如果允许在鱼类生产系统中积累和管理不当，氨对鱼类有毒。研究了六种处理以评估应用三种商业氨去除产品（活性炭，天然沸石和有效微生物（EM））的有效性。这些处理是：（1）C，对照，（2）AC5，活性炭，5ppt，（3）AC10，活性炭，10ppt，（4）Z5，沸石，5ppt，（5）Z10，沸石，10 ppt，和（6）EM400，EM为400 ppm。将欧洲鲈鱼鱼苗（240.74毫克/鱼IW）放入玻璃水族箱中（每个50升），密度为20鱼苗/水族箱。水交换率为每天20％，实验持续35天。以实验饮食喂养的鱼含有51.37％粗蛋白，每日三餐，每周六天。每周记录水质，存活和生长性能的数据。结果表明，测试产品的氨去除效率显着（P≤0.05）优于对照，评价产品之间无显着差异（P> 0.05）。在Z10处理中获得最佳的氨去除率（76.60％）。鱼类存活率（％）介于37.78％至90％之间，处理间差异极显着（P≤0.05）。在EM400（90％）获得最佳存活率（％），而在AC5和AC10处理获得最低存活率（37.78％）。生长表现显着（P≤0。05）（EM400，Z10和Z5）与处理（AC10，AC5和C）相比更高。可以清楚地得出结论，使用益生菌（EM®）和沸石去除氨可能是一个很好的潜在替代选择，而活性炭不能被建议用于海鱼养殖池的低生存和生长性能以及更高的预期生产成本。

 

关键词

Dicentrarchus labrax ; 氨去除产品; 氨去除效率; 生存; 发展

介绍

在影响鱼类生产性能的所有水质参数中，氨是氧气浓缩后最重要的出水，特别是在集约化系统中[ 1 ]。鱼消耗氧气并排出氨和二氧化碳。氨是在高含氮饲料的强饲养条件下饲养的鱼的主要排泄产物[ 2 ]。氨主要通过鳃膜排出，只有少量排泄在尿液中[ 3]。此外，通过在有氧条件下水柱中的含氮有机物的细菌氨化过程以及在厌氧条件下的池塘沉积物中在鱼塘中产生氨。氨以水合氨（NH 3）和/或铵离子（NH 4 +）的形式存在于水中。存在于水中的两种形式的相对比例主要受pH和温度的影响。增加pH [ 4 ]和温度[ 5 ]将增加NH3的百分比。未离子化的氨是有毒形式。它是300〜400倍，比NH4 + [更具毒性6，7 ]。氨对鱼类和其他水生生物的毒性极低，浓度很低，约为0.2 mg / L [ 8]。氨在相对低的浓度可对鱼组织，例如鳃损伤和生理因素，如生长不良，更高的氧消耗和更容易受到细菌感染[负面影响1，9 ]，并且可以限制在密集的养鱼[产率10 ]。当氨积累到毒性水平时，鱼不能有效地从饲料中提取能量。如果氨浓度足够高，鱼会变得昏昏欲睡并最终陷入昏迷并死亡[ 11]。欧洲海鲈是地中海国家最重要的养殖鱼类之一。在平均体重为11克的鲈鱼幼鱼中，在非离子化氨氮（UIA-N）浓度分别为0.90和0.88毫克/升的前8天内，死亡率分别为28.9％和42.6％，而0.26毫克/升L UIA-N浓度，在平均pH（8.0），温度（21.8°C），盐度（37.0 ppt）下可视为安全的长期限制[ 12 ]。Person-Le Ruyet等人。[ 13 ]据报道，96-h LC50在鲈鱼幼鱼中为1.7 mg / L UIA-N 。

有四种除氨技术，三种方法在水产养殖系统中很常见; （1）硝化，（2）离子交换和（3）空气剥离，而另一种方法不常见; （4）断点氯化[ 14 ]。硝化作用是自养细菌将氨转化为硝酸盐的两步，是循环鱼类养殖系统的重要组成部分[ 15 ]。对于硝化，使用诸如牡蛎壳，岩石，沙子，塑料等材料来制备细菌基质。硝化过程需要使用益生菌。人们对使用益生菌改善池塘水产养殖的水质有相当大的兴趣，但积极的影响仍处于婴儿期[ 16 ]。通过添加改善水质益生菌菌株，特别是革兰氏阳性芽孢杆菌属。已通过一些研究[记录 17 - 21 ]。可能，由于该细菌组是比更有效的在转化有机物革兰氏阴性到CO 2 [ 22]。建议在生产池中保持高水平的益生菌，养鱼户可以在生长季节最小化溶解和沉积有机物质的积累，从而最小化氨水平。向水产养殖中添加益生菌具有减少氮和磷浓度的多重优势; 增强有机物的分解，增加藻类生长，溶解氧丰度，减少有毒藻类，控制氨和亚硝酸盐等有毒代谢物，提高虾和养鱼场的利润率[ 16 ]。

离子交换方法是交换器（合成或天然材料）的离子与废水中的某些离子交换的过程，例如氨和/或重金属。一些天然材料，例如沸石和活性炭被用于从废水培养系统中除去氨。氨去除中最好的一种沸石是斜发沸石[ 23 ]。沸石是一种天然存在的岩石，具有相当独特的结构，具有大的内部空腔和进入通道，容易填充水，空气和其他分子。吸附表面积为每克沸石数百米，可吸附高达30％的气体和其他分子的重量[ 24]]。它们具有很强的吸附和解吸分子的能力，可以快速吸收和释放带电粒子。这就是沸石与水产养殖的相关性。沸石根除氨出来的水并将其保持它的多孔结构[里面25，26 ]。沸石吸附氨的能力不是无限制的，一旦达到饱和，就可以将其置于盐水溶液中进行再充电。在沸石堵塞和无用之前，可以重复多次从沸石中加入和除去氨。在水产养殖中，沸石可用于过滤器，用于从鱼类储存罐中除去氨[ 27]。沸石的其他好处是吸附有毒气体，调节池塘水的pH值，提供微量营养素，吸附鱼塘中的气味，细菌，悬浮物，废物和有机物质。

活性炭是用于描述具有广泛开发的内部孔结构的碳质吸附剂家族的通用术语。有多种活性炭产品可供选择，具有明显不同的特性。它们通常由木材，煤，褐煤和椰子壳制成。活性炭是一种碳，它以特殊的方式处理，使其表面具有高吸附性[ 28 ]。活性炭具有最强的物理吸附力或最大的吸附孔隙率。它相对便宜，具有巨大的比表面积，通常约1000m 2 g -1 [ 29]。当流体相中的分子通过从相邻表面发出的力保持一段时间时发生吸附[ 30 ]。水产养殖中使用活性炭将杂质从水中取出; 去除卤素，如臭氧，氯和溴，并去除循环系统中的颜色和代谢副产物。活性炭的吸附特性基于表面积越大，吸附位点数越多的原则。

因此，对于改善水质发表的证据是有限的，除硝化[ 16，31 ]。目前还没有研究尚未进行比较活性炭，沸石和益生菌（EM ®）作为除氨产品的直接应用到海水养殖系统。因此，本研究旨在评估这三种商品氨去除产品对使用盐水地下水在强化培养系统下饲养的鲈鱼苗的氨去除效率和育苗性能的影响。

材料和方法

实验地点

该实验于2015年6月10日至7月14日期间在埃及亚历山大的国家海洋与渔业研究所（NIOF）的鱼饲养实验室进行。

实验鱼和饲养条件

欧洲鲈鱼，平均初始重量为240.74±2.7mg /鱼的Dicentrarchus labrax鱼苗，从海洋鱼类孵化场，NIOF，亚历山大，埃及获得，用于该实验。将鲈鱼鱼苗放入18个玻璃水族箱（每个50升水）中，初始密度为20个/水族箱。每个水族箱通过鼓风机进行人工曝气。在定期鱼类样本中，水交换率为每天20％，每周80％。

氨去除产品

活性炭（AC）：本实验中使用的是瑞典Jacobi公司的产品，http：//www.jacobi.net/water-treatment/，并从埃及经销商处购买。价格是5美元/公斤。

天然沸石（Z）：购买天然斜发沸石并用作氨的吸附剂。表1显示了购自也门的斜发沸石的化学组成（http：// alixzeolite.com/en/）。价格为0.9美元/公斤。

表1：也门天然沸石的化学组成。

益生菌产品（EM）：它是在这个实验中使用的是“有效微生物（EM ®）”，这是东地中海区域办事处日本https://emrojapan.com/aquaculture/的与农业部合作的液体产品和土地开垦，埃及。EM技术在全球100多个国家的许多领域得到应用，包括农业，畜牧业，水产养殖，环境净化等。在水产养殖中使用EM技术的好处包括改善农场池塘的水质和防止污泥积累。价格为0.8美元/升。

实验设计

进行6个处理来评价加入活性炭，沸石和益生菌，有效微生物（EM有效性®）成鱼在盐水地下水饲养用氨的含量高鲈鱼鱼苗的苗圃性能饲养用水。这些处理是：（1）C，对照，（2）AC5，活性炭，5ppt，（3）AC10，活性炭，10ppt，（4）Z5，沸石，5ppt，（5）Z10，沸石，10 ppt，和（6）EM400，EM为400 ppm。天然沸石和活性炭均置于PVC网内，固定在罐壁上，悬浮在水柱中。每天更换20％的水量后，早上加入EM。每个处理重复三次。EM400的治疗是根据Lotfy的建议选择的[ 32与金头鲷一起。实验持续了35天。每周都要去除和更换活性炭和沸石材料。每次换水后EM产品都得到补偿，以保持EM浓度为400 ppm。

实验饮食和喂养方式

在El-Max Research Station中配制和制备实验饮食，粗蛋白含量为51.37％。表2列出了日粮的化学分析。基于鱼的大小生产该实验饮食，饲料粒度范围为800-1500μm。根据Moretti等人进行喂养方案。[ 33 ]。鱼每天喂食3次，每周喂食6天。根据每7天的活鱼重量重新调整饲喂率。

表2：实验饮食的化学分析。

测量参数

水质参数：每周监测三次水质参数（温度，pH，总氨氮（TAN）和溶解氧）以研究氨去除产物对水质参数的影响。使用便携式pH计（pH-8424）（HANNA仪器）测量温度和pH。通过HI-9142（HANNA Instrument）测量溶解氧。使用YSI 9300光度计和YSI Professional Plus分析总氨氮（TAN）的浓度。根据美国环境保护局[ 34 ] ，未离子化氨的浓度计算为TAN的百分比。

生长性能参数：在实验结束时，根据以下等式计算最终体重（FW），体重增加（WG），平均日增重（ADG），比生长速率（SGR）和存活率：

其中：W0：鱼的初始平均重量（克）。

Wt：鱼的最终平均重量（克）。

平均日增重（克/鱼/天）： 

其中：n：实验期（天）。

其中ln：自然对数。

饲料分析方法

根据AOAC [ 35 ]方法，采集饲料样品以确定饮食的近似成分分析，包括水分，蛋白质，脂质和灰分含量。

能量含量

根据以下等式估算饮食中的总能量（GE）含量：

GE in（MJ / kg DM）= [CP * 23.6 + 39.4 + NFE * 17.2]

其中：CP =粗蛋白质; CL =粗脂质; 和NFE =无氮提取物。

GE：基于23.6 k焦耳，39.4 k焦耳和17.2 k焦耳总能量g-1分别计算蛋白质，乙醚提取物和NFE的总能量[ 36 ]。

统计分析

根据软件程序SPSS version 16（Standard Version 16 SPSS Inc. Chicago，Illinois，USA）对数据进行统计分析。方差分析，单因素方差分析用于评估氨去除产品对欧洲海鲈的水质，存活和生长性能的影响。使用Duncan试验以0.05概率评估每个实验处理内的差异。

结果

水质和氨去除效率

表5和图1显示了在五周实验期间的总氨氮（TAN）的每周结果。在实验周期间，测试处理与对照处理之间存在高度显着（P≤0.05）的差异。总体结果可以从最佳到最差排列如下：Z10，Z5，EM400，AC10，AC5和C.

表3：欧洲Seabassfry实验罐中的总氨氮（TAN）的每周结果，在五周的实验期间用不同的氨去除产品进行测试。

已收集水质的最终结果（温度（℃），pH，总氨氮（TAN），氨水去除率，作为源水的％和氨去除率，作为对照处理的％），并示于表4和图2。实验期间pH和水温数据无显着差异（P> 0.05）。然而，在测试的处理和对照处理之间观察到TAN和未离子化的氨（NH 3）的平均最终含量的显着（P≤0.05）差异。结果可以从最佳到最低排列如下：Z10，Z5，EM400，AC10，AC5和C.氨去除率的值作为源水的％显示所有测试产品获得比对照更好的结果在Z10处获得了最佳结果，氨去除率为76.6％。溶解氧的浓度在安全限度内（5.1 ppm至5.8 ppm）。

表4：使用不同氨去除产品测试的Seabass饲养池的水质参数。

存活率

在该实验结束时鲈鱼鱼苗的存活率显示在表5和图3中。存活率的值在37.78％至90％之间。结果清楚地表明，处理之间存在极显着差异（P≤0.05）。在EM400获得最佳存活率，而在AC5和AC10获得最低存活率，之前两种处理的平均百分比为37.78。

成长表现

最终体重，体重增加（WG），平均日增重（ADG）和比生长速率（SGR，％）显示在表5和图3中。生长性能数据显示，最终重量（1.207 gm /鱼）的EM400处理获得了最佳生长速率，而对照处理（0.953 gm /鱼）的最低生长速率达到最佳，处理间差异显着（P≤0.05） （EM400，Z10和Z5）和其他处理（AC5，AC10和C）。结果清楚地表明，添加活性炭对鲈鱼苗的生长速度没有影响。

表5：   用不同的氨去除产品测试的欧洲海鲈鱼苗的生长性能和存活率**。

讨论

从污水中除去氨最广泛使用的方法是空气汽提，与天然沸石的离子交换和生物硝化/反硝化[ 37 ]。在该实验的第一周期间，注意到对照和EM400处理之间没有显着的（P> 0.05）差异。这可能是因为EM产品中的有益微生物已经从已经生长的培养基转移到具有低营养和高盐度的鱼饲养池中。对此的解释是在与其他研究人员[兼容14，23，38，39 ]。卡利亚[ 38]发现使用生物过程的氨去除效率在28.31％至92.46％之间变化，取决于水温，有机物的数量，保留时间，微生物的种类和密度。使用有益微生物通过分解过程将有机物质转化为无机形式。该过程通过将存在于有机物质中的氨（NH 3）转化为铵盐（NH 4）的不同特定细菌发生。随后，铵被特定的自养细菌（亚硝化单胞菌）转化为亚硝酸盐（NO 2），随后释放硝酸盐（NO 3））从亚硝酸盐到另一种特殊类型的细菌（硝化杆菌）[ 40 ]。这些过程的结合以硝化作用为名。

活性炭和天然沸石吸附剂各自用于吸附水和空气中相对稀释浓度的挥发性有机化合物（VOC）和其他污染物，以控制污染[ 41]]。实验期间AC10和AC5处理的TAN值差异较大，而Z10和Z5处理的TAN值差异较小。这可能归因于，对于活性炭，其效率将受到时间的不利影响，并且不能容易地重新激活（解吸/再生），因为再生过程需要高达830℃的高温。因此，必须每隔一周或两周交替更换一次，具体取决于排出的氨量。虽然沸石可以通过在干净的盐水中洗涤并且在100％堵塞之前重复使用多次而容易地再活化。该结论与[ 42]的结果一致]。已经发现，待再生后10-11再生[可能发生的斜发沸石的容量损失42 - 44 ]。另外，再生可生物[做45，46 ]或化学[ 42 ]。沸石比活性炭便宜，使用前不需要调理。这使得鱼类养殖设施中的沸石成为降低氨浓度的更好选择[ 23 ]。活性炭和沸石都是吸附剂而不是吸收剂，因为污染物吸附在吸附剂材料的颗粒，珠粒或晶体的内表面上。它不会被化学反应吸收。这是一个重要的区别[ 41 ]。

与源水相比，对照处理的氨去除率为39％。这个值可以通过以下理论来解释：从顶部水箱到集水箱到进水管道的水运动以及人工曝气肯定有助于去除这一百分比的氨。这种解释与Tchobanoglous和Urton [ 37 ] 相容，关于使用空气剥离作为除氨的常用方法。通常，pH值，TAN，和非离子化的氨在该实验中所记录的值是鲈鱼孵化场的可接受愤怒内[ 12，13，47 - 50 ]。

在该实验中获得的存活率的结果是令人惊讶的，恰好对于具有最低值（37.78％）的AC5和AC10处理。此外，已经看到并且仅用活性炭处理确认的最惊人的观察之一是实验鱼攻击含有沸石的袋并喂食它们。可能的是，这种奇怪的行为是由于缺乏某些必需的微量营养素，鱼类需要这些微量营养素才能进行最佳生长并保持生命。Sigworth和Smith [ 51 ] 可以支持这一科学理论，他们发现使用活性炭可以去除痕量金属和化合物。此外，卡利亚[ 38]发现活性炭可能从饲养水中吸收低浓度的一些微量元素，这对于鱼类的生计非常重要。同时，这种现象对沸石处理的可能性较小。以前的观点可以解释活性炭处理下的最低生存率。在EM处理下实现了最佳存活率。这可以归因于的有益微生物用于提高两者的水质标准和免疫系统的培养海洋鱼类的作用[ 32，39 ]。该实验中所获得的总的结果与许多作者的研究结果[ 32，39，52 - 54 ]。Lotfy [[32 ]发现在Gilthead鲷鱼的饲养水中添加400 ppm（EM）可使存活率从对照处理的26.1％提高到EM 400 ppm的54.97％。通过埃尔- Okaby观察到相同的趋势[ 39 ]当加入的共生微邦AQUA ®在鲷的饲养用水。生存率是衡量一般鱼类孵化场和海水鱼类孵化场效率的最佳评估方式。

尽管与EM处理相比沸石处理具有更好的氨去除效率，但在生长性能方面观察到相同的趋势，但EM处理和沸石处理之间没有显着差异。这可以归因于微生物在改善消化系统[所述显著角色32，55 ]。合适的益生菌应用显示改善肠道微生物平衡，从而导致提高饲料吸收[ 56]，并减少在胃肠道[致病问题32，39]。益生菌可以通过维生素的产生，饮食中化合物的解毒以及难消化成分的分解来刺激食欲和改善营养[ 57 ]。Tovar-Ramírez等人。[ 58 ]注意到作为益生菌饲喂1.1％活酵母的鲈鱼幼虫的生长比对照组增加。此外，Lotfy [ 32 ]发现在浓度为400 ppm的金头鲷饲养水中添加益生菌（EM）可将鱼苗的平均日增重从41.71（对照）提高到55.75 mg /鱼/天（EM 400 ppm）。此外，埃尔- Okaby [ 39 ]研究了不同水平的微邦AQUA的效果®作为养殖水族箱的共生水质和金头鲷，Sparus aurata，鱼种的表现。作者发现，与对照相比，金头鲷幼鱼在生长性能，条件因子，饲料利用率和生存率方面均表现出较高的生长率。

另一方面，本研究中鲈鱼在对照处理下的生长性能最低。这归因于与其他处理相比最高的氨浓度。氨会导致鳃和其他组织的压力和损伤，即使是少量的。暴露于随时间氨水平低鱼是细菌感染更敏感，具有生长不良，而不会容忍常规处理[ 1，5，12 ]。

结论

从该实验的结果可以得出结论，使用沸石和有效微生物（EM）给出了最好的结果，并且可能是彼此的良好替代选择，而活性炭不能被推荐到鱼饲养池中。较低的存活率和生长性能以及最高的预期氨去除成本。应开展其他研究工作，以澄清使用地下咸水在海水养殖中利用沸石和益生菌的最佳方法的许多模糊问题。

致谢

该研究得到了埃及科学研究部国家海洋与渔业研究所（NIOF）的财政支持。我们要感谢NIOF的管理层鼓励和支持团队工作。作者特此感谢NIOF，水产养殖部门和养鱼实验室负责人。特别感谢水产养殖部门负责人Ashraf Goda教授的大力支持。我们还要感谢NIOF教授Mohamed Essa的顾问提供的帮助。感谢El-Max研究站的所有工作，以便在工作项目期间提供帮助。

伦理道德问题

我们保证本研究中收集的所有数据均已在本手稿中提供，且该研究的数据尚未或将单独发布。

(责任编辑：活性炭网) 织梦二维码生成器