臭氧对水中鱼类病原微生物的灭活作用

臭氧对水中鱼类病原微生物的灭活作用

臭氧氧化可杀死微生物，但需要在给定的接触时间内保持水中一定的溶解臭氧浓度。消毒效率取决于臭氧残留浓度及其接触时间的乘积。臭氧接触容器提供臭氧残留物与病原微生物反应和灭活所需的时间。消毒水可能需要在塞流式接触容器中保持0.1-2.0mg / L的残余臭氧浓度1-30分钟，这取决于目标微生物（Wedemeyer，1996）。在商业水产养殖应用中，将残留浓度维持在1 mg / L以上是极其困难的。 

用细菌细胞进行的臭氧暴露实验表明，膜结构的变化导致蛋白质和核酸的渗漏，以及脂质氧化，而细胞内组分，蛋白质和DNA保持完整（Komanapalli和Lau，1996）。通过长时间的臭氧暴露，细胞活力降低，脂质氧化和蛋白质和核酸渗漏的显着增加。

一般而言，鲑科鱼类致病的细菌和病毒对水中残留的臭氧非常敏感（见表12.1和12.4）。在无需要量的水（无机缓冲液，蒸馏水）中，这种灵敏度的剂量响应估计相当精确，表明在0.01-0.10 mg / L残留浓度范围内99.9％灭活或更多。在使用天然水进行臭氧需求的批量实验中，残留浓度趋于迅速下降，使得可靠的剂量响应估计更复杂。通常，较高的残留浓度，即天然海水，咸淡水和淡水中的浓度为0.1-0.2 mg / L，养鱼场污水中浓度为0.3-0.4 mg / L，

在剂量 - 反应试验中，已经获得了两阶段对数失活曲线（Liltved等人1995; Liltved和Landfald，1995）。这些的特征在于很初的快速失活，随后是暴露时间的灭活率降低。这种动力学可以通过在暴露过程中降低的臭氧浓度来解释，并且其他研究者也经历过，甚至在无臭氧需求的水中（Katzenelson等人，1974; Colberg和Lingg，1978; Vaughn等人，1987）。 。在鱼场污水和出水的实际臭氧化中，臭氧剂量必须足够高才能满足初始需求，

在无需水的情况下，由于添加的微生物的需求，仍将观察到臭氧的消散。这种需求将取决于补充前生物体的类型，制剂和接种物的洗涤，以及臭氧化悬浮液中生物体的密度。在天然水域和再循环系统中发现的水域中，与有机物和其他化合物的反应会损失额外的臭氧。根据美国鱼类和野生动物管理局拉马尔国家鱼类孵化场（Lamar，宾夕法尼亚州）对臭氧消毒的高质量鳟鱼溪流的臭氧需求测试，必须转移2-4毫克/升的臭氧浓度以维持0。10分钟后臭氧残留浓度为2 mg / L（Steven Summerfelt，未发表数据）。Cryer（1992）报告了类似的臭氧需求导致对北美美国鱼类和野生动物服务中心鲑鱼孵化场消毒的地表水供应进行了测试。在这些研究中检查的所有地表水供应都表现出相对较高的水质，低浓度的可氧化有机物质，铁和锰（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未发表的数据），但产生的臭氧需求仍然减少了半衰期臭氧不到几分钟。相比之下，在20℃下溶于纯水中的臭氧的半衰期为165分钟（Rice等，1981）。

Cryer（1992）报告了类似的臭氧需求导致对北美美国鱼类和野生动物服务中心鲑鱼孵化场消毒的地表水供应进行了测试。在这些研究中检查的所有地表水供应都表现出相对较高的水质，低浓度的可氧化有机物质，铁和锰（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未发表的数据），但产生的臭氧需求仍然减少了半衰期臭氧不到几分钟。相比之下，在20℃下溶于纯水中的臭氧的半衰期为165分钟（Rice等，1981）。Cryer（1992）报告了类似的臭氧需求导致对北美美国鱼类和野生动物服务中心鲑鱼孵化场消毒的地表水供应进行了测试。在这些研究中检查的所有地表水供应都表现出相对较高的水质，低浓度的可氧化有机物质，铁和锰（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未发表的数据），但产生的臭氧需求仍然减少了半衰期臭氧不到几分钟。相比之下，在20℃下溶于纯水中的臭氧的半衰期为165分钟（Rice等，1981）。在这些研究中检查的所有地表水供应都表现出相对较高的水质，低浓度的可氧化有机物质，铁和锰（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未发表的数据），但产生的臭氧需求仍然减少了半衰期臭氧不到几分钟。相比之下，在20℃下溶于纯水中的臭氧的半衰期为165分钟（Rice等，1981）。在这些研究中检查的所有地表水供应都表现出相对较高的水质，低浓度的可氧化有机物质，铁和锰（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未发表的数据），但产生的臭氧需求仍然减少了半衰期臭氧不到几分钟。相比之下，在20℃下溶于纯水中的臭氧的半衰期为165分钟（Rice等，1981）。

含有更高水平的有机物质和亚硝酸盐的RAS中的水的臭氧需求产生短的臭氧半衰期，例如少于15秒，并且使得维持臭氧残留变得困难（Bullock等人，1997）。因此，在再循环系统中难以添加足够的臭氧以实现微生物灭活。在再循环系统中，臭氧很常用于促进水质改善的剂量（巴西，1996; Bullock等，1997; Summerfelt和Hochheimer，1997; Summerfelt等，1997）。在循环系统中使用臭氧可以简单地通过改善水质来减少鱼病，从而减少或消除环境压力源（Bullock等。1997年）。这些研究以及在许多商业再循环系统中应用臭氧的经验表明，通过向再循环系统供给的每1.0千克饲料中添加约13-24克臭氧，可以改善水质和鱼类健康。

臭氧化可以通过改变颗粒尺寸而不是从水中分离颗粒来增强细固体去除。臭氧作为一种不稳定的反应气体，将大的有机物分解成较小的可生物降解材料，可以更容易地被异养细菌除去。相反，臭氧可以聚合亚稳态有机物，导致渗透，直接沉淀，桥接或吸附（Reckhow等，1986）。臭氧有时在各种水产养殖系统中成功地用于去除颜色和浊度（Colberg和Lingg，1978; Williams等人，1982; Paller和Lewis，1988;巴西，1996; Summerfelt等人，1997）。臭氧化对再循环系统中粒度变化的影响仍未明确定义。臭氧的功能很复杂; 臭氧化的定性和定量影响可能是特定的系统（Grasso和Weber，1988）。还有人担心即使是低臭氧残留也可能导致接触新鲜臭氧水的鱼的鳃粘连和死亡（Rosenlund，1975）。

除了作为再循环系统中水改善的方法之外，臭氧因其高杀病毒活性而受到重视，见表。

在鱼类致病病毒中，通常报道了对臭氧的高敏感性。这也适用于具有高抗紫外线性的病毒，即IPNV和WSBV（Liltved等，1995; Chang等，1998）。由于病毒性疾病已成为全球水产养殖的主要威胁，臭氧的杀病毒性质在未来肯定会更有价值，无论是进水还是出水消毒。经臭氧处理的水也被证明可用于洗涤受精卵（Arimoto等，1996），以及用于减少或消除与活体猎物相关的潜在病原体，如海洋幼体生产系统中的轮虫（Davis和Arnold，1997; Theisen等，1998）。 ）。