臭氧對(duì)水中魚類病原微生物的滅活作用

臭氧氧化可殺死微生物，但需要在給定的接觸時(shí)間內(nèi)保持水中一定的溶解臭氧濃度。消毒效率取決于臭氧殘留濃度及其接觸時(shí)間的乘積。臭氧接觸容器提供臭氧殘留物與病原微生物反應(yīng)和滅活所需的時(shí)間。消毒水可能需要在塞流式接觸容器中保持0.1-2.0mg / L的殘余臭氧濃度1-30分鐘，這取決于目標(biāo)微生物（Wedemeyer，1996）。在商業(yè)水產(chǎn)養(yǎng)殖應(yīng)用中，將殘留濃度維持在1 mg / L以上是極其困難的。 

用細(xì)菌細(xì)胞進(jìn)行的臭氧暴露實(shí)驗(yàn)表明，膜結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致蛋白質(zhì)和核酸的滲漏，以及脂質(zhì)氧化，而細(xì)胞內(nèi)組分，蛋白質(zhì)和DNA保持完整（Komanapalli和Lau，1996）。通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的臭氧暴露，細(xì)胞活力降低，脂質(zhì)氧化和蛋白質(zhì)和核酸滲漏的顯著增加。

一般而言，鮭科魚類致病的細(xì)菌和病毒對(duì)水中殘留的臭氧非常敏感（見表12.1和12.4）。在無(wú)需要量的水（無(wú)機(jī)緩沖液，蒸餾水）中，這種靈敏度的劑量響應(yīng)估計(jì)相當(dāng)精確，表明在0.01-0.10 mg / L殘留濃度范圍內(nèi)99.9％滅活或更多。在使用天然水進(jìn)行臭氧需求的批量實(shí)驗(yàn)中，殘留濃度趨于迅速下降，使得可靠的劑量響應(yīng)估計(jì)更復(fù)雜。通常，較高的殘留濃度，即天然海水，咸淡水和淡水中的濃度為0.1-0.2 mg / L，養(yǎng)魚場(chǎng)污水中濃度為0.3-0.4 mg / L，

在劑量 - 反應(yīng)試驗(yàn)中，已經(jīng)獲得了兩階段對(duì)數(shù)失活曲線（Liltved等人1995; Liltved和Landfald，1995）。這些的特征在于很初的快速失活，隨后是暴露時(shí)間的滅活率降低。這種動(dòng)力學(xué)可以通過(guò)在暴露過(guò)程中降低的臭氧濃度來(lái)解釋，并且其他研究者也經(jīng)歷過(guò)，甚至在無(wú)臭氧需求的水中（Katzenelson等人，1974; Colberg和Lingg，1978; Vaughn等人，1987）。 。在魚場(chǎng)污水和出水的實(shí)際臭氧化中，臭氧劑量必須足夠高才能滿足初始需求，

在無(wú)需水的情況下，由于添加的微生物的需求，仍將觀察到臭氧的消散。這種需求將取決于補(bǔ)充前生物體的類型，制劑和接種物的洗滌，以及臭氧化懸浮液中生物體的密度。在天然水域和再循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)的水域中，與有機(jī)物和其他化合物的反應(yīng)會(huì)損失額外的臭氧。根據(jù)美國(guó)魚類和野生動(dòng)物管理局拉馬爾國(guó)家魚類孵化場(chǎng)（Lamar，賓夕法尼亞州）對(duì)臭氧消毒的高質(zhì)量鱒魚溪流的臭氧需求測(cè)試，必須轉(zhuǎn)移2-4毫克/升的臭氧濃度以維持0。10分鐘后臭氧殘留濃度為2 mg / L（Steven Summerfelt，未發(fā)表數(shù)據(jù)）。Cryer（1992）報(bào)告了類似的臭氧需求導(dǎo)致對(duì)北美美國(guó)魚類和野生動(dòng)物服務(wù)中心鮭魚孵化場(chǎng)消毒的地表水供應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試。在這些研究中檢查的所有地表水供應(yīng)都表現(xiàn)出相對(duì)較高的水質(zhì)，低濃度的可氧化有機(jī)物質(zhì)，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產(chǎn)生的臭氧需求仍然減少了半衰期臭氧不到幾分鐘。相比之下，在20℃下溶于純水中的臭氧的半衰期為165分鐘（Rice等，1981）。

Cryer（1992）報(bào)告了類似的臭氧需求導(dǎo)致對(duì)北美美國(guó)魚類和野生動(dòng)物服務(wù)中心鮭魚孵化場(chǎng)消毒的地表水供應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試。在這些研究中檢查的所有地表水供應(yīng)都表現(xiàn)出相對(duì)較高的水質(zhì)，低濃度的可氧化有機(jī)物質(zhì)，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產(chǎn)生的臭氧需求仍然減少了半衰期臭氧不到幾分鐘。相比之下，在20℃下溶于純水中的臭氧的半衰期為165分鐘（Rice等，1981）。Cryer（1992）報(bào)告了類似的臭氧需求導(dǎo)致對(duì)北美美國(guó)魚類和野生動(dòng)物服務(wù)中心鮭魚孵化場(chǎng)消毒的地表水供應(yīng)進(jìn)行了測(cè)試。在這些研究中檢查的所有地表水供應(yīng)都表現(xiàn)出相對(duì)較高的水質(zhì)，低濃度的可氧化有機(jī)物質(zhì)，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產(chǎn)生的臭氧需求仍然減少了半衰期臭氧不到幾分鐘。相比之下，在20℃下溶于純水中的臭氧的半衰期為165分鐘（Rice等，1981）。在這些研究中檢查的所有地表水供應(yīng)都表現(xiàn)出相對(duì)較高的水質(zhì)，低濃度的可氧化有機(jī)物質(zhì)，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產(chǎn)生的臭氧需求仍然減少了半衰期臭氧不到幾分鐘。相比之下，在20℃下溶于純水中的臭氧的半衰期為165分鐘（Rice等，1981）。在這些研究中檢查的所有地表水供應(yīng)都表現(xiàn)出相對(duì)較高的水質(zhì)，低濃度的可氧化有機(jī)物質(zhì)，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產(chǎn)生的臭氧需求仍然減少了半衰期臭氧不到幾分鐘。相比之下，在20℃下溶于純水中的臭氧的半衰期為165分鐘（Rice等，1981）。

含有更高水平的有機(jī)物質(zhì)和亞硝酸鹽的RAS中的水的臭氧需求產(chǎn)生短的臭氧半衰期，例如少于15秒，并且使得維持臭氧殘留變得困難（Bullock等人，1997）。因此，在再循環(huán)系統(tǒng)中難以添加足夠的臭氧以實(shí)現(xiàn)微生物滅活。在再循環(huán)系統(tǒng)中，臭氧很常用于促進(jìn)水質(zhì)改善的劑量（巴西，1996; Bullock等，1997; Summerfelt和Hochheimer，1997; Summerfelt等，1997）。在循環(huán)系統(tǒng)中使用臭氧可以簡(jiǎn)單地通過(guò)改善水質(zhì)來(lái)減少魚病，從而減少或消除環(huán)境壓力源（Bullock等。1997年）。這些研究以及在許多商業(yè)再循環(huán)系統(tǒng)中應(yīng)用臭氧的經(jīng)驗(yàn)表明，通過(guò)向再循環(huán)系統(tǒng)供給的每1.0千克飼料中添加約13-24克臭氧，可以改善水質(zhì)和魚類健康。

臭氧化可以通過(guò)改變顆粒尺寸而不是從水中分離顆粒來(lái)增強(qiáng)細(xì)固體去除。臭氧作為一種不穩(wěn)定的反應(yīng)氣體，將大的有機(jī)物分解成較小的可生物降解材料，可以更容易地被異養(yǎng)細(xì)菌除去。相反，臭氧可以聚合亞穩(wěn)態(tài)有機(jī)物，導(dǎo)致滲透，直接沉淀，橋接或吸附（Reckhow等，1986）。臭氧有時(shí)在各種水產(chǎn)養(yǎng)殖系統(tǒng)中成功地用于去除顏色和濁度（Colberg和Lingg，1978; Williams等人，1982; Paller和Lewis，1988;巴西，1996; Summerfelt等人，1997）。臭氧化對(duì)再循環(huán)系統(tǒng)中粒度變化的影響仍未明確定義。臭氧的功能很復(fù)雜; 臭氧化的定性和定量影響可能是特定的系統(tǒng)（Grasso和Weber，1988）。還有人擔(dān)心即使是低臭氧殘留也可能導(dǎo)致接觸新鮮臭氧水的魚的鰓粘連和死亡（Rosenlund，1975）。

除了作為再循環(huán)系統(tǒng)中水改善的方法之外，臭氧因其高殺病毒活性而受到重視，見表。

在魚類致病病毒中，通常報(bào)道了對(duì)臭氧的高敏感性。這也適用于具有高抗紫外線性的病毒，即IPNV和WSBV（Liltved等，1995; Chang等，1998）。由于病毒性疾病已成為全球水產(chǎn)養(yǎng)殖的主要威脅，臭氧的殺病毒性質(zhì)在未來(lái)肯定會(huì)更有價(jià)值，無(wú)論是進(jìn)水還是出水消毒。經(jīng)臭氧處理的水也被證明可用于洗滌受精卵（Arimoto等，1996），以及用于減少或消除與活體獵物相關(guān)的潛在病原體，如海洋幼體生產(chǎn)系統(tǒng)中的輪蟲（Davis和Arnold，1997; Theisen等，1998）。 ）。