臭氧在觀賞魚病和水質敗壞中的應用

      現在觀賞魚養殖方興未艾，但是觀賞魚疾病和水質敗壞成為制約這一行業發展的主要因素。傳統的消毒劑、抗菌素藥效果不盡如人意，并且有殘留污染、二重感染等缺點，現介紹一種新型強氧化消毒劑臭氧。
      1785年荷蘭科學家Wan.marun在一次實驗中，發現在電火花的作用下會產生一種帶腥臭味的氣體。1840年，德國科學家Sehonbein把它命名為臭氧。臭氧是氧的不穩定的同素異構體。

一、臭氧不同于其它消毒劑的特性 
      （1）不穩定性易分解成氧，不會造成二次污染； 
      （2）強氧化性它的這一特性決定它具有極強的消毒效果； 
      （3）易溶于水這就大大提高了它在水中的消毒效果； 
      （4）它是氣體呈游離狀態。 二、臭氧的產生 
      臭氧的產生可采用電暈放電法、電介法與紫外線法。目前應用較多的是電暈放電法和電介法，紫外線法應用較少。 
      電暈放電法 
      原理是用高壓高頻電流電離空氣或氧氣以產生臭氧。其方法是，將空氣或氧氧經干燥等預處理，再使之進入放電室電離。該法只能得到含有臭氧的混合氣體，不能得到純的臭氧，且可產生有毒的氮氧化物，目前應用的此類臭氧發生器有板式和管式兩種。板式臭氧發生器在高壓電極板和低壓電極板之間形成放電空間將空氣中的氧分子電離成離子，氧離子再和氧分結合成臭氧，其臭氧產量較高；管式臭氧發生器有立管式和圓管式兩種，空氣或氧氣通過管周圍電暈放電空間而產生臭氧，但產量較低。 
      電解法 
      近年國外多采用電解法產生臭氧，該法創始于1840年，其方法是用低壓直流電電解水使其在特制的陽極界面，氧化產生臭氧。電解法在陽極析出臭氧，陰極析出氫氣。該發生器產生較高濃度的臭氧，且產物中無有害的氮氧化物，因而具有廣闊的應用前景。 
      紫外線法 
      波長短于200nm的紫外線能使空氣中的氧分子電離產生臭氧，臭氧紫外線燈即是利用紫外線產生臭氧，通過紫外線和臭氧的協同作用以殺菌。這種方式產生的臭氧量較低。

三、臭氧的作用機制 
      臭氧在水中時刻發生還原反應，產生十分活潑的具有強氧化作用的單原子氧（O），瞬時分解水中有機物質、細菌和微生物。 
      O3→O2+O                     （1） 
      O+H2O→2OH                （2） 
      羥基（OH）是強氧化劑和催化劑，使有機物發生連鎖反應 
      OH+RH →R+H2O               （3） 
      R+O2→RO2                       （4） 
      RO2+RH→RO-OH+R          （5） 
      ROOH→CO2氧化生成物       （6） 
      一般滅菌消毒劑：氯、次氯酸、二氧化氯的滅菌消毒是進行性、積累性的，臭氧水滅菌消毒是急速的有一個閥值，當臭氧水中的臭氧濃度一旦達到滅菌濃度的閥值后，消毒滅菌作用瞬時發生。 
      臭氧殺滅細菌和病毒的作用通常是物理的、化學的及生物的等幾個方面的綜合作用，其作用機制可歸納為以下幾點：1、作用于細胞膜導致細胞膜的通透性增加，細胞內物質外流，使細胞失去活力。 2、使細胞活動必須的酶失去活性。這些酶是合成細胞的重要成分。3、破壞細胞內遺傳物質導致新陳代謝障礙直至死亡，這一過程也是極為迅速的。

四、臭氧對微生物之殺滅效果 
      （1）對細菌繁殖體有關臭氧的殺菌實驗報告較多，伍學洲等在無菌罩（0.7ppm/m3）通入臭氧，試驗觀察發現經臭氧作用20分鐘和30分鐘對大腸桿菌殺滅率為97.5%和100%；對金黃葡萄球菌殺滅率為93.7%和100%；對綠膿桿菌的殺滅率為84.6%和89.8%。Herbold等報道20℃條件下將臭氧氣體通入流動的水中當水中臭氧濃度達0.43mg/L時可將大腸桿菌100%殺滅。白希堯等亦發現臭氧水溶液殺菌作用強大且速度極快，濃度為0.3mg/L的臭氧溶液作用1分鐘對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌的殺滅率均為100%。 
      （2）對細菌芽孢瞿發林等報告在34℃±1℃的條件下以5.50mg/m3濃度臭氧作用45分鐘可將100ml塑料瓶內滴染的枯草桿菌黑色變種芽孢全部殺滅。歐陽川等在動態實驗條件下將臭氧氣體持續通入染菌養殖水中，發現為不中臭發現當水中臭氧濃度為8.87 ～ 4.61mg/L時作用3 ～ 10分鐘可將養殖水中的枯草桿菌黑色變種芽孢殺滅99.99%。 
      （3）對病毒臭氧可滅活多種病毒且速度很快1分鐘可以滅活90%的卵囊；二氧化氯則須作用1小時，80ppm的氯和80ppm的氯氨均須90分鐘才能達到同樣的滅活效果。 
      （4）臭氧對藻類的殺滅作用據孫曉紅等測試結果用臭氧處理30分鐘含40～ 50萬個/ml單胞藻及原生動物的海水以后，再用顯微鏡觀察發現其所有的原生動植物呈爆炸性死亡，把經臭氧處理的海水繼續培養兩個星期以后檢驗測試仍未發現任何生物，且水質清澈透明，取赤潮海水進行30分鐘臭氧處理后紅色赤潮海水被氧化變為白色透明，水中夜光蟲全部被殺死且呈粉碎狀。

五、臭氧對水質的凈化 
      臭氧作為強氧化劑對改善水質起到了極為重要的作用，養殖水中危害較大的氨態氮、亞硝酸態氮、硫化氫等被臭氧氧化為無毒的NO3－、N2、SO42－等一些不能被生物降解的有機物、無機物也能被氧化成簡單的無毒物質從而降低BOD和COD。

六、臭氧水的產生 
      空氣或氧氣經除濕、除塵后變成潔凈干燥氣體輸送到臭氧發生器,產生的臭氧氣體輸入臭氧水形成器中, 再把養殖用水也輸入使水充分霧化成非微細的小顆粒，增加臭氧在水中溶解度和附著面積；提高了臭氧水的臭氧濃度產成量產生效率；減少了沒有溶解于水的剩余臭氧氣體量，減輕了剩余臭氧吸除器的負擔，臭氧溶于水的溶解度受水溫度、臭氧濃度影響很大，溫度低時臭氧溶解度增加，水溫0℃時是水溫30℃時的3倍，臭氧溶解度與臭氧氣體濃度成線性增加，如果霧化程度好，水的霧粒度進一步激活，大大提高了其氧化滅菌的能力。例如在滅菌相同時，臭氧氣體滅菌濃度比值為100，則臭氧水滅菌濃度比值降低到1，若把水激活特別好時，臭氧水濃度比值降低到0.2左右。 
      臭氧水處理系統結構一個完整的臭氧處理系統應包括水源、水源的前處理、臭氧水處理、凈化后處理、生產用水及循環回收等幾部分組成。

七、影響臭氧水效果的因素 
      影響臭氧水消毒滅菌效果的因素是多方面的，主要是：投加臭氧的濃度、水的溫度、PH值、水中的雜質及生物等，投加臭拉的濃度越高，水中殘余臭氧濃度就越高；在相同的臭氧濃度下，水溫越低，臭氧溶解度就越高，其溶解度在水溫30℃時為22%、10℃時為54%、0℃時為69%，PH值影響臭氧的氧化能力，PH值高氧化能力強，水的渾濁度在5mg/L以下時對臭氧消毒滅菌影響極微，水的濁度在5mg/L以上時，對臭氧滅菌消毒有影響。有相當一部分臭氧量用于有機物、無機物的氧化分解上，因此用于制作臭氧水的水應當澄清和過濾除雜質。水中雜質增加1mg/L時則須2～4mg臭氧用于氧化分解它，臭氧消耗量增大不經濟。

八、臭氧化消毒技術優缺點 
      優點：1、臭氧消毒作用是極強的，不管是細菌病毒，還是未萌動的孢子都具有殺滅作用。2、殺滅速度快，是氯的600～3000倍，在相同的滅菌作用時（滅大腸桿菌率為99.9%）其濃度是氯的0.000048倍。3、臭氧消毒過程中產生的氧化物是無毒、無味能生物降介的物質。4、臭氧能很快分解為氧，不會產生二次污染，被人們稱之為“潔凈的消毒劑”。而且提高養殖用水中的溶氧量。 5、臭氧氣體游離狀態，消毒中不會產生死角。6、臭氧在消毒過程中通過其氧化絮凝作用對水質起到一定的凈化作用。7、臭氧消毒技術可用于養殖用水飲用水海水、污水處理也可，用于環境物體等消毒應用范圍廣，被稱之為“萬能消毒劑”。8、臭氧在應用中，只能就地產生，所以簡便、完全、可靠、經濟。 
      缺點： 1、對消毒后的物質無保護性余量；2、臭氧是有毒氣體過量會使人的呼吸系統出現障礙，這就要求密封使用使人不在臭氧過量的環境中停留過長時間。

九、剩余臭氧對水生生物的影響 
      Hubbs發現，臭氧對魚的毒性反應是運動和呼吸異常。隨之失去平衡，然后是時而亂游時而靜止，靜止時魚的側面或肚皮朝上。靜止的周期逐漸加長，然后魚類死亡。Hubbs的實驗說明魚出現運動和呼吸異常癥狀后尚可復元，但是一旦失去平衡，既使是將其移入適宜之水中，它們也難免一死。在Hubbs的實驗中剩余臭氧濃度低至0.9mg/L時即可使魚類致死，剩余臭氧濃度為1.16mg/L時可致死螯蝦。剩余臭氧濃度為1.25mg/L時微小的浮游生物和底棲無脊椎動物幾乎很快即被殺死。

十、臭氧的消亡 
      一是自然消亡，臭氧在250nm～320nm的紫外線照射下自然分解成O2；二是化合消亡，臭氧是強氧化劑，不穩定，可迅速分解物質與物質反應化合消亡且速度極快。

十一、小結 
      綜上所述說明臭氧是一種理想的殺菌消毒劑，殺菌譜廣，迅速而徹底，由此可節省大量消毒劑與抗菌素，且無二次污染，又可去除NH3－N、NO3－N等廢物，凈化水質分解的氧氣溶入水中補充水中含氧量?？傊?，臭氧處理養殖用水技術是當前一種先進的凈化水技術，是其它化學藥劑不可比擬的。
      以上資料原載《中國水產》

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