一種羥基自由基殺滅刺激隱核蟲包囊的方法和裝置與流程

本發明涉及等離子體化學、海水水產養殖技術及海洋環境工程等領域，尤其是涉及一種羥基自由基殺滅刺激隱核蟲包囊的方法和裝置。

背景技術：

刺激隱核蟲是一種纖毛蟲，引起海水魚類“白點病”，該病在養殖密度過高、流動性較差、有機質含量豐富的水體中容易爆發，通常寄生在熱帶和亞熱帶海水魚的皮膚、鰭、鰓等處，造成魚器官損傷和功能障礙，引起病魚活動異常、上皮增生、呼吸困難及機械損傷，使魚類大量死亡，對海水養殖業造成了巨大的危害。

刺激隱核蟲的生活史包括“滋養體”、“包囊前體”、“包囊”和“幼蟲”4個階段。滋養體是由幼蟲感染病魚后寄生于病魚上皮組織內生長發育而成的，生長期為3～7d；待成熟后在清晨脫離宿主病魚發育成包囊前體；經過8～12h后包囊前體脫掉纖毛，粘附于水底支撐物上形成硬質殼包囊；包囊經過3～20d的一系列不對稱二分裂形成子代幼蟲，每個包囊可釋放200～400個幼蟲，幼蟲在水中游動并感染宿主魚類形成滋養體進行下一個生活周期(但學明.刺激隱核蟲(cryptocaryonirritans)的傳代、保存及刺激隱核蟲病的防治研究[d].暨南大學,2006)。

隨著我國經濟的發展，人們對海產品的需求逐步增多，僅僅依靠傳統海洋捕撈已經遠遠不能滿足市場需求，海水魚類養殖業得到迅猛發展。刺激隱核蟲病因其傳播速度快、死亡率高、難以防治等特點而對海水養殖業造成巨大危害。而包囊生活史階段的刺激隱核蟲有數層包囊壁，層與層之間有致密物質，包囊外層很難破碎，普通藥物難以進入包囊內部，傳統方法無法有效殺滅包囊。防治刺激隱核蟲病的關鍵是殺滅刺激隱核蟲包囊，防止其發育釋放更多的幼蟲而重復感染養殖魚類。如何高效節能環保地殺滅刺激隱核蟲包囊受到越來越多的關注。目前海水養殖生產上常采用一些物理和化學方法殺滅刺激隱核蟲包囊。物理方法主要有低壓紫外線照射、淡水浸泡包囊、輪換養殖等，但效果并不明顯，往往不能有效殺滅包囊。化學方法包括向患病養殖池中潑灑硫酸銅、福爾馬林、高錳酸鉀溶液等，這些方法雖然對包囊有一定的殺滅效果，但無法做到有效完全殺滅，大部分包囊仍然可以繼續發育釋放幼蟲感染宿主魚類，并且長期過量用藥也會存在藥物殘留、對魚的毒性、包囊耐藥性增強、環境污染等問題。李安興等使用在養殖池底鋪設墊布移除包囊的方法控制治療刺激隱核蟲病(參見中國專利cn105532534a)。如何高效節能環保地殺滅刺激隱核蟲包囊受到越來越多的關注。

技術實現要素：

本發明的目的是針對現有海水水產養殖中刺激隱核蟲病爆發時期包囊殺滅效果不佳、對環境污染嚴重等問題，提供可以對刺激隱核蟲包囊進行殺滅，防止包囊發育釋放更多的幼蟲而重復感染養殖魚類的一種羥基自由基殺滅刺激隱核蟲包囊的方法和裝置。

一種羥基自由基殺滅刺激隱核蟲包囊的裝置設有儲水池、養殖池、高頻高壓電源、模塊化氧活性碎片發生器、在線氧活性碎片檢測器、文丘里氣液混溶器、液液混溶器、tro檢測儀、電機、自動旋轉毛刷、水泵、閥門、氣體管路和液體主管路；所述模塊化氧活性碎片發生器進氣口外接氧氣源，模塊化氧活性碎片發生器的氧活性碎片出氣口依次與在線氧活性碎片檢測器、文丘里氣液混溶器的吸氣口連接；所述儲水池出水口與水泵進水口相連，水泵出水口與文丘里氣液混溶器進液口相連，文丘里氣液混溶器的出液口與液液混溶器進液口相連，液液混溶器出液口依次與tro檢測儀、養殖池進水口連接；所述養殖池中間設有由電機控制的自動旋轉毛刷；養殖池底出水口外接海水。

所述氧氣源與模塊化氧活性碎片發生器之間可依次設有氧氣閥門、氣體流量計；所述在線氧活性碎片檢測器與文丘里氣液混溶器之間可依次設有含氧活性碎片氣體閥門、含氧活性碎片氣體流量計；所述儲水池與水泵之間可設有主管路液體閥門，水泵與文丘里氣液混溶器之間可設有液體流量計；所述養殖池與外接海水之間可設有外排液體閥門；所述tro檢測儀與養殖池之間可設置進水主管路取樣閥門，養殖池與外接海水之間可設置外排取樣閥門。

一種羥基自由基殺滅刺激隱核蟲包囊的方法，包括以下步驟：

1)每年夏季7～11月份，水溫在25～30℃刺激隱核蟲病易爆發時，若養殖魚類出現攝食減少、用身體摩擦池壁或者池底，體表粘液增多有明顯白點、且有部分魚苗死亡的狀況；用顯微鏡觀察死魚體表出現的白點，發現其為黑色圓形或梨形，即可確認出現刺激隱核蟲病；在早晨10：00大量包囊從病魚身上脫落后，將發病養殖池中病魚全部撈出到其它無病害干凈養殖池中，降低發病養殖池中水位，此時發病養殖池底附著有大量刺激隱核蟲包囊；

2)打開模塊化氧活性碎片發生器開關，打開氧氣閥門通入氧氣，啟動高頻高壓電源，使通過模塊化氧活性碎片發生器的氧氣迅速電離、離解成氣態氧活性碎片；打開含氧活性碎片閥門，氣態氧活性碎片通過在線氧活性碎片濃度檢測器檢測其濃度后，進入文丘里氣液混溶器；

3)打開水泵和主管路液體閥門，儲水池中儲存清潔海水經管路由水泵注入文丘里氣液混溶器中；所述步驟2)中進入文丘里氣液混合溶器的氣態氧活性碎片與海水在文丘里氣液混溶器和液液混溶器中充分混溶，產生高濃度羥基自由基溶液，經管路通過tro檢測儀后進入養殖池中；

4)羥基自由基溶液注入養殖池后，浸泡養殖池池底刺激隱核蟲包囊0.5～2.0h，羥基自由基溶液氧化包囊壁薄弱區使其出現孔洞從而進入包囊內部，組成細胞基本結構的物質和功能物質發生不可逆反應，所述不可逆反應包括氨基酸氧化分解、dna鏈斷裂等，使包囊死亡無法進一步發育釋放幼蟲，剩余羥基自由基分解成o2和h2o；養殖池中間設有由電機控制的自動旋轉毛刷，啟動后自動旋轉清掃池包囊；旋轉10min后打開外排液體閥門使養殖池中死亡包囊隨海水排出。

在步驟1)中，所述養殖池為類圓柱體開放型水泥池，半徑為2m，深度為1.5m，總體積約為20m³。養殖池側面上方設有進水口，池底為水平光滑池底，在池中央設有由電機控制的自動旋轉毛刷，旋轉中軸為不銹鋼管，距其底部0.13m處有毛刷板，毛刷板為長度為3.8m、寬度為0.3m的聚丙烯材質光滑刷板，布有長度為0.15m尼龍絲材質刷毛；電機啟動后，毛刷可沿中軸不銹鋼管旋轉，轉速為10r/min，池壁側面底部設有排水口。

在步驟2)中，所述高頻高壓電源的功率為150～300w，氧氣進氣量為1.0～5.0l/min，氧氣經高能電子轟擊后被電離、離解，形成氣態氧活性碎片，所述氣態氧活性碎片主要包括o2⁺、o(¹d)、o2(a¹g)、o2^-、o(³p)和o3等粒子，濃度可達50～300mg/l；所述管路為聚四氟乙烯管。

在步驟3)中，所述海水的流量為10～50l/min，羥基自由基溶液的濃度由水溫、氧活性碎片濃度、含氧活性碎片氣體的平衡分壓和氣液體積比來調控，總氧化劑tro濃度在2～30mg/l；儲水池為方體封閉式水泥池，總容積約為20m³，所儲存海水為經過砂濾等預處理的清潔海水。

在步驟4)中，所述刺激隱核蟲包囊在羥基自由基溶液中浸泡0.5～2.0h，通過顯微鏡鏡檢等方式確定包囊死亡后，啟動自動旋轉毛刷開關，旋轉10min后，養殖池中死亡包囊隨海水排出，所用液體管路可采用經防腐處理的不銹鋼管材，經處理后的養殖池可繼續養殖魚類。

本發明在極窄放電間隙利用大氣壓強電離放電將氧氣電離、離解成高濃度氧活性碎片，再通過氣液混溶、液液混溶作用高效快速地在1s內生成羥基自由基溶液。羥基自由基溶液作用包囊壁薄弱區使其出現孔洞從而進入包囊內部，組成細胞基本結構的物質和功能物質發生如氨基酸氧化分解、dna鏈斷裂等不可逆反應，使包囊死亡防止其發育釋放更多的幼蟲而重復感染養殖魚類，從而達到治理刺激隱核蟲病的效果。羥基自由溶液在殺滅刺激隱核蟲包囊的同時，可對養殖池內殘余有害細菌等微生物進行快速殺滅，防治病蟲害的發生。

本發明的羥基自由基殺滅刺激隱核蟲包囊的裝置中，氧化劑濃度由水溫、氧活性碎片濃度、含氧活性碎片氣體的平衡分壓和氣液體積比來調控；根據病害情況和池底附著包囊數量確定羥基自由基溶液的濃度和浸泡時間，濃度為5.0～10.0mg/l的羥基自由基溶液在0.5～2.0h即可高效殺滅刺激隱核蟲包囊，使其無法繼續發育形成幼蟲。

本發明使用基于大氣壓強電離放電生成的羥基自由基(·oh)殺滅刺激隱核蟲包囊的方法，主要用于海水水產養殖殺滅刺激隱核蟲包囊方面，使用基于高級氧化技術的羥基自由基(·oh)，·oh是綠色強氧化劑，具有快速、高效、能與生物大分子反應，且反應后生成無污染的h2o和o2，無殘余藥劑等特性。基于羥基自由基殺滅刺激隱核蟲包囊的方法和裝置為海水水產養殖防治刺激隱核蟲病提供了新的解決途徑。

本發明的技術效果和優點是：①將氧氣通入到具有極窄放電間隙0.1mm、亞微米al2o3冶貼成薄電介質層的小型化非平衡等離子體源中，實現了大氣壓強電離放電生成高濃度氧活性粒子；采用模塊化陣列式等離子體集成源并任意組合，獲得可調控、大產生量的氧活性粒子，協同水射流空化氣液混溶技術，獲得高濃度羥基自由基溶液，總氧化劑tro濃度在2.0～30.0mg/l；②粘附于養殖池底的刺激隱核蟲包囊在濃度為5.0～10.0mg/l的羥基自由基溶液中浸泡0.5～2.0h，可實現刺激隱核蟲包囊的完全殺滅，防止其發育釋放更多的幼蟲而重復感染養殖魚類；③羥基自由溶液在殺滅刺激隱核蟲包囊的同時，可對養殖池進行消毒殺菌，預防病蟲害；④利用自動旋轉毛刷可徹底清除粘附于養殖池底的已死亡刺激隱核蟲包囊，死亡包囊隨池內剩余海水直接排放；⑤該發明所述裝置實施簡單、運營成本低，在高效殺滅刺激隱核蟲包囊的同時無藥物殘留、對魚無毒性、環境無污染，為海水水產養殖中刺激隱核蟲包囊的殺滅提供健康環保高效的裝置。

附圖說明

圖1為本發明所述羥基自由基殺滅刺激隱核蟲包囊的裝置實施例的結構組成示意圖。

圖2為本發明實施例的羥基自由基殺滅前后包囊形態變化。在圖2中，a、c為對照組包囊形態照片；b、d為tro＝5.27mg/l時包囊形態照片。

具體實施方式

結合附圖對本發明作進一步說明。但本發明的保護范圍不局限于所述實施例。

參見圖1，所述羥基自由基快速殺滅刺激隱核蟲包囊的裝置，設有儲水池1、文丘里氣液混溶器5、高頻高壓電源6、模塊化氧活性碎片發生器7、在線氧活性碎片檢測器8、液液混溶器9、tro檢測儀10、電機11、自動旋轉毛刷12和養殖池13。

所述儲水池1出水口與水泵31進水口相連，儲水池1與水泵31之間設有第1閥門21；水泵31出水口與文丘里氣液混溶器5進液口相連，水泵31與文丘里氣液混溶器5之間設置第1流量計41；模塊化氧活性碎片發生器7進氣口接外接氧氣源，模塊化氧活性碎片發生器7與氧氣源之間依次設置第2閥門22和第2流量計42；模塊化氧活性碎片發生器7的氧活性碎片出氣口依次與在線氧活性碎片檢測器8、文丘里氣液混溶器5的吸氣口連接，在線氧活性碎片檢測器8與文丘里氣液混溶器5之間依次設置第3閥門23、第3流量計43；文丘里氣液混溶器5的出液口與液液混溶器9的進液口相連；液液混溶器9的出液口依次與tro檢測儀10、養殖池13進水口連接，tro檢測儀10與養殖池13之間設置進水主管路取樣閥門24；養殖池13中間設有由電機11控制的自動旋轉毛刷12；養殖池13底部出水口外接海水，之間設置外排第6閥門26和外排取樣閥門25。

以下給出羥基自由基殺滅刺激隱核蟲包囊的方法：

1)每年夏季7～11月份，水溫在25～30℃刺激隱核蟲病易爆發時，當養殖魚類出現攝食減少、用身體摩擦池壁或者池底，體表粘液增多有明顯白點、且有部分魚苗死亡的狀況；用顯微鏡觀察死魚體表出現的白點，發現其為黑色圓形或梨形固狀，即可確認出現刺激隱核蟲病。在早晨10：00大量包囊從病魚身上脫落后，將發病養殖池13中病魚全部撈出到其它無病害干凈養殖池中，降低發病養殖池13水位，此時發病養殖池13底部附著有大量刺激隱核蟲包囊。打開高頻高壓電源6，使模塊化氧活性碎片發生器7外產生激勵電壓，同時打開閥門22，高純度氧氣通過流量計42進入模塊化氧活性碎片發生器7使其進行電離、離解，產生含有氧活性碎片的氣體，1/15～1/10含有氧活性碎片的氣體進入在線氧活性碎片檢測器8來檢測氧活性碎片濃度，其余9/10～14/15進入文丘里氣液混溶器5。所述高頻高壓電源的功率為150～300w，氧氣的進氣量為1.0～5.0l/min；所述氧活性碎片濃度檢測器氣體流量為0.1～0.5ml/min，所述氧活性碎片濃度為50～300mg/l。

2)打開閥門21和水泵31，使儲水池1中儲存海水通過流量計41后進入文丘里氣液混溶器5；水流量根據待處理刺激隱核蟲包囊數量確定，可為10～50l/min；海水和步驟1)中制備的含有氧活性碎片的氣體在文丘里氣液混溶器5和液液混溶器9中充分混合后生成高濃度羥基自由基溶液，羥基自由基溶液濃度由水溫、氧活性碎片濃度、含氧活性碎片氣體的平衡分壓和氣液體積比來調控，經過在線tro檢測儀10檢測總活性氧化劑濃度后進入養殖池13，總氧化劑tro濃度在2～30mg/l。

3)步驟2)中生成的高濃度羥基自由基溶液注入養殖池13后，注水時間為1h，水流量為10～50l/min，水面高度為0.1～0.5m；羥基自由基溶液浸泡粘附在養殖池13底的刺激隱核蟲包囊0.5～2h，使用顯微鏡鏡檢方式檢查刺激隱核蟲包囊死亡情況，若包囊顏色變淺且無明顯分裂相即判斷為死亡。

4)步驟3)中羥基自由基溶液浸泡刺激隱核蟲包囊使其死亡后，打開電機11，使自動旋轉毛刷12旋轉工作，毛刷沿中軸以10r/min的轉速旋轉；旋轉10min后關閉電機11，打開閥門26使處理完成后已經死亡的包囊隨海水直接排入近海海域。

以下給出殺滅刺激隱核蟲包囊具體實施例：

羥基自由基溶液殺滅刺激隱核蟲包囊的實驗。

8月中旬，廈門市小嶝島某養殖廠真鯛養殖池中出現魚苗攝食減少、用身體摩擦池壁或池底、體表鰓部粘液增多有明顯白點、且有部分魚苗死亡等狀況。其養殖池水溫為27～28℃，鹽度為25.6‰，ph為7.75，溶解氧為6.78mg/l。通過顯微鏡檢發現病魚體表粘液內包裹有大量黑色、形狀呈圓形或梨形的蟲體；且養殖池底部有顆粒硬質物存在，判斷其出現刺激隱核蟲病。收集池底刺激隱核蟲包囊進行殺滅實驗，對不同·oh劑量下刺激隱核蟲包囊的殺滅情況進行表征。實驗所用刺激隱核蟲包囊個數為100個，放電功率為200w，通過調節氣液混溶比來調節所需羥基自由基溶液濃度。設置四個實驗組，分別為對照組和三個不同濃度羥基自由基處理組，處理組濃度為1.32mg/l、2.63mg/l和5.27mg/l。將不同濃度羥基自由基溶液直接通入裝有刺激隱核蟲包囊的燒杯中，浸泡2h后利用顯微鏡對羥基自由基殺滅前后刺激隱核蟲包囊形態進行觀察。結果如圖2所示，對照組包囊外殼完整，呈黑色梨形或圓形，且包囊內可觀察到明顯分裂相；將包囊放置于溫度為25.2℃的潔凈海水中一段時間發現可孵化釋放幼蟲。而濃度為5.27mg/l的羥基自由基溶液處理后的刺激隱核蟲包囊，其包囊壁大體完整，但包囊顏色明顯變淺，且無分裂相存在；將處理后包囊放置于溫度為25.2℃的潔凈海水中發現包囊無法繼續發育釋放幼蟲。不同濃度羥基自由基溶液對刺激隱核蟲包囊的殺滅效果如表1所示。

表1不同濃度羥基自由基溶液對刺激隱核蟲包囊的殺滅效果

羥基自由基溶液可氧化包囊壁薄弱區使其出現孔洞從而進入包囊內部，組成細胞基本結構的物質和功能物質發生如氨基酸氧化分解、dna鏈斷裂等不可逆反應，使包囊死亡無法進一步發育釋放幼蟲，剩余羥基自由基分解成o2和h2o，濃度為5.27mg/l的羥基自由基溶液可完全致死刺激隱核蟲包囊。