文章编号：1006-060X（2017）06-0111-05
Research Progress of Biofilms Bioremediation Technology in Aquaculture
LI Zhi-fei，WANG Jin-lin，YU Er-meng，WANG Guang-jun，XIE Jun
（Key Laboratory of Tropical & Subtropical Fishery Resource Application & Cultivation， Ministry of Agriculture， Pearl River Fishery
Research Institute， Chinese Academy of Fisheries Sciences， Guangzhou 510380， PRC）
Abstract：The biofilms bioremediation technology has been applied to protect ecological environment and decrease water pollution. The application of biofilms bioremediation technology in aquaculture has been introduced， including the effects of biofilms on the production and water quality. And the main influencing factors of biofilm formation， including the type and density of substrates and C/N ratio， have been analyzed. Finally， the applying prospects of biofilms bioremediation technology in the aquaculture are summarized， and the biofilm technology probably can be considered as an effective method for increasing production of aquatic animals， improving water quality， reducing the emissions of pollutants in aquaculture.
Key words：biofilm； aquaculture； bioremediation； density； review
水產集约化养殖过程中，由于养殖密度大、饵料投入量高等易引发水质恶化、病害频发等问题，目前主要的处理方法是大量换水，由此产生了大量的养殖废水。这些废水直接排放到临近水域，导致污染扩散、水环境恶化、水域富营养化等一系列问题[1]。为了降低水产养殖带来的环境污染，确保水产养殖业健康可持续发展，迫切需要寻求一种处理养殖废水的技术。研究发现，在集约化养殖过程中引入生物膜水质修复技术，能较好地净化养殖废水[2-4]，为水产生态友好养殖提供了一条新途径。
研究表明，生物膜可以改善养殖水质，通过聚集养殖水体中的固体悬浮物、有机质、细菌、藻类和原生动物等，吸收、同化水体中的游离态氮，转化为养殖动物可以重新吸收利用的蛋白来源，有效降低养殖水体中的氨氮含量[5]。Huang等[6]在南美白对虾集约化养殖池塘中应用生物膜的原位水质修复技术，发现生物膜的使用能显著降低养殖水体中的氨氮含量。其次，生物膜还能为养殖动物提供额外的天然饵料，降低饲料系数，提高养殖产量[7-8]。Haque等[9]在罗氏沼虾的集约化养殖中应用生物膜的原位水质修复技术，发现由于生物膜为对虾的生长提供了额外的天然食物，获得了比传统高密度养殖更好的养殖效果。夏耘等[10]在草鱼高密度养殖池塘中，使用生物膜原位水质修复技术，发现生物膜的应用有效促进了草鱼的生长，降低了饲料系数。笔者就近几年生物膜水质修复技术在水产养殖中的应用效果作简要综述，以期为生物
膜水质修复技术的推广应用提供参考。
1 生物膜的概念
总体来讲，生物膜是一种复杂的微生物聚集体，除了水和细菌以外，还含有细菌分泌的胞外聚合物、吸附的营养物质、代谢产物及细菌裂解产物等[11]。环境中的细菌首先在基质载体上附着，随后细菌会分泌大量粘性胞外聚合物，胞外聚合物促使细菌大量生长繁殖，不断吸收环境中的营养物质，又不断产生新的代谢产物，其中死亡的细菌裂解之后也会产生一些物质，以上这些物质和细菌一起逐渐形成一类聚集体，即生物膜，广泛存在于自然界中[12]。
2 生物膜的形成
单一菌种可以形成生物膜，多菌种也可以形成生物膜。单一菌种形成的生物膜为均质生物膜，多菌种形成的生物膜（自然界大部分都是的）为蘑菇云形态的生物膜。在“蘑菇云”生物膜中，不同时间空间条件下细菌间经常交替演变。Houdt等[13]观察发现，生物膜的形成过程是动态的，过程大体包括细菌起始粘附、生物膜粘附期、生长期、成熟和脱落期等阶段，而附着细菌在生物膜形成过程中的生理生化特性也是动态变化的。