臭氧在观赏鱼病和水质败坏中的应用

      现在观赏鱼养殖方兴未艾，但是观赏鱼疾病和水质败坏成为制约这一行业发展的主要因素。传统的消毒剂、抗菌素药效果不尽如人意，并且有残留污染、二重感染等缺点，现介绍一种新型强氧化消毒剂臭氧。
      1785年荷兰科学家Wan.marun在一次实验中，发现在电火花的作用下会产生一种带腥臭味的气体。1840年，德国科学家Sehonbein把它命名为臭氧。臭氧是氧的不稳定的同素异构体。

一、臭氧不同于其它消毒剂的特性 
      （1）不稳定性易分解成氧，不会造成二次污染； 
      （2）强氧化性它的这一特性决定它具有极强的消毒效果； 
      （3）易溶于水这就大大提高了它在水中的消毒效果； 
      （4）它是气体呈游离状态。 二、臭氧的产生 
      臭氧的产生可采用电晕放电法、电介法与紫外线法。目前应用较多的是电晕放电法和电介法，紫外线法应用较少。 
      电晕放电法 
      原理是用高压高频电流电离空气或氧气以产生臭氧。其方法是，将空气或氧氧经干燥等预处理，再使之进入放电室电离。该法只能得到含有臭氧的混合气体，不能得到纯的臭氧，且可产生有毒的氮氧化物，目前应用的此类臭氧发生器有板式和管式两种。板式臭氧发生器在高压电极板和低压电极板之间形成放电空间将空气中的氧分子电离成离子，氧离子再和氧分结合成臭氧，其臭氧产量较高；管式臭氧发生器有立管式和圆管式两种，空气或氧气通过管周围电晕放电空间而产生臭氧，但产量较低。 
      电解法 
      近年国外多采用电解法产生臭氧，该法创始于1840年，其方法是用低压直流电电解水使其在特制的阳极界面，氧化产生臭氧。电解法在阳极析出臭氧，阴极析出氢气。该发生器产生较高浓度的臭氧，且产物中无有害的氮氧化物，因而具有广阔的应用前景。 
      紫外线法 
      波长短于200nm的紫外线能使空气中的氧分子电离产生臭氧，臭氧紫外线灯即是利用紫外线产生臭氧，通过紫外线和臭氧的协同作用以杀菌。这种方式产生的臭氧量较低。

三、臭氧的作用机制 
      臭氧在水中时刻发生还原反应，产生十分活泼的具有强氧化作用的单原子氧（O），瞬时分解水中有机物质、细菌和微生物。 
      O3→O2+O                     （1） 
      O+H2O→2OH                （2） 
      羟基（OH）是强氧化剂和催化剂，使有机物发生连锁反应 
      OH+RH →R+H2O               （3） 
      R+O2→RO2                       （4） 
      RO2+RH→RO-OH+R          （5） 
      ROOH→CO2氧化生成物       （6） 
      一般灭菌消毒剂：氯、次氯酸、二氧化氯的灭菌消毒是进行性、积累性的，臭氧水灭菌消毒是急速的有一个阀值，当臭氧水中的臭氧浓度一旦达到灭菌浓度的阀值后，消毒灭菌作用瞬时发生。 
      臭氧杀灭细菌和病毒的作用通常是物理的、化学的及生物的等几个方面的综合作用，其作用机制可归纳为以下几点：1、作用于细胞膜导致细胞膜的通透性增加，细胞内物质外流，使细胞失去活力。 2、使细胞活动必须的酶失去活性。这些酶是合成细胞的重要成分。3、破坏细胞内遗传物质导致新陈代谢障碍直至死亡，这一过程也是极为迅速的。

四、臭氧对微生物之杀灭效果 
      （1）对细菌繁殖体有关臭氧的杀菌实验报告较多，伍学洲等在无菌罩（0.7ppm/m3）通入臭氧，试验观察发现经臭氧作用20分钟和30分钟对大肠杆菌杀灭率为97.5%和100%；对金黄葡萄球菌杀灭率为93.7%和100%；对绿脓杆菌的杀灭率为84.6%和89.8%。Herbold等报道20℃条件下将臭氧气体通入流动的水中当水中臭氧浓度达0.43mg/L时可将大肠杆菌100%杀灭。白希尧等亦发现臭氧水溶液杀菌作用强大且速度极快，浓度为0.3mg/L的臭氧溶液作用1分钟对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌的杀灭率均为100%。 
      （2）对细菌芽孢瞿发林等报告在34℃±1℃的条件下以5.50mg/m3浓度臭氧作用45分钟可将100ml塑料瓶内滴染的枯草杆菌黑色变种芽孢全部杀灭。欧阳川等在动态实验条件下将臭氧气体持续通入染菌养殖水中，发现为不中臭发现当水中臭氧浓度为8.87 ～ 4.61mg/L时作用3 ～ 10分钟可将养殖水中的枯草杆菌黑色变种芽孢杀灭99.99%。 
      （3）对病毒臭氧可灭活多种病毒且速度很快1分钟可以灭活90%的卵囊；二氧化氯则须作用1小时，80ppm的氯和80ppm的氯氨均须90分钟才能达到同样的灭活效果。 
      （4）臭氧对藻类的杀灭作用据孙晓红等测试结果用臭氧处理30分钟含40～ 50万个/ml单胞藻及原生动物的海水以后，再用显微镜观察发现其所有的原生动植物呈爆炸性死亡，把经臭氧处理的海水继续培养两个星期以后检验测试仍未发现任何生物，且水质清澈透明，取赤潮海水进行30分钟臭氧处理后红色赤潮海水被氧化变为白色透明，水中夜光虫全部被杀死且呈粉碎状。

五、臭氧对水质的净化 
      臭氧作为强氧化剂对改善水质起到了极为重要的作用，养殖水中危害较大的氨态氮、亚硝酸态氮、硫化氢等被臭氧氧化为无毒的NO3－、N2、SO42－等一些不能被生物降解的有机物、无机物也能被氧化成简单的无毒物质从而降低BOD和COD。

六、臭氧水的产生 
      空气或氧气经除湿、除尘后变成洁净干燥气体输送到臭氧发生器,产生的臭氧气体输入臭氧水形成器中, 再把养殖用水也输入使水充分雾化成非微细的小颗粒，增加臭氧在水中溶解度和附着面积；提高了臭氧水的臭氧浓度产成量产生效率；减少了没有溶解于水的剩余臭氧气体量，减轻了剩余臭氧吸除器的负担，臭氧溶于水的溶解度受水温度、臭氧浓度影响很大，温度低时臭氧溶解度增加，水温0℃时是水温30℃时的3倍，臭氧溶解度与臭氧气体浓度成线性增加，如果雾化程度好，水的雾粒度进一步激活，大大提高了其氧化灭菌的能力。例如在灭菌相同时，臭氧气体灭菌浓度比值为100，则臭氧水灭菌浓度比值降低到1，若把水激活特别好时，臭氧水浓度比值降低到0.2左右。 
      臭氧水处理系统结构一个完整的臭氧处理系统应包括水源、水源的前处理、臭氧水处理、净化后处理、生产用水及循环回收等几部分组成。

七、影响臭氧水效果的因素 
      影响臭氧水消毒灭菌效果的因素是多方面的，主要是：投加臭氧的浓度、水的温度、PH值、水中的杂质及生物等，投加臭拉的浓度越高，水中残余臭氧浓度就越高；在相同的臭氧浓度下，水温越低，臭氧溶解度就越高，其溶解度在水温30℃时为22%、10℃时为54%、0℃时为69%，PH值影响臭氧的氧化能力，PH值高氧化能力强，水的浑浊度在5mg/L以下时对臭氧消毒灭菌影响极微，水的浊度在5mg/L以上时，对臭氧灭菌消毒有影响。有相当一部分臭氧量用于有机物、无机物的氧化分解上，因此用于制作臭氧水的水应当澄清和过滤除杂质。水中杂质增加1mg/L时则须2～4mg臭氧用于氧化分解它，臭氧消耗量增大不经济。

八、臭氧化消毒技术优缺点 
      优点：1、臭氧消毒作用是极强的，不管是细菌病毒，还是未萌动的孢子都具有杀灭作用。2、杀灭速度快，是氯的600～3000倍，在相同的灭菌作用时（灭大肠杆菌率为99.9%）其浓度是氯的0.000048倍。3、臭氧消毒过程中产生的氧化物是无毒、无味能生物降介的物质。4、臭氧能很快分解为氧，不会产生二次污染，被人们称之为“洁净的消毒剂”。而且提高养殖用水中的溶氧量。 5、臭氧气体游离状态，消毒中不会产生死角。6、臭氧在消毒过程中通过其氧化絮凝作用对水质起到一定的净化作用。7、臭氧消毒技术可用于养殖用水饮用水海水、污水处理也可，用于环境物体等消毒应用范围广，被称之为“万能消毒剂”。8、臭氧在应用中，只能就地产生，所以简便、完全、可靠、经济。 
      缺点： 1、对消毒后的物质无保护性余量；2、臭氧是有毒气体过量会使人的呼吸系统出现障碍，这就要求密封使用使人不在臭氧过量的环境中停留过长时间。

九、剩余臭氧对水生生物的影响 
      Hubbs发现，臭氧对鱼的毒性反应是运动和呼吸异常。随之失去平衡，然后是时而乱游时而静止，静止时鱼的侧面或肚皮朝上。静止的周期逐渐加长，然后鱼类死亡。Hubbs的实验说明鱼出现运动和呼吸异常症状后尚可复元，但是一旦失去平衡，既使是将其移入适宜之水中，它们也难免一死。在Hubbs的实验中剩余臭氧浓度低至0.9mg/L时即可使鱼类致死，剩余臭氧浓度为1.16mg/L时可致死螯虾。剩余臭氧浓度为1.25mg/L时微小的浮游生物和底栖无脊椎动物几乎很快即被杀死。

十、臭氧的消亡 
      一是自然消亡，臭氧在250nm～320nm的紫外线照射下自然分解成O2；二是化合消亡，臭氧是强氧化剂，不稳定，可迅速分解物质与物质反应化合消亡且速度极快。

十一、小结 
      综上所述说明臭氧是一种理想的杀菌消毒剂，杀菌谱广，迅速而彻底，由此可节省大量消毒剂与抗菌素，且无二次污染，又可去除NH3－N、NO3－N等废物，净化水质分解的氧气溶入水中补充水中含氧量。总之，臭氧处理养殖用水技术是当前一种先进的净化水技术，是其它化学药剂不可比拟的。
      以上资料原载《中国水产》

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