硝化细菌——在线生物毒性预警

时间：2020-01-05

近年来，硝化细菌已逐渐成为水产养殖界的热门话题，它在水产养殖中的重要性开始引起广泛的注意。可以说，迄今为止，在大规模、集约化的水产养殖模式中，如果没有硝化细菌参与其中的净水作用，想获得成功的养殖，是相当困难的。

鱼、虾等水产动物吃、喝、排泄、生活、休息都是在水体中进行的，那么，如何管理水体的水质以便适合它的生长、生存、健壮就成了重要的问题。尤其是现代集约化养殖长期累积了大量养殖生物排泄物，所有**物的排泄物，甚至其尸体，在异养性细菌的作用下，其中的蛋白质及核酸会慢慢分解，产生大量氨等含氮有害物质。氨在亚硝化菌或光合细菌作用下转化成亚硝酸，亚硝酸与一些金属离子结合以后可以形成亚硝酸盐，而亚硝酸盐又可以和胺类物质结合，形成具有强烈致癌作用的亚硝胺。因此，亚硝酸盐常与恶名昭彰的氨相提并论，由于亚硝酸盐长期蓄积中毒，会使鱼、虾等抗病力降低，易招致各种病原菌的侵袭，故常被视为是鱼、虾的致病根源。然而，当亚硝酸在硝化菌的硝化作用下转变成硝酸后，很容易形成硝酸盐，从而成为可以被植物吸收利用的营养物质。所以说，硝化细菌与养殖环境的关系十分密切。

目前市面上宣称具有硝化作用的一些异养菌及真菌，虽然也能将氨氧化成硝酸盐，但通常只能利用**碳源获取能量，不能利用无机碳源，其对氨的氧化作用十分微弱，反应速率远比自养性硝化细菌慢，不能被视为真正的硝化作用。

硝化作用必须依赖于自养性硝化细菌来完成。养殖池中有丰富的氮源，原本很适于硝化细菌生长，不过由于养殖池中存在大量的异养菌，受到异养性细菌的排斥作用，适合硝化细菌栖息的地方，相对自然环境显然少得多，因此无足够数量的自养性硝化细菌来消费过量的亚硝酸氮，这就是问题所在。

一、硝化细菌基本概念

硝化细菌系指利用氨或亚硝酸盐作为主要生存能源，以及能利用二氧化碳作为主要碳源的一类细菌。硝化细菌是古老的细菌之一，其广泛分布于土壤、淡水、海水及污水处理系统中，却在自然界鲜少大量出现，原因在于硝化细菌的分布会受到许多环境因素的影响，如氮源、温度、氧气浓度、渗透压、酸碱度和盐度等等。

硝化细菌分为亚硝化菌与硝化菌，亚硝化菌的主要功能是将氨氮转化为亚硝酸盐；硝化菌的主要功能是将亚硝酸盐转化为硝酸盐。氨氮和亚硝酸盐都是在水产养殖过程中产生的有毒物质且亚硝酸盐还是强烈的治癌物质，因此如何降解这两种物质，是科学工作者近年来的工作重点，由于亚硝化菌的生长速度比较快且光合细菌也具有降解氨氮的作用，因此现代养殖已能成功地将氨氮控制在较低的水平上。而对于亚硝酸盐，由于自然界中的硝化菌生长较慢且还没有发现有其它的任何微生物可代替硝化菌的功能，所以养殖过程中产生的亚硝酸盐就成为阻碍养殖发展的关键因素。科研人员经过多年努力，通过大量的实验筛选，较终研制成功一种新型的纯化硝化菌制剂“硝化宝”，它能有效地将亚硝酸盐降至规定的浓度。

二、硝化菌制剂的生物学特性

生物为了生长和繁殖，除了需要可用于构建细胞成分的基本物质外，也须获得能量。硝化菌是一种化能自养菌，是利用无机物质获得能量的，硝化菌利用亚硝态氮获得合成反应所需的化学能，在体内制造糖类，而制造糖类需要相当长的时间，不像其它异养性细菌可从**物中直接分解及摄取所需要的糖类，因此硝化菌生长和繁殖速率远比一般异养性细菌来得慢，自然条件下，硝化和脱氮效果不能满足正常养殖的需要。温度、酸碱度和水中的溶解氧浓度对硝化细菌的生长均具有重要影响。

硝化菌是生物脱氮过程中起主要作用的微生物，水中硝化菌的数量直接影响硝化效果和生物脱氮效率，硝化菌制剂的浓度与硝化效率成正比。

水族箱中如果没有硝化细菌的存在，必然会面临氨含量的激增的危险，不论您采用何种方法或任何水族用品用品都不能彻底解决这个问题。当水中的氨浓度达到水族生物致命浓度时，对于任何一种水族生物而言，结果可能都是一样的--那就是死亡，这时您一定会心疚不已。但如果水中含有足够数量的硝化细菌为您不断地解除水中的氨，则整个水族生态平衡系统的稳定性将获得确保，并使水族生物安全地生活于水族箱中。

德国拉尔ToxAlarm 在线预警系统即用来测量氧气消耗情况。试样中的有毒物质可抑制细菌呼吸，从而降低氧气消耗量。因此，硝化细菌对氧气的消耗使得我们能够得出试样毒性的结论。

硝化细菌是一种好氧细菌，能在有氧气的水中或砂砾中生长，并在氮循环水质净化过程中扮演着重要的角色。它们包括形态互异类型的一种杆菌、球菌以及螺旋型细菌，属于**自营性微生物的一类，包括两个完全不同代谢群：

1.亚硝酸菌属（Nitrosomonas）：在水中生态系统中将氨消除（经氧化作用）并生成亚硝酸的细菌类；亚硝酸菌属细菌，一般被称为“氨的氧化者”，因其所维生的食物来源是氨，氨和氧化合所生成的化学能足以使其生存。

2.硝酸菌属（Nitrobacter）：可将亚硝酸分子氧化再转化为硝酸分子的细菌类。硝酸菌属细菌，一般被称为“亚硝酸的氧化者”，因其所维生的食物来源是亚硝酸（但也不一定是亚硝酸，其他**物亦有可能），它和氧化合可产生硝酸，所生成的化学能足以使其生存。

因这些硝化细菌能将水中的有毒的化学物质（氨和亚硝酸）加以分解去除，故有净化水质的功能。不过需要注意：硝化细菌在水质pH中性、弱碱性的环境下发挥效果较佳，在酸性水质中发挥效果较差。

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