臭氧對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間內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和滅活所需的時間。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，這取決于目標微生物（Wedemeyer，1996）。在商業(yè)水產養(yǎng)殖應用中，將殘留濃度維持在1 mg / L以上是極其困難的。 

用細菌細胞進行的臭氧暴露實驗表明，膜結構的變化導致蛋白質和核酸的滲漏，以及脂質氧化，而細胞內組分，蛋白質和DNA保持完整（Komanapalli和Lau，1996）。通過長時間的臭氧暴露，細胞活力降低，脂質氧化和蛋白質和核酸滲漏的顯著增加。

一般而言，鮭科魚類致病的細菌和病毒對水中殘留的臭氧非常敏感（見表12.1和12.4）。在無需要量的水（無機緩沖液，蒸餾水）中，這種靈敏度的劑量響應估計相當精確，表明在0.01-0.10 mg / L殘留濃度范圍內99.9％滅活或更多。在使用天然水進行臭氧需求的批量實驗中，殘留濃度趨于迅速下降，使得可靠的劑量響應估計更復雜。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)魚場污水中濃度為0.3-0.4 mg / L，

在劑量 - 反應試驗中，已經(jīng)獲得了兩階段對數(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，隨后是暴露時間的滅活率降低。這種動力學可以通過在暴露過程中降低的臭氧濃度來解釋，并且其他研究者也經(jīng)歷過，甚至在無臭氧需求的水中（Katzenelson等人，1974; Colberg和Lingg，1978; Vaughn等人，1987）。 。在魚場污水和出水的實際臭氧化中，臭氧劑量必須足夠高才能滿足初始需求，

在無需水的情況下，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，與有機物和其他化合物的反應會損失額外的臭氧。根據(jù)美國魚類和野生動物管理局拉馬爾國家魚類孵化場（Lamar，賓夕法尼亞州）對臭氧消毒的高質量鱒魚溪流的臭氧需求測試，必須轉移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）報告了類似的臭氧需求導致對北美美國魚類和野生動物服務中心鮭魚孵化場消毒的地表水供應進行了測試。在這些研究中檢查的所有地表水供應都表現(xiàn)出相對較高的水質，低濃度的可氧化有機物質，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產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）報告了類似的臭氧需求導致對北美美國魚類和野生動物服務中心鮭魚孵化場消毒的地表水供應進行了測試。在這些研究中檢查的所有地表水供應都表現(xiàn)出相對較高的水質，低濃度的可氧化有機物質，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產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）報告了類似的臭氧需求導致對北美美國魚類和野生動物服務中心鮭魚孵化場消毒的地表水供應進行了測試。在這些研究中檢查的所有地表水供應都表現(xiàn)出相對較高的水質，低濃度的可氧化有機物質，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產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都表現(xiàn)出相對較高的水質，低濃度的可氧化有機物質，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產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都表現(xiàn)出相對較高的水質，低濃度的可氧化有機物質，鐵和錳（Cryer，1992; Steven Summerfelt，未發(fā)表的數(shù)據(jù)），但產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物質和亞硝酸鹽的RAS中的水的臭氧需求產生短的臭氧半衰期，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現(xiàn)微生物滅活。在再循環(huán)系統(tǒng)中，臭氧很常用于促進水質改善的劑量（巴西，1996; Bullock等，1997; Summerfelt和Hochheimer，1997; Summerfelt等，1997）。在循環(huán)系統(tǒng)中使用臭氧可以簡單地通過改善水質來減少魚病，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)中應用臭氧的經(jīng)驗表明，通過向再循環(huán)系統(tǒng)供給的每1.0千克飼料中添加約13-24克臭氧，可以改善水質和魚類健康。

臭氧化可以通過改變顆粒尺寸而不是從水中分離顆粒來增強細固體去除。臭氧作為一種不穩(wěn)定的反應氣體，將大的有機物分解成較小的可生物降解材料，可以更容易地被異養(yǎng)細菌除去。相反，臭氧可以聚合亞穩(wěn)態(tài)有機物，導致滲透，直接沉淀，橋接或吸附（Reckhow等，1986）。臭氧有時在各種水產養(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）。還有人擔心即使是低臭氧殘留也可能導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，通常報道了對臭氧的高敏感性。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養(yǎng)殖的主要威脅，臭氧的殺病毒性質在未來肯定會更有價值，無論是進水還是出水消毒。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的潛在病原體，如海洋幼體生產系統(tǒng)中的輪蟲（Davis和Arnold，1997; Theisen等，1998）。 ）。