臭氧的作用

2018-4-8 0:46:49??????點擊:
   臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑,具有廣譜、高效、快速、安全的殺毒滅菌作用和特有的除臭、清潔空氣的功效,已廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)、醫(yī)療衛(wèi)生的各個領(lǐng)域。本文對臭氧技術(shù)及其在畜牧獸醫(yī)領(lǐng)域的空氣消毒、物品消毒、飲水消毒、飼料處理、污水和有害氣體凈化處理、種蛋消毒、漁場消毒、冷藏庫脫臭保鮮及在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用研究進(jìn)展進(jìn)行綜述,旨在推廣臭氧技術(shù)在畜牧獸醫(yī)領(lǐng)域更好地應(yīng)用,以促進(jìn)畜禽的無公害養(yǎng)殖。

臭氧特性及其作用

1.1 
臭氧特性 臭氧(O3)的相對密度約為空氣的l.7倍,為氧的1.5倍,在空氣中僅有微量存在,近乎是無色、無臭、不可燃的氣體。低濃度時具有特殊的刺激性味道,高濃度時呈淡藍(lán)色,具有一種特殊的刺激性味道。臭氧是一種活潑的分子,在1830時,可迅速分解為氧分子(O2)和氧原子(O),氧原子化學(xué)性質(zhì)活潑,具有較強(qiáng)的氧化性和分解力,消毒、殺菌力特強(qiáng)。臭氧在黑暗、干燥和低溫條件下,壽命可達(dá)15h,臭氧在水中溶解度為氧的10倍,高濃度臭氧水溶液(440mg/L)可作為一種強(qiáng)消毒藥劑,在低溫和酸性環(huán)境下臭氧水的穩(wěn)定性提高。

1.2 
臭氧作用

1.2.1 
殺滅微生物作用 臭氧之所以具有強(qiáng)力的滅菌作用,在于其有著極強(qiáng)的氧化能力。臭氧的氧化能力僅次于氟氣,高于氯氣及二氧化氯。臭氧在水中是不穩(wěn)定的,會產(chǎn)生一些氧化能力極強(qiáng)的單原子氧、羥基等,羥基是強(qiáng)氧化劑,其氧化能力相當(dāng)于氟。臭氧能與谷胱甘肽、胱氨酸、色氨酸、蛋氨酸、組氨酸等生物體成分和蛋白質(zhì)的組成成分氨基酸進(jìn)行快速的氧化反應(yīng),也能以較快反應(yīng)速度與細(xì)胞膜的組成成份不飽和脂肪酸的雙鍵及堿基的鳥嘌呤進(jìn)行氧化反應(yīng)。有人認(rèn)為臭氧可與細(xì)菌細(xì)胞壁脂類雙鍵反應(yīng),穿入菌體內(nèi)部,作用于脂蛋白和脂多糖,改變細(xì)胞的通透性,從而導(dǎo)致細(xì)胞溶解、死亡。Roy等研究臭氧對腸道病毒的滅活機(jī)理,臭氧可破壞病毒衣殼蛋白的四條多肽鏈,并使脫氧核糖核酸(RNA)受到損傷,臭氧作用過程中可使噬菌體中的RNA釋放出來,電鏡觀察還可見噬菌體斷裂成碎片,臭氧的病毒火活機(jī)理可認(rèn)為臭氧破壞衣殼蛋白,影響了核酸的功能。

1.2.2 
除臭作用 臭氧具有強(qiáng)氧化性,可快速分解產(chǎn)生臭味及其他氣味的物質(zhì),如胺、硫化氫等,生成無毒無氣味的小分子物質(zhì)。

1.2.3 
水凈化作用 臭氧在水中發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生氧化能力極強(qiáng)的單原子氧和羥基,瞬間分解水中有機(jī)物質(zhì)、細(xì)菌等微生物。羥基是強(qiáng)氧化劑、催化劑,使有機(jī)物發(fā)生連鎖反應(yīng),反應(yīng)十分迅速;單原子氧和羥基對各種致病微生物均有極強(qiáng)的殺滅作用。臭氧可以對水中的硫化物,氨、氰化物進(jìn)行降解,而產(chǎn)生無毒物質(zhì),達(dá)到凈化水的目的。

臭氧技術(shù)的優(yōu)越性

2.1 
臭氧滅菌與傳統(tǒng)滅菌的比較

2.1.1 
紫外線滅菌 紫外線只有照射到物體表面且達(dá)到一定的照射強(qiáng)度、時間、距離等標(biāo)準(zhǔn)才有殺菌效果,照射不到物體背面,能產(chǎn)生死角。臭氧為氣體,滲透性強(qiáng),擴(kuò)散性好,濃度均勻,沒有死角。紫外線照射殺菌在環(huán)境相對濕度達(dá)到60%以上時,消毒效果急劇下降;濕度達(dá)到80%以上時,反而可誘使細(xì)菌復(fù)活。臭氧則相反,濕度越高,殺菌效果越好。

2.1.2 
化學(xué)消毒劑 氯消毒具有致突變和致癌作用,長期飲用氯消毒的水會增加人們得癌癥的危險。化學(xué)消毒劑味大,操作麻煩,時間長,有二次污染物。臭氧消毒法則不產(chǎn)生有毒有害的副產(chǎn)物、消毒速度快、效率高、設(shè)備操作簡單、便于運行管理和實現(xiàn)自動化等優(yōu)點。

2.1.3 
加熱滅菌 包括干熱和濕熱,其缺點是溫度高,能耗大,有的物品如原材料、儀器儀表、塑料制品等就不宜加熱。

2.2 
臭氧的優(yōu)勢

2.2.1 
高效性 臭氧是一種高效殺菌劑,臭氧與其他殺菌劑對大腸桿菌的殺滅效果為:最好的是臭氧(O3),次之為次氯酸(HClO)二氧化氯(C1O2)銀離子(Ag+)>次氯酸根(C1O-)>高鐵酸鹽(Fe3+)>氯胺(NH4C1)。臭氧滅菌速度較氯快6003000倍。

2.2.2 
廣譜性 臭氧是一種廣譜殺菌劑,可殺滅細(xì)菌繁殖體、細(xì)菌芽孢、真菌、病毒,對原蟲及其卵囊也有很好的殺滅作用,還可破壞細(xì)菌毒素和乙型肝炎表面抗原。

2.2.3 
高潔凈性 應(yīng)用臭氧滅菌是取之于自然,作用后又自行還原于自然,臭氧快速自然分解為氧的特性,是臭氧用作消毒滅菌劑的獨特優(yōu)點。臭氧在生物氧化滅菌過程中多余的氧原子會自行重新結(jié)合成為普通氧分子(O2),不存在任何有毒殘留物,故稱無污染消毒劑。

臭氧技術(shù)在畜牧獸醫(yī)領(lǐng)域應(yīng)用研究

3.1 
空氣消毒 臭氧消毒可直接作用于空氣,不受物體遮擋影響,是控制空氣細(xì)菌污染的有效方法。遲偉巖等研究表明,應(yīng)用臭氧滅菌器對雞舍空氣進(jìn)行滅菌,細(xì)菌殺滅率高出甲醛熏蒸消毒法46.07%,并且具有操作簡單、省工、省力、安全等優(yōu)點。

李玉冰等觀察在不同臭氧消毒作用時間對兔、雞、鼠等帶動物畜禽舍內(nèi)空氣中自然菌的殺菌效果,研究結(jié)果表明,隨著臭氧濃度的增加對空氣細(xì)菌的殺滅率明顯上升,臭氧濃度達(dá)到21.4、18.425.6g/m3,對兔舍、雞舍、鼠舍空氣中自然菌的殺菌率為100%。李洪敏以含臭氧量8mg/L,熏蒸作用10min,對置于潔凈臺內(nèi)的同體培養(yǎng)基表面上金黃色葡萄球菌、大腸桿菌和結(jié)核分枝桿菌殺滅率均達(dá)劍100%。陳穎等研究表明,濃度為31.1mg/L的臭氧水作用5min,對水中的耐熱菌的殺菌率達(dá)到99.14%。在臭氧產(chǎn)生58mg/h條件下,對水體中的大腸桿菌作用20min、霍亂弧菌作用l0min,殺滅率均可達(dá)100%,表明臭氧對水體中的大腸桿菌、霍亂弧菌均具有殺滅作用。

肖彩雯用臭氧水對串珠鐮孢菌及煙曲菌的殺滅效果研究,結(jié)果以含4mg/L臭氧水作用3min對串珠鐮孢菌殺滅率100%,以同樣濃度臭氧水對煙曲菌作用5min的殺滅率為99.57%,表明臭氧水對真菌具有比較強(qiáng)的殺滅作用。

臭氧對病毒具有良好的殺滅作。張珈敏以臭氧含量27.73mg/L作用4min可完全滅活SARS病毒,以臭氧含量17.82mg/L,作用4min4.86mg/L作用10min,均可使SARS病毒的滅活率達(dá)100%,結(jié)論表明臭氧水含臭氧量達(dá)到4.86mg/L以上,對懸液內(nèi)SARS病毒具有很強(qiáng)的滅活效果。李玉冰等以微量法測定雞新城疫Ⅳ系弱毒苗利雞胚接種后尿囊液中病毒效價觀察,臭氧消毒在不同作用時間對病毒的殺滅效果,結(jié)果表明臭氧濃度的增加塒雞新城疫Iv系弱毒苗的效價呈下降趨勢,且臭氧作用50min后,雞新城疫弱毒苗的效價和接種雞新城疫弱毒苗雞胚的效價都降低到0,說明臭氧對接種雞胚的新城疫病毒作用效果顯著。

3.2 
物品消毒 臭氧可有效的殺滅細(xì)菌、病毒及微生物,在醫(yī)學(xué)上廣泛用作消毒劑。有報告稱,在豬舍內(nèi)的圍欄、地板和飼料槽上噴淋l遍濃度為0.45g/L的臭氧水,細(xì)菌總數(shù)可由100/cm2降到25/cm2,噴淋3遍后,細(xì)菌總數(shù)可降為5/cm2。

3.3 
飲水消毒 利用臭氧機(jī)產(chǎn)生的臭氧對水體進(jìn)行滅菌試驗表明,臭氧達(dá)到一定濃度,作用一定時間后,對水中的金黃色葡萄球菌、大腸桿菌、結(jié)核分枝桿菌具有很強(qiáng)的殺滅作用。臭氧量在1.0mg/L,作用10min,對大腸桿菌有超過90%的殺滅率。因此畜禽養(yǎng)殖場可利用臭氧水處理設(shè)備對畜禽飲水進(jìn)行消毒。

3.4 
飼料處理 臭氧作為一種強(qiáng)氧化劑,能滲入植物細(xì)胞內(nèi),破壞植物細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu),降低細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)中的纖維素成分含量。可利用臭氧處理粗飼料,改善植物細(xì)胞壁木質(zhì)化粗飼料的飼用價值。

3.5 
污水和有害氣體凈化處理 利用臭氧對畜禽養(yǎng)殖企業(yè)和加工企業(yè)排放的污水進(jìn)行處理,凈化水質(zhì),防止污染。試驗表明,污水經(jīng)臭氧處理后,排放水中的耗氧生物和耗氧無機(jī)物的含量均有明顯下降,其水質(zhì)獲得了充分凈化。另外,臭氧可大大降低空氣中的二氧化硫、氮氧化物、揮發(fā)酚等,對甲醛的降低率可達(dá)4l%。虞水紅用臭氧對敵敵喂、樂果、六六六等農(nóng)藥作用,分解率分別達(dá)到99.0%,83.0%,70.4%。

3.6 
種蛋消毒 種蛋消毒傳統(tǒng)的方法是用福爾馬林熏蒸,費時耗力,且殘留毒性不易完全去除,對工作人員身體有害。應(yīng)用臭氧消毒1h可達(dá)到與福爾馬林熏蒸法相似的消毒效果,消毒后的種蛋,其孵化率、成活率均無下降。臭氧對種蛋的消毒具有時間短,殘余氣體很快分解消失、具有使用方便、節(jié)省費用等特點。林國梁等對45000枚紅布羅種蛋孵化,結(jié)果臭氧消毒比福爾馬林消毒孵化率高。

3.7 
漁場消毒 在漁養(yǎng)殖場,利用臭氧處理魚類的飼養(yǎng)水,使之脫色,提高透明度。對魚苗飼養(yǎng)水進(jìn)行臭氧處理可殺滅病原生物,臭氧殺菌裝置已在日本的魚類養(yǎng)殖場中普及。臭氧具有強(qiáng)力的滅菌作用,0.5mg/L臭氧的飼養(yǎng)水lmin內(nèi)完全殺滅產(chǎn)氣單孢菌屬、弧菌等魚病細(xì)菌;獅魚及比目魚的致病病毒接觸lmg/L臭氧的飼養(yǎng)水1min內(nèi)99.9%活力低下;飼養(yǎng)水維持1mg/L臭氧只需50s,可殺滅寄生于虹鱒的纖毛蟲。

3.8 
冷藏庫脫臭保鮮 魚類、肉類、蔬菜等食品含有醛、酮、硫化物等,易產(chǎn)生臭味,臭氧能與醛及硫化物反應(yīng)而脫臭。魚類的表層微生物較多,解凍時往往會急劇繁殖,日本已普及有臭氧發(fā)生裝置的自動冷鹽水解凍機(jī),可抑制微生物的繁殖,保持鮮度。l000m3的冷藏庫,臭氧發(fā)生器按10g/h,開機(jī)2448h即可達(dá)到610-6濃度的消毒濃度要求,細(xì)菌殺滅率可達(dá)90%以上、霉菌殺滅率80%左右。

3.9 
在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域中的應(yīng)用 早在第一次世界大戰(zhàn)中,德國醫(yī)生發(fā)現(xiàn),用臭氧處理之后的傷口能夠保持清潔,不受感染,并能夠促進(jìn)傷口愈合。臭氧療法是用一定量的臭氧觸傷口,或進(jìn)行皮下注射、皮內(nèi)注射、肌肉注射、關(guān)節(jié)腔注射、動脈注射以及回輸臭氧化靜脈血的自血療法。臭療法可治療過敏癥、病毒性疾病、動脈循環(huán)障礙、黏液性腸炎、褥瘡潰瘍、壞疽、多發(fā)性關(guān)節(jié)炎等疾病。目前,臭氧己應(yīng)用于抗感染治療,國外已經(jīng)嘗試在外科手術(shù)過程中使用臭氧,減少感染的發(fā)生。張潔等利用高濃度臭氧溶液治療捻球菌性陰道炎,效果好、經(jīng)濟(jì)、安全,無毒副作用。