活性炭國家專精特新“小巨人”企業(yè)活性炭產(chǎn)學(xué)研合作

　　水培法是一種可持續(xù)的農(nóng)業(yè)系統(tǒng)，在共生環(huán)境中將水產(chǎn)養(yǎng)殖和水培法相結(jié)合。魚菜共生技術(shù)可以優(yōu)化農(nóng)業(yè)土地的利用，從而提高農(nóng)作物的生產(chǎn)力。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，魚和飼料排泄的結(jié)果通常會積聚在水中，從而影響水質(zhì)。然而，在魚菜共生系統(tǒng)中，剩余的飼料和魚排泄的結(jié)果將被用作植物的肥料(達(dá)到零浪費)。如果我們利用活性炭過濾水中魚類積累的雜質(zhì)和污染，就可以降低魚類生存會影響水質(zhì)的情況。我們測試了由活性炭制成的水培系統(tǒng)。而活性炭在水凈化中充當(dāng)吸收劑，催化劑和過濾器，并能夠吸收陰離子，陽離子以及溶液或氣體形式的有機和無機化合物分子。

　　活性炭是一種能夠在溶液或氣體形式吸收陰離子，陽離子以及有機和無機化合物分子的碳。此外，活性炭還可以用作水凈化中的吸收劑，催化劑和過濾器，并且可以消除水的顏色和氣味。活性炭作為種植介質(zhì)的優(yōu)勢在于，它對溶液，氣體中的陰離子，陽離子以及有機和無機化合物形式的分子均具有良好的吸收能力。此外，活性炭還可以吸收水和土壤中的農(nóng)藥殘留，增加土壤肥力并防止由微生物引起的根腐病的發(fā)生。

　　活性炭水培培養(yǎng)基的制備

　　通過使用潮汐系統(tǒng)，將植物容器放置在魚池頂部來設(shè)計魚菜共生。裝有活性炭的生物濾池，其厚度根據(jù)處理的不同而不同。此外，池中管道的末端與泵相連，以將水吸入植物維護(hù)容器。水按照再循環(huán)原理流動，因此，養(yǎng)魚過程中產(chǎn)生的廢水進(jìn)入水稻植株的維護(hù)容器中，并在養(yǎng)魚過程中作為水源再利用。

　　水稻種子向水培法培養(yǎng)基的轉(zhuǎn)移

　　使用播種盒進(jìn)行種子播種，首先將地面磨平，然后將種子均勻地撒在準(zhǔn)備好的育苗盒上。7天后，將水稻幼苗從幼苗培養(yǎng)基轉(zhuǎn)移到制備的水培法培養(yǎng)基中。對于大小為50x50厘米的水培法培養(yǎng)基，種植了25株水稻幼苗。

　　魚向水培法培養(yǎng)基的轉(zhuǎn)移

　　使用的魚是羅非魚，重10-15克/頭，密度為50尾/平方米。將羅非魚適應(yīng)2周后再與植物整合。

　　植物和魚類的維護(hù)

　　魚和米的維持期為90天，因此在一個魚維持周期中獲得了一個稻維持周期。每天兩次喂魚。所給的飼料是蛋白質(zhì)含量約為30%的小丸形式。在水稻植物的維護(hù)過程中，沒有進(jìn)行特殊處理，僅進(jìn)行了常規(guī)監(jiān)測，以使水稻植物避免害蟲和天敵。

　　活性炭處理與測試

　　在這項研究中應(yīng)用了五種處理方法。處理的變化為P0(作為對照)，P1=1.5cm活性炭，P2=3cm活性炭，P3=4.5cm活性炭和P4=6cm活性炭。處理后使用水質(zhì)檢查器測量水質(zhì)，例如溫度，溶解氧(DO)和pH。氨氣測試套件用于測量氨氣含量。

　　活性炭水培系統(tǒng)測試結(jié)果

　　經(jīng)過對使用活性炭過濾器的共養(yǎng)系統(tǒng)對羅非魚進(jìn)行維護(hù)的水質(zhì)參數(shù)值，活性炭水培時間為60天，測量結(jié)果表明，維護(hù)期間的水質(zhì)參數(shù)傾向于處于適合羅非魚生長的條件。下圖1、2、3、4顯示了在20、40和60天齡時測得的水質(zhì)參數(shù)：

　　這些數(shù)字表明，與使用活性炭過濾器的魚菜共生系統(tǒng)的對照組相比，處理P1，P2，P3和P4傾向于在羅非魚生長的合適范圍內(nèi)。它是由表面上有大孔的活性炭引起的，因此它在吸收導(dǎo)致渾濁的化合物(懸浮的有機物和小顆粒)的過程中有效發(fā)揮了作用。活性炭主要由具有良好吸收能力的游離碳組成，因此可以保持水質(zhì)。

　　圖1顯示與對照相比，處理P1，P2，P3和P4中的溶解氧含量持續(xù)增加。這是由于以下事實引起的：活性炭充當(dāng)過濾器，可以增加氧氣的擴散，從而增加溶解在水中的氧氣含量。在這種情況下，使用生物濾池作為其底物的再循環(huán)可以充當(dāng)氧氣和水?dāng)U散的場所。它還具有可以增加水中氧氣的空間或孔，其溶解氧含量為6.5-8.5 mg。除此之外，它還受溫度影響，溫度越低(圖2)，羅非魚的耗氧量就減少，從而使水中的溶解氧水平增加。

　　圖2表明，在共生系統(tǒng)中使用活性炭作為水質(zhì)的過濾介質(zhì)，使水溫處于羅非魚生長的合適范圍。這導(dǎo)致魚的攝食活動增加因此羅非魚的生長更快。圖3表明，處理P3和P4中水的pH傾向于不波動。但是在處理P0(對照)中，羅非魚維持過程中水的pH值降低了。氨含量影響水的pH值降低，氨含量越高，水的pH值越低。活性炭是一種能夠以溶液或氣體形式吸收陰離子，陽離子以及有機和無機化合物分子的碳。另外，活性炭還可以用作水凈化中的吸收劑，催化劑和過濾器。它可以去除水的顏色和氣味，并中和水的pH值。

　　圖4顯示，由于有機物的積累(殘留飼料和殘留羅非魚新陳代謝增加)，處理P0，P1和P2中的氨含量繼續(xù)增加。在處理P3和P4時，氨的含量沒有波動。這是因為活性炭能夠通過直接從孔中氧化或吸收來清除溶解的有機分子，從而結(jié)合到溶解的材料上。

　　這項研究的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在魚菜共生系統(tǒng)(米魚)中使用活性炭可以維持60天的水質(zhì)。魚類和水稻生長的合適水質(zhì)為處理P3(活性炭厚度為4.5厘米)和處理P4(活性炭厚度為6厘米)。不過建議要定期更換活性炭來保持對水質(zhì)的過濾來維持水培系統(tǒng)。

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