农业技术 | 微纳米臭氧消毒杀菌在渔业生产中应用试验效果

水产养殖进入了新的发展时期后，要以推进渔业科技创新和推广服务为手段，加强推广体系建设和机制创新，促进渔业全产业链发展，提升综合服务能力，促进渔业转型升级、提升质量效益、保障健康安全、实现绿色发展，为渔业现代化建设和乡村振兴提供强有力的技术和服务支撑，为水产养殖业发展保驾护航。

一、渔业发展背景

渔业生产需要从过去盲目追求高产量转到高质量、高品质的绿色健康养殖上来。虽然我国在水产绿色健康养殖“五大行动”中，提出了水产养殖尾水治理模式和养殖鱼药量减少这两大行动，但目前集约化水产养殖仍普遍面临着养殖水体调水困难、尾水治理难度大、鱼病频发、快速增氧难度大等问题，以及氨氮、硫化氢、亚硝酸盐等危害和有毒有害病毒细菌的困扰。

二、微纳米臭氧增氧杀菌改底机的诞生

为了适应绿色生态渔业发展的需要，近年来，重庆市水产技术推广总站联合重庆鑫乡科技有限公司，经过多年的研发、试制、生产出了可移动式微纳米臭氧增氧杀菌改底机，该机能分别制造臭氧和氧气，通过微纳米气泡溶入水中再循环交换到池塘养殖水体，起到增氧、消毒、杀菌和改底的作用，既能代替一部分增氧机的工作，又能取代部分消毒杀菌的鱼药，还能够一机多塘轮流使用。该机具有节能、无毒、无药残、改底、净化水体、增产增收、促进养殖尾水达标排放的优势和特点，是符合现代水产养殖要求颇具潜力的新型渔业机械之一。该技术2021年获得国家实用新型发明专利。

三、臭氧的作用及原理

科学研究表明，臭氧具有极强的灭菌作用。臭氧在常温、常压下分子结构不稳定，很快自行分解成氧气（O2）和单个氧原子（O）。臭氧能氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的酶，也能作用于细菌细胞膜，增加细胞膜通透性导致细胞质外流，最终将其杀死。多余的氧原子则会自行重新结合成为普通氧分子（O2），不存在任何有毒有害残留物，故称为“无污染消毒剂”。它不但对各种细菌（包括肝炎病毒，大肠杆菌，绿浓杆菌及杂菌等）有极强的杀灭能力，且对杀死真菌也非常有效。

（一）臭氧的产生及特点

臭氧（O3）又称为超氧，是氧气（O2）的同素异形体。自然界中的臭氧主要分布在10~50千米大气高度的平流层大气中，极大值在20~30千米高度之间，可以吸收太阳光中的紫外线之类的光线，可以防止人体免受紫外线的伤害。臭氧也可以通过人工机械高压电击生产，氧气通过电击亦可变为臭氧。臭氧是一种具有轻微的鱼腥味或者青草气味的淡蓝色气体，少量吸入对人体有益，过量吸入对人体健康有一定危害。臭氧不可燃，为纯净物。

臭氧在常温常压下，稳定性较差，可自行分解为氧气，是一种强氧化剂，也是强力漂白剂。臭氧可用于消毒和杀菌，净化空气，作为漂白剂多用于处理工业废物。在日常生活中，臭氧经常被用作漂白剂、净化剂、消毒剂。在化工生产中也可以用臭氧的氧化代替许多的氧化、催化或者高温氧化，提高生产能力。

（二）臭氧的作用

臭氧杀菌的机理是作用于细菌的细胞膜，使细胞膜构造受到损坏，也能破坏细菌代谢过程，抑制其生长，直至死亡；臭氧杀灭病毒的机理是通过直接破坏其核糖核酸或脱氧核糖核酸来完成的。臭氧的杀菌作用表现在臭氧能氧化分解细菌内部氧化葡萄糖所必须的葡萄糖氧化酶，细菌的三羧酸循环受阻，最终起到杀灭细菌的作用；臭氧可以渗透细胞膜组织，侵入细胞膜内作用于外膜脂蛋白和内部的脂多糖，细胞膜内外渗透压发生变化，使细胞溶解死亡，并且将死亡菌体内的遗传基因、寄生菌种、寄生病毒粒子等溶解变性灭亡起到溶菌作用；臭氧可以直接与细菌、病毒发生作用，破坏其细胞器和核糖核酸，分解DNA、RNA、蛋白质、脂质类和多糖等大分子聚合物，使细菌的物质代谢生长和繁殖过程遭到破坏起到杀菌作用。

臭氧与次氯酸类消毒剂不同，臭氧的杀菌能力不受pH值变化和氨的影响，其杀菌能力比氯大600～3000倍，它的灭菌、消毒作用几乎是瞬时发生的。

由于臭氧的强氧化性使其对各种微生物均具有较好的杀灭效果。经试验，在无菌罩通入臭氧经臭氧作用20～30分钟，大肠杆菌杀灭率为97.5%～100%，金黄色葡萄球菌杀灭率为84.6%～100%，绿脓杆菌84.6%～89.8%。在200℃的条件下将臭氧体通入流动的水中，当臭氧浓度达到0.43毫克/升时可将大肠杆菌100%杀灭；浓度为1.5毫克/升的臭氧溶液仅需1分钟即可将黑曲霉素和酵母等真菌100%杀死。此外臭氧对原虫及虫卵也有较好的杀灭作用。

（三）臭氧在水产养殖中的应用

由于臭氧的强氧化性，养殖用淡水或海水中对鱼类危害较大的亚硝酸盐、硫化氢、氨态氰等均可被氧化成无毒的物质；同时有机物也可被降解，从而减少水中的生物耗氧量和化学耗氧量。

臭氧可对水中存在的危害水生物健康的病原菌起到迅速有效的杀灭作用。臭氧、次氯酸、氯气、氯氮等对杀灭隐孢子虫卵所需的时间不同，1毫克/千克的臭氧作用5分钟可灭活90%的虫卵；而同样浓度的次氯酸经作用1小时；氯气和氯氮均需在浓度为80毫克/千克的条件下作用901.5小时才能达到此效果。

臭氧在氧化掉水中亚硝酸盐、硫化氢等有毒有害物质后转化为氧，所以臭氧在水产养殖中既能消毒、杀菌，还能增加水中溶氧。

四、微纳米气泡在水产养殖中的应用效果

（一）产生大量的自由基

微纳米气泡破裂的瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下释放出来，此时激发产生大量的羟基自由基。羟基自由基具有超高的氧化还原电位，其产生的超强氧化作用能降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物如苯酚等，起到净化水体的作用。

（二）气体溶解率高

微纳米气泡具有在水体中上升速度慢、自身增压溶解的特点，微米气泡在缓慢的上升过程中，逐步缩小成纳米级，最后消减湮灭溶入水中，从而能够大大的提高气体（空气、氧气、臭氧、二氧化碳等）的溶解度。对于普通气泡，气体的溶解度往往受环境压力的影响和限制，存在饱和溶解度。在标准环境下，气体的溶解度很难达到饱和溶解度以上。而微纳米气泡由于其内部的压力高于环境压力，使得以大气压为假定条件计算的气体过饱和溶解条件得以打破，从而获得更佳更好的增氧效果。

（三）快速提升溶氧浓度并延长缓释时间

微纳米气泡水中增氧基本原理不同于基本的微孔板橡胶软管增氧办法。在养殖池里引入微纳米气泡后，养殖水体含氧浓度可以迅速提高，微纳米气泡还可以自主扩散鱼塘中的每个角落，保证溶氧浓度均匀平衡，并可以较长时间的保持较高的溶氧浓度。

（四）提升养殖密度

因为微纳米气泡能较长时间停留在水里，保持养殖水体中充足的溶解氧，同时能改底和调节净化水体，在同样养殖条件下，使用微纳米臭氧增氧改底机能有效的提高养殖密度、养殖产量，降低养殖风险。

（五）减少鱼药使用量

臭氧微纳米气泡水从本质上不同于市场上的CaO2（过氧化钙）的功效，效果成倍增长，成本更低；还可以在一定程度上抑制厌氧发酵病菌的滋长，维持水质清新，杜绝抗药性的发生，减少药残和二次污染。

五、鑫乡牌微纳米臭氧增氧机的试验效果

2022年1月14日，重庆市水产技术推广总站、合川区水产推广站和重庆鑫乡科技有限公司的技术人员，将试制生产的微纳米臭氧增氧机在合川云门重庆杨记生态养殖有限公司一口6亩的成鱼养殖池塘进行了安装、调试，微纳米臭氧增氧机交替输出超饱和浓度臭氧和氧气微纳米气泡水后，再经过在池塘的投食台底部铺设钻细孔的PVC管道释放出来，逐渐扩散到全池，对鱼体和养殖水体起到消毒杀菌和增氧的作用。现场试验检测数据为：当天，阴，气温12℃，池塘水温度10.91℃，溶氧3.7毫克/升，机器循环水温度10.99℃，出水溶氧达到检测仪器极限值30毫克/升，1小时后6亩鱼塘的平均溶氧7.83毫克/升（六个点监测平均值），在关机4小时后池塘平均溶氧仍能达到5.3毫克/升以上，说明溶氧度高、扩散快、稀释缓慢。

重庆鑫乡科技有限公司生产的臭氧增氧气机主要用于池塘养殖投饵台底部、高位池养殖的增氧、杀菌、消毒和底改等水产养殖环境，也可以用于农作物、果树、蔬菜灌溉和养猪场等消毒使用。可以用推车等在池塘堤梗上移动，实现一个养殖场多个养殖池塘或者高位池共用一套设备。

鑫乡牌微纳米臭氧增氧杀菌改底机在池塘水产养殖试验获得了初步的成功。使用功率4千瓦的臭氧增氧微纳米改底机1小时，能保证10亩左右的池塘水体溶氧量保持在毫克/升左右4小时以上，同时起到消毒、杀菌、改底、净水的作用，减少鱼病发生，提高养殖产量和水产品质量安全水平。一台微纳米臭氧增氧杀菌改底机如果移动循环使用可以保证40～60亩的集约化养殖鱼塘使用需求，能有效的节约能源、节约用水、节约成本，提高经济、生态效益和社会效益。

综上，微纳米臭氧增氧改底机在池塘养殖初步试验中，消毒、杀菌、调水、增氧的成效显著，机器运行状况良好。预计在池塘尾水净化方面也会有良好效果。臭氧在重庆水产养殖上的应用才刚刚开始，目前还在试验阶段，更多实际作用需要进一步的实验结果支撑，如对于底泥改造，以及实际杀菌、抗病的效果和对池塘微生物-藻类群落的影响等。