模式、水产品代谢的加快以及暂养水体循环的不合理,致使暂养水体中积累大量有机氮和悬浮颗粒物,水质较差,危害水产品存活率,降低水产品品质,影响人体健康。并且未经处理的海产品暂养水直接排放到河湖或海洋中,不仅影响水环境质量,对水生生物造成危害,而且加重对城市污水排放金属管道的腐蚀性,影响人居环境。浒苔(Ulva prolifera)具有广温、广盐性、繁殖速率快和对营养盐吸收效果好等优点,是目前最普遍解决水环境污染的“工具生物”之一,但在浒苔生长繁殖过程中易受到不同环境因子的影响,其中以温度和光强为最重要的环境影响因素,直接影响浒苔的生长繁殖和对营养盐的吸收。微生物脱盐电池(Microbial Desalination Cells,MDC)作为一项全新的水处理技术,在除氮的同时还能脱盐,并且回收电能,符合当今生态文明建设和“绿色发展”的理念。藻类可在MDC阳极作电子供体或在阴极作电子受体,降低MDC的构建成本,同时收获能源藻类。利用浒苔耦合MDC处理海产品低温暂养水,不仅可以实现海产品低温暂养水的同步脱盐除氮,改善水质,而且还能回收电能和生物质能源。1)以凡纳滨对虾(Litopenaeus vannamei)作研究对象,采用正交试验方法,研究了低温环境氨氮对凡纳滨对虾生理代谢和渗透调节相关酶活性的影响。结果表明,温度降低,随着氨氮浓度的升高,凡纳滨对虾鳃组织中总超氧化物歧化酶(Superoxide Dismutase,T-SOD)、谷氨酸脱氢酶(Glutamate Dehydrogenase,GDH)和谷氨酰胺酶(Glutaminase,GLS)以及已糖激酶(Hexokinase,HK)活性均呈先升后降趋势,过氧化氢酶(Catalase,CAT)在呈现降低-升高-降低的趋势,酸性磷酸酶(Acid Phosphatase,ACP)呈逐渐降低趋势,表明低温下,氨氮胁迫造成凡纳滨对虾鳃组织生理功能紊乱。随着氨氮浓度的升高,凡纳滨对虾鳃组织中的Na+/K+-ATP酶在低浓度达到最大,而Ca2+/Mg2+-ATP酶活性则相反,在中浓度达到最大,表明氨氮胁迫导致凡纳滨对虾鳃组织渗透调节功能紊乱。氨氮胁迫对凡纳滨对虾的生理代谢和渗透调节均产生了不利影响,不利于低温下海产品的暂养保活,需去除海产品低温暂养水中的氨氮。2)低温暂养水中氨氮对凡纳滨对虾产生了不利影响,利用浒苔对低温暂养水进行处理。温度和光照强度是影响浒苔处理暂养水效果的关键因子,通过研究低温环境下光强对浒苔生长和暂养水中N营养盐吸收效果影响实验。结果显示,低温下,随着光照强度的增强,浒苔的相对生长率(Relative Growth Rate,RGR)、最大光化学效率(Fv/Fm)、NH4+-N、NO3--N和TN的去除率均先升高后降低,表明低温下,在光强为50μmol·m-2·s-1时浒苔的相对生长率、N营养盐吸收效率和光合作用最高。3)低温环境下,光强为50μmol·m-2·s-1时浒苔生长和N营养盐吸收效果最好,但没有达到海产品暂养水中脱盐的目的,本课题将浒苔与MDC进行有机结合对海产品低温暂养水进行处理,以达到同步脱盐除氮的目的。针对暂养水温低的特性,本研究在浒苔最适光强环境下,在4个不同的温度下启动和运行MDC,探究低温下浒苔耦合MDC处理海产品暂养水的影响。结果表明,在外电阻1 000Ω负载下,与25℃相比,8℃下系统电压峰值无明显差异,但单个产电周期较长且电压稳定时间较短;脱盐率仍能达到90%以上,但所需时间较长。8℃时利用浒苔耦合MDC系统对海产品暂养水进行处理,脱氮和脱盐效果较好,NH4+-N、NO3--N和TN的去除均能达到60%以上,且反应器中浒苔可生长,光合效率Fv/Fm在0.4~0.5之间。低温影响浒苔耦合MDC反应系统产电和脱盐除氮的性能,然而,较高的脱盐率和脱氮效果表明构建的浒苔耦合MDC反应系统可用于海产品低温暂养水的处理。
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