文/圖 華中農業大學 陳昌福、武漢科研時代生物技術有限公司 周鑫軍

　　摘要：將定量的二氧化氯（ClO2）投放在不同體積的蒸餾水中，活化反應不同時間后，從不同濃度的反應容器中吸取定量的ClO2制劑溶液，添加在盛裝含有嗜水氣單胞菌（Aeromonas hydrophila）的滅菌養殖池水中，靜置40min后，以培養法檢測ClO2制劑溶液對滅菌養殖池水中A.hydrophila以及養殖池水中可培養細菌的殺滅效果。結果表明，ClO2制劑活化階段的濃度變化，可以導致溶液中溶氧量、pH和氧化還原電位的明顯變化，即ClO2制劑溶液中溶氧量隨著ClO2制劑濃度降低而逐漸降低，pH則隨著ClO2制劑溶液濃度降低而由酸性逐漸朝偏堿性變化，氧化還原電位呈現出逐漸降低的趨勢。ClO2制劑活化階段濃度控制在50000~100000mg/L的范圍內，并且將活化時間控制在15~20min，活化后的ClO2制劑溶液對滅菌養殖池水中A.hydrophila以及養殖池水中可培養細菌，顯示出比較強的殺菌效果。

　　關鍵詞：二氧化氯；制劑；活化時間；殺菌效果

　　中國水產頻道獨家報道，1811年由英國化學家漢弗萊.戴維（Humphry Davy）在實驗室采用硫酸將氯酸鉀酸化的方式，成功地制備出了一種特殊氣體，并且將這種黃綠色的氣體稱為“憂氯”。直到1881年，卡扎羅利.舍恩拉科（Cazaroli.Schenlako）才鑒別出這種氣體是二氧化氯（ClO2）和氯氣（Cl2）的混合物。

　　1940年，泰勒（Taylor）等報道了一種具有強烈漂白性質的新型化學商品，即亞氯酸鈉（NaClO2）。泰勒等研究者還相繼探討了NaClO2進行酸化或者同Cl2反應的過程，從NaClO2中釋放出ClO2的化學反應與特性等。

　　因為NaClO2具有容易產生能用于水處理的ClO2，因此，采用NaClO2生發ClO2進行飲用水處理的技術，已經被應用70多年了。早在1944年，紐約州尼亞加拉瀑布城成為首先開始采用NaClO2生發ClO2控制飲用水臭味的城市。迄今為止，在歐洲和北美的市政當局，已經廣泛地采用了NaClO2生發ClO2進行飲用水后消毒處理的技術。

　　幾十年來，隨著人們對ClO2的理化特性研究的逐步深入，對ClO2的認識也在不斷地深化。現在，國內、外眾多的研究者對ClO2研究仍持有濃厚的興趣。因此，迄今為止對ClO2的研究依然是世界各國各方面的科學技術人員所關注的熱點課題，尤其是ClO2的應用研究獲得了在越來越廣泛領域中的快速進展。

　　自從ClO2問世以來，已經被世界許多國家作為優異消毒劑而廣泛地用于人類飲用水、醫療衛生防疫、食品加工業、油井解堵和畜、禽活動場所等的消毒。正是由于ClO2具有其他消毒劑難以比擬的諸多優點和消毒效率，早在20世紀80年代，ClO2就被世界衛生組織（World Health Organization，WHO）確定為迄今為止唯一的A1級消毒劑。

　　ClO2制劑作為在水產養殖業中的消毒劑，在我國也已經有了比較長的歷史。現在，在我國水產養殖中使用的比較多的是各ClO2種類型的ClO2粉劑或者顆粒制劑。這些ClO2制劑在使用之前均需要用少量水將“活化”，待其完成這個化學反應過程，充分生成ClO2后再將其潑灑在養殖水體中進行消毒殺菌。本試驗通過對滅菌后養殖水體中魚類致病菌的殺菌效果，探討了ClO2制劑在“活化”過程中采用的濃度與時間，對ClO2制劑溶液殺菌效果的影響，籍以確定ClO2制劑在“活化”時應該采用的最佳濃度與時間。現將試驗結果報告如下。

　　本次試驗中所采用的ClO2制劑，為河南省新鄉市康大消毒劑有限公生產的ClO2粉劑。批號為200815，含量為8.0%。

　　用于完成殺菌試驗的養殖池水，取自武漢市新洲區汪集鎮魚苗孵化場同一個養殖池塘的池水。將取回的養殖池水經過浮物生物網過濾后，在每個容量為250.0mL玻璃三角瓶中加入100.0mL養殖池水，經高壓滅菌處理后，備用（圖1）。

圖1，盛裝在玻璃三角瓶中經過高壓滅菌的養殖池水

　　將引起淡水魚類細菌性敗血癥的病原菌嗜水氣單胞菌（Aeromonas hydrophila），采用腦心浸液瓊脂（BHIA，Difco）培養基進行培養。方法是將保存菌株接種在盛有培養基的平皿中，置于25℃的恒溫培養箱中培養48h后，采用滅菌生理鹽水分別洗下培養皿中的A.hydrophila菌落，用滅菌生理鹽水將其調節成菌液濃度為107cfu/mL的活菌液，置于4℃冰箱中保存，備用。

　　1.4 ClO2制劑的活化濃度與時間

　　將河南省新鄉市康大消毒劑有限公生產的ClO2粉劑，準確稱取1.0g分別投放與盛有10.0mL、20.0mL、40.0mL、60.0mL、80.0mL和100.0mL蒸餾水的玻璃燒杯中，待其活化1.0min、5.0min、10.0min、15.0min、20.0min、25.0min、30.0min、35.0min和40.0min后，分別從各種濃度的ClO2制劑溶液中，準確吸取定量溶液做以下殺菌試驗（圖2）。

圖2，按照不同濃度與時間在玻璃燒杯中進行二氧化氯制劑的活化狀態

　　待不同劑量的ClO2粉劑按照設定的劑量在蒸餾水中溶解完畢后，采用由臺灣衡欣科技股份有限公司生產的掌上型溶氧計、筆型氧化還原計和上海力辰邦西儀器科技有限公司生產的酸度計，分別對ClO2溶液中的溶氧量、pH和氧化還原電位進行測定（圖3）。

圖3，對ClO2溶液中溶氧量、pH和氧化還原電位進行測定的狀況

　　在無菌條件下，向每個盛有100.0mL滅菌養殖池水的玻璃三角燒瓶中，加入0.5mL濃度為107cfu/mL的A.hydrophila活菌液，輕輕搖動玻璃三角瓶使活菌液均勻分布，將盛有活菌液的玻璃三角瓶繼續靜置15min后，按照0.30mg/L、0.60mg/L和0.90mg/L的濃度，向不同的玻璃三角瓶中添加按照不同活化濃度與時間制備的ClO2制劑溶液。

　　將添加完ClO2制劑溶液后的玻璃三角瓶再繼續靜置40.0min后，從每一個玻璃三角瓶中取50.0μL水樣，均勻涂布在盛有BHIA培養基的平皿中（圖4），將涂布好的培養皿置于在28℃恒溫培養箱中，連續培養48h。

　　根據培養皿中長出的菌落數量，判斷按照不同活化濃度與時間制備的ClO2制劑溶液的殺菌效果，并且根據殺菌效果推定ClO2粉劑的最佳活化濃度與時間。

圖4，采用細菌培養法檢測ClO2制劑溶液的殺菌效果

　　將相同劑量的ClO2制劑投放在不同容量的蒸餾水中溶解完畢后，檢測ClO2制劑溶液中的溶氧量、pH和氧化還原電位的結果見表1。由表1所示結果可以看出，除ClO2制劑溶液濃度達到200000.0mg/L時，溶液中的溶氧量的濃度難以測定外，隨著ClO2制劑溶液的濃度降低，溶液中溶氧量的濃度逐漸降低，pH則由酸性逐漸朝偏堿性變化，氧化還原電位呈現出了逐漸降低的趨勢。

表1，不同濃度二氧化氯（ClO2）制劑溶液中的溶氧量、pH和氧化還原電位變化

　　將ClO2制劑稀釋成不同濃度并活化不同的時間后，用培養法檢測不同濃度的ClO2制劑溶液對A.hydrophila殺滅效果見圖5。由圖5可以看出，在本試驗中設定的ClO2制劑濃度范圍內，ClO2制劑活化階段的時間控制在1.0~20min的范圍內，活化階段的濃度控制在100000~20000mg/L的范圍內，將活化后的ClO2制劑溶液用量控制在0.3mg/L以上時，對A.hydrophila殺滅顯示了最好的效果。

圖5，不同濃度ClO2制劑溶液經過不同時間活化后的殺菌效果

　　將ClO2制劑稀釋成不同濃度并活化不同的時間后，用培養法檢測不同濃度的ClO2制劑溶液對養殖水體中可培養細菌殺滅效果見圖6。由圖6可以看出，在本試驗中設定的ClO2制劑濃度范圍內，ClO2制劑活化階段的時間控制在15~20min的范圍內，活化階段的濃度控制在100000mg/L的范圍內，將活化后的ClO2制劑溶液用量控制在0.3mg/L以上時，對養殖水體中可培養菌顯示出了最好的殺菌效果。

圖6， ClO2制劑活化的時間與濃度對養殖池水中可培養細菌的殺菌效果

　　由于ClO2制劑具有很強的反應活性和氧化能力，作為水處理的消毒劑可表現出優良的消毒效果和氧化作用。已經有大量研究結果證實，ClO2在飲用水消毒中幾乎不形成CHCl3等有機鹵代物，且具有殺滅細菌、病毒、隱孢子蟲、賈第蟲、藻類和浮游動物等的效果優于液氯等氯制劑。ClO2與水體中的無機物和有機物，尤其是與有機物的反應表現以氧化作用為主；而液氯則以氯取代為主，Cl2與水體中的前驅物質作用形成了顯著數量的CHCl3等有機鹵代物。

　　有研究者按照中華人民共和國衛生部2002年版的《消毒技術規范》中規定的消毒劑活性檢測方法，選用金黃色葡萄球菌（Staphylococcus aureus）、大腸桿菌（Escherichia coli）和枯草芽孢桿菌（Bacillus subtilis）等菌種，對ClO2消毒劑殺菌效力的進行判定，試驗鑒定結果表明，對這些細菌的殺滅效果隨著ClO2消毒劑的投量增加而增加，而且其消毒效果始終優于Cl2。ClO2對于水生致病菌和非致病菌，均具有非常好的殺菌效果。有試驗結果證明，對水體中存在的E.coli、S.aureus、B.subtilis、藤黃八疊球菌（Sarcina lutea）、綠膿桿菌（Pseudomonas aeruginosa）、舒氏痢疾桿菌（Shigella schmitzti）、沙門氏菌屬（Salmonella）和志賀氏菌（Shigella）等致病菌菌具有良好的殺菌效果；同時，對水體中的無色桿菌屬（Achromobacter）、假單胞桿菌屬（Pseudomonas）、微桿菌屬（Microbacterium）、鏈霉菌屬（Streptomyces）、梭狀芽孢桿菌屬（Clostridium）、短桿菌屬（Brevibacterium）芽孢桿菌屬（Bacillus）、八疊球菌屬（Methanosarcina）葡萄球菌屬（Staphylococcus）和微球菌屬（Micrococcaceae）等大量的非致病菌（屬），也具有優于Cl2的良好殺菌效果。

　　根據陳超然等的試驗結果，ClO2對淡水養殖魚類的幾種常見致病菌，即柱狀黃桿菌（Flavobacterium cloumnare）、嗜水氣單胞菌（Aeromonas hydrophila）、遲緩愛德華氏菌（Edwardsilla tarda）和鰻弧菌（Vibrio anguillarum）的殺滅效力，較漂白粉、三氯異氰脲酸等氯制劑高3~5倍。

　　ClO2對水體中存在的隱孢子蟲（Cryptosporidiumn spp.）和藍氏賈第鞭毛蟲（Giardia lamblia）具有良好的殺滅效果。有研究結果證實，當ClO2投量達到3.0mg/L時，反應30min，即可100.0%殺死低濃度隱孢子蟲卵囊和藍氏賈第鞭毛蟲。

　　各種藻類對水體環境造成的污染問題，已經引起人們的強烈關注。這是因為藻類不僅產生可以影響動物神經系統的毒素，危害動物和人類的健康，而且產生的藻類產物還可以作為CHCl3的前驅物質。因此，殺滅水體中的有害藻類是必要的。有研究結果證實，ClO2作為殺藻劑是有效的，尤其是對水體中的藍藻的殺滅效果優于Cl2。ClO2對于水體中的微囊藻毒素（MC-LR、MC-YR和MC_RR）也具有良好的去除效果。

　　美國化學品制造協會（chemical manufacturers association）的ClO2專家小組，就NaClO2對大鼠兩代發育與繁殖影響的研究結果表明，未發現NaClO2對大鼠的發育與繁殖有任何不利的影響。獲得的結論是在常用的水體消毒濃度范圍內，ClO2、ClO^-₂和ClO^-₃不會對人體造成不良影響。黃君禮等采用霍恩氏法和蓄積系數法對含有ClO2、ClO^-₂和ClO^-₃的水溶液以及這些物質的混合水溶液，完成了對小鼠的急性毒性和蓄積毒性的測試，并且通過對大鼠90d的喂養試驗，研究了ClO2及其副產物ClO^-₂和ClO^-₃混合水溶液對試驗大鼠的亞急性毒性，包括對大鼠的體重增長，食物利用效率、血液學指標、血清生長指標、肝（腎）/體重比值方差統計分析，以及肝（腎）病理組織學顯微檢測。結果表明，ClO2的濃度為276.5mg/L的水溶液，NaClO2和NaClO3濃度為200.0mg/L的水溶液，以及總濃度為553.0mg/L的ClO2的混合水溶液，均為實際無毒水溶液；276.5mg/L的ClO2、200.0mg/L的NaClO2和NaClO3水溶液，也是無明顯蓄積性毒性的水溶液；混合水溶液對大鼠體重增長和食物利用效率沒有產生顯著性影響（p>0.05）；對大鼠的血液學指標均未產生顯著影響（p>0.05）；對供試大鼠的谷-丙轉氨酶、總蛋白、白蛋白和球蛋白的檢測結果表明，其對照組和高劑量雌、雄大鼠相比，無顯著性差異（p>0.05）；各試驗組和對照組大鼠肝體比（%）和腎體比（%）經方差分析，各組之間無顯著差異（p>0.05）；組織病理學檢查結果顯示，各試驗與對照組大鼠的肝、腎組織均未出現病變。可見，ClO2對高等脊椎動物的毒性是非常低的。

　　我國廣大水產養殖業者需要注意的是，與在陸地上使用消毒劑不同，在水產養殖中使用的消毒劑，如果選擇的種類不當，因為水產養殖用消毒劑大多是直接投放在水體中的，一旦出現污染或者殘留問題，對環境的危害就可能更加嚴重。適宜在水產養殖中使用的消毒劑最好能具備如下幾個特點：首先，消毒后無殘留，即消毒過程中沒有有害物質生成；其次，用量少，可以減輕消毒劑使用者的勞動強度；其三，殺菌效果好，對微生物具有良好的殺滅效果；其四，毒性小，對操作者安全而沒有毒害作用，等等。在眾多的消毒劑中，似乎只有二氧化氯（ClO2）能具備上述所有的特點。

　　早在2012年4月17日，我國在農業農村部在1759號公告中公布第三批地標升國標《獸藥試行標準轉正標準目錄（3）》，因為當時市場上的ClO2制劑存在“不同企業該類產品的處方和劑型、活化所需酸的比例、反應時間等均不一致，試行質量標準中一步碘量法無法控制產品中二氧化氯的含量”的問題，ClO2被從水產用“國標漁藥”的清單中移出了。

　　但是，由于ClO2作為水體消毒劑，具有其他任何消毒劑都難以比擬的優良特點，迄今為止，因為ClO2制劑作為水產養殖業中優良的消毒劑的理由是非常充分的，依然是水產養殖業這比較信賴的消毒劑產品。盡快地建立能保證ClO2“質量可控、安全有效”的質量標準，讓這種優良產品名正言順地出現在我國的漁藥市場上，應該是我國漁藥制售企業和相關科技工作者的面臨的一項很有現實意義的任務。