一种羟基自由基杀灭刺激隐核虫包囊的方法和装置与流程

本发明涉及等离子体化学、海水水产养殖技术及海洋环境工程等领域，尤其是涉及一种羟基自由基杀灭刺激隐核虫包囊的方法和装置。

背景技术：

刺激隐核虫是一种纤毛虫，引起海水鱼类“白点病”，该病在养殖密度过高、流动性较差、有机质含量丰富的水体中容易爆发，通常寄生在热带和亚热带海水鱼的皮肤、鳍、鳃等处，造成鱼器官损伤和功能障碍，引起病鱼活动异常、上皮增生、呼吸困难及机械损伤，使鱼类大量死亡，对海水养殖业造成了巨大的危害。

刺激隐核虫的生活史包括“滋养体”、“包囊前体”、“包囊”和“幼虫”4个阶段。滋养体是由幼虫感染病鱼后寄生于病鱼上皮组织内生长发育而成的，生长期为3～7d；待成熟后在清晨脱离宿主病鱼发育成包囊前体；经过8～12h后包囊前体脱掉纤毛，粘附于水底支撑物上形成硬质壳包囊；包囊经过3～20d的一系列不对称二分裂形成子代幼虫，每个包囊可释放200～400个幼虫，幼虫在水中游动并感染宿主鱼类形成滋养体进行下一个生活周期(但学明.刺激隐核虫(cryptocaryonirritans)的传代、保存及刺激隐核虫病的防治研究[d].暨南大学,2006)。

随着我国经济的发展，人们对海产品的需求逐步增多，仅仅依靠传统海洋捕捞已经远远不能满足市场需求，海水鱼类养殖业得到迅猛发展。刺激隐核虫病因其传播速度快、死亡率高、难以防治等特点而对海水养殖业造成巨大危害。而包囊生活史阶段的刺激隐核虫有数层包囊壁，层与层之间有致密物质，包囊外层很难破碎，普通药物难以进入包囊内部，传统方法无法有效杀灭包囊。防治刺激隐核虫病的关键是杀灭刺激隐核虫包囊，防止其发育释放更多的幼虫而重复感染养殖鱼类。如何高效节能环保地杀灭刺激隐核虫包囊受到越来越多的关注。目前海水养殖生产上常采用一些物理和化学方法杀灭刺激隐核虫包囊。物理方法主要有低压紫外线照射、淡水浸泡包囊、轮换养殖等，但效果并不明显，往往不能有效杀灭包囊。化学方法包括向患病养殖池中泼洒硫酸铜、福尔马林、高锰酸钾溶液等，这些方法虽然对包囊有一定的杀灭效果，但无法做到有效完全杀灭，大部分包囊仍然可以继续发育释放幼虫感染宿主鱼类，并且长期过量用药也会存在药物残留、对鱼的毒性、包囊耐药性增强、环境污染等问题。李安兴等使用在养殖池底铺设垫布移除包囊的方法控制治疗刺激隐核虫病(参见中国专利cn105532534a)。如何高效节能环保地杀灭刺激隐核虫包囊受到越来越多的关注。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有海水水产养殖中刺激隐核虫病爆发时期包囊杀灭效果不佳、对环境污染严重等问题，提供可以对刺激隐核虫包囊进行杀灭，防止包囊发育释放更多的幼虫而重复感染养殖鱼类的一种羟基自由基杀灭刺激隐核虫包囊的方法和装置。

一种羟基自由基杀灭刺激隐核虫包囊的装置设有储水池、养殖池、高频高压电源、模块化氧活性碎片发生器、在线氧活性碎片检测器、文丘里气液混溶器、液液混溶器、tro检测仪、电机、自动旋转毛刷、水泵、阀门、气体管路和液体主管路；所述模块化氧活性碎片发生器进气口外接氧气源，模块化氧活性碎片发生器的氧活性碎片出气口依次与在线氧活性碎片检测器、文丘里气液混溶器的吸气口连接；所述储水池出水口与水泵进水口相连，水泵出水口与文丘里气液混溶器进液口相连，文丘里气液混溶器的出液口与液液混溶器进液口相连，液液混溶器出液口依次与tro检测仪、养殖池进水口连接；所述养殖池中间设有由电机控制的自动旋转毛刷；养殖池底出水口外接海水。

所述氧气源与模块化氧活性碎片发生器之间可依次设有氧气阀门、气体流量计；所述在线氧活性碎片检测器与文丘里气液混溶器之间可依次设有含氧活性碎片气体阀门、含氧活性碎片气体流量计；所述储水池与水泵之间可设有主管路液体阀门，水泵与文丘里气液混溶器之间可设有液体流量计；所述养殖池与外接海水之间可设有外排液体阀门；所述tro检测仪与养殖池之间可设置进水主管路取样阀门，养殖池与外接海水之间可设置外排取样阀门。

一种羟基自由基杀灭刺激隐核虫包囊的方法，包括以下步骤：

1)每年夏季7～11月份，水温在25～30℃刺激隐核虫病易爆发时，若养殖鱼类出现摄食减少、用身体摩擦池壁或者池底，体表粘液增多有明显白点、且有部分鱼苗死亡的状况；用显微镜观察死鱼体表出现的白点，发现其为黑色圆形或梨形，即可确认出现刺激隐核虫病；在早晨10：00大量包囊从病鱼身上脱落后，将发病养殖池中病鱼全部捞出到其它无病害干净养殖池中，降低发病养殖池中水位，此时发病养殖池底附着有大量刺激隐核虫包囊；

2)打开模块化氧活性碎片发生器开关，打开氧气阀门通入氧气，启动高频高压电源，使通过模块化氧活性碎片发生器的氧气迅速电离、离解成气态氧活性碎片；打开含氧活性碎片阀门，气态氧活性碎片通过在线氧活性碎片浓度检测器检测其浓度后，进入文丘里气液混溶器；

3)打开水泵和主管路液体阀门，储水池中储存清洁海水经管路由水泵注入文丘里气液混溶器中；所述步骤2)中进入文丘里气液混合溶器的气态氧活性碎片与海水在文丘里气液混溶器和液液混溶器中充分混溶，产生高浓度羟基自由基溶液，经管路通过tro检测仪后进入养殖池中；

4)羟基自由基溶液注入养殖池后，浸泡养殖池池底刺激隐核虫包囊0.5～2.0h，羟基自由基溶液氧化包囊壁薄弱区使其出现孔洞从而进入包囊内部，组成细胞基本结构的物质和功能物质发生不可逆反应，所述不可逆反应包括氨基酸氧化分解、dna链断裂等，使包囊死亡无法进一步发育释放幼虫，剩余羟基自由基分解成o2和h2o；养殖池中间设有由电机控制的自动旋转毛刷，启动后自动旋转清扫池包囊；旋转10min后打开外排液体阀门使养殖池中死亡包囊随海水排出。

在步骤1)中，所述养殖池为类圆柱体开放型水泥池，半径为2m，深度为1.5m，总体积约为20m³。养殖池侧面上方设有进水口，池底为水平光滑池底，在池中央设有由电机控制的自动旋转毛刷，旋转中轴为不锈钢管，距其底部0.13m处有毛刷板，毛刷板为长度为3.8m、宽度为0.3m的聚丙烯材质光滑刷板，布有长度为0.15m尼龙丝材质刷毛；电机启动后，毛刷可沿中轴不锈钢管旋转，转速为10r/min，池壁侧面底部设有排水口。

在步骤2)中，所述高频高压电源的功率为150～300w，氧气进气量为1.0～5.0l/min，氧气经高能电子轰击后被电离、离解，形成气态氧活性碎片，所述气态氧活性碎片主要包括o2⁺、o(¹d)、o2(a¹g)、o2^-、o(³p)和o3等粒子，浓度可达50～300mg/l；所述管路为聚四氟乙烯管。

在步骤3)中，所述海水的流量为10～50l/min，羟基自由基溶液的浓度由水温、氧活性碎片浓度、含氧活性碎片气体的平衡分压和气液体积比来调控，总氧化剂tro浓度在2～30mg/l；储水池为方体封闭式水泥池，总容积约为20m³，所储存海水为经过砂滤等预处理的清洁海水。

在步骤4)中，所述刺激隐核虫包囊在羟基自由基溶液中浸泡0.5～2.0h，通过显微镜镜检等方式确定包囊死亡后，启动自动旋转毛刷开关，旋转10min后，养殖池中死亡包囊随海水排出，所用液体管路可采用经防腐处理的不锈钢管材，经处理后的养殖池可继续养殖鱼类。

本发明在极窄放电间隙利用大气压强电离放电将氧气电离、离解成高浓度氧活性碎片，再通过气液混溶、液液混溶作用高效快速地在1s内生成羟基自由基溶液。羟基自由基溶液作用包囊壁薄弱区使其出现孔洞从而进入包囊内部，组成细胞基本结构的物质和功能物质发生如氨基酸氧化分解、dna链断裂等不可逆反应，使包囊死亡防止其发育释放更多的幼虫而重复感染养殖鱼类，从而达到治理刺激隐核虫病的效果。羟基自由溶液在杀灭刺激隐核虫包囊的同时，可对养殖池内残余有害细菌等微生物进行快速杀灭，防治病虫害的发生。

本发明的羟基自由基杀灭刺激隐核虫包囊的装置中，氧化剂浓度由水温、氧活性碎片浓度、含氧活性碎片气体的平衡分压和气液体积比来调控；根据病害情况和池底附着包囊数量确定羟基自由基溶液的浓度和浸泡时间，浓度为5.0～10.0mg/l的羟基自由基溶液在0.5～2.0h即可高效杀灭刺激隐核虫包囊，使其无法继续发育形成幼虫。

本发明使用基于大气压强电离放电生成的羟基自由基(·oh)杀灭刺激隐核虫包囊的方法，主要用于海水水产养殖杀灭刺激隐核虫包囊方面，使用基于高级氧化技术的羟基自由基(·oh)，·oh是绿色强氧化剂，具有快速、高效、能与生物大分子反应，且反应后生成无污染的h2o和o2，无残余药剂等特性。基于羟基自由基杀灭刺激隐核虫包囊的方法和装置为海水水产养殖防治刺激隐核虫病提供了新的解决途径。

本发明的技术效果和优点是：①将氧气通入到具有极窄放电间隙0.1mm、亚微米al2o3冶贴成薄电介质层的小型化非平衡等离子体源中，实现了大气压强电离放电生成高浓度氧活性粒子；采用模块化阵列式等离子体集成源并任意组合，获得可调控、大产生量的氧活性粒子，协同水射流空化气液混溶技术，获得高浓度羟基自由基溶液，总氧化剂tro浓度在2.0～30.0mg/l；②粘附于养殖池底的刺激隐核虫包囊在浓度为5.0～10.0mg/l的羟基自由基溶液中浸泡0.5～2.0h，可实现刺激隐核虫包囊的完全杀灭，防止其发育释放更多的幼虫而重复感染养殖鱼类；③羟基自由溶液在杀灭刺激隐核虫包囊的同时，可对养殖池进行消毒杀菌，预防病虫害；④利用自动旋转毛刷可彻底清除粘附于养殖池底的已死亡刺激隐核虫包囊，死亡包囊随池内剩余海水直接排放；⑤该发明所述装置实施简单、运营成本低，在高效杀灭刺激隐核虫包囊的同时无药物残留、对鱼无毒性、环境无污染，为海水水产养殖中刺激隐核虫包囊的杀灭提供健康环保高效的装置。

附图说明

图1为本发明所述羟基自由基杀灭刺激隐核虫包囊的装置实施例的结构组成示意图。

图2为本发明实施例的羟基自由基杀灭前后包囊形态变化。在图2中，a、c为对照组包囊形态照片；b、d为tro＝5.27mg/l时包囊形态照片。

具体实施方式

结合附图对本发明作进一步说明。但本发明的保护范围不局限于所述实施例。

参见图1，所述羟基自由基快速杀灭刺激隐核虫包囊的装置，设有储水池1、文丘里气液混溶器5、高频高压电源6、模块化氧活性碎片发生器7、在线氧活性碎片检测器8、液液混溶器9、tro检测仪10、电机11、自动旋转毛刷12和养殖池13。

所述储水池1出水口与水泵31进水口相连，储水池1与水泵31之间设有第1阀门21；水泵31出水口与文丘里气液混溶器5进液口相连，水泵31与文丘里气液混溶器5之间设置第1流量计41；模块化氧活性碎片发生器7进气口接外接氧气源，模块化氧活性碎片发生器7与氧气源之间依次设置第2阀门22和第2流量计42；模块化氧活性碎片发生器7的氧活性碎片出气口依次与在线氧活性碎片检测器8、文丘里气液混溶器5的吸气口连接，在线氧活性碎片检测器8与文丘里气液混溶器5之间依次设置第3阀门23、第3流量计43；文丘里气液混溶器5的出液口与液液混溶器9的进液口相连；液液混溶器9的出液口依次与tro检测仪10、养殖池13进水口连接，tro检测仪10与养殖池13之间设置进水主管路取样阀门24；养殖池13中间设有由电机11控制的自动旋转毛刷12；养殖池13底部出水口外接海水，之间设置外排第6阀门26和外排取样阀门25。

以下给出羟基自由基杀灭刺激隐核虫包囊的方法：

1)每年夏季7～11月份，水温在25～30℃刺激隐核虫病易爆发时，当养殖鱼类出现摄食减少、用身体摩擦池壁或者池底，体表粘液增多有明显白点、且有部分鱼苗死亡的状况；用显微镜观察死鱼体表出现的白点，发现其为黑色圆形或梨形固状，即可确认出现刺激隐核虫病。在早晨10：00大量包囊从病鱼身上脱落后，将发病养殖池13中病鱼全部捞出到其它无病害干净养殖池中，降低发病养殖池13水位，此时发病养殖池13底部附着有大量刺激隐核虫包囊。打开高频高压电源6，使模块化氧活性碎片发生器7外产生激励电压，同时打开阀门22，高纯度氧气通过流量计42进入模块化氧活性碎片发生器7使其进行电离、离解，产生含有氧活性碎片的气体，1/15～1/10含有氧活性碎片的气体进入在线氧活性碎片检测器8来检测氧活性碎片浓度，其余9/10～14/15进入文丘里气液混溶器5。所述高频高压电源的功率为150～300w，氧气的进气量为1.0～5.0l/min；所述氧活性碎片浓度检测器气体流量为0.1～0.5ml/min，所述氧活性碎片浓度为50～300mg/l。

2)打开阀门21和水泵31，使储水池1中储存海水通过流量计41后进入文丘里气液混溶器5；水流量根据待处理刺激隐核虫包囊数量确定，可为10～50l/min；海水和步骤1)中制备的含有氧活性碎片的气体在文丘里气液混溶器5和液液混溶器9中充分混合后生成高浓度羟基自由基溶液，羟基自由基溶液浓度由水温、氧活性碎片浓度、含氧活性碎片气体的平衡分压和气液体积比来调控，经过在线tro检测仪10检测总活性氧化剂浓度后进入养殖池13，总氧化剂tro浓度在2～30mg/l。

3)步骤2)中生成的高浓度羟基自由基溶液注入养殖池13后，注水时间为1h，水流量为10～50l/min，水面高度为0.1～0.5m；羟基自由基溶液浸泡粘附在养殖池13底的刺激隐核虫包囊0.5～2h，使用显微镜镜检方式检查刺激隐核虫包囊死亡情况，若包囊颜色变浅且无明显分裂相即判断为死亡。

4)步骤3)中羟基自由基溶液浸泡刺激隐核虫包囊使其死亡后，打开电机11，使自动旋转毛刷12旋转工作，毛刷沿中轴以10r/min的转速旋转；旋转10min后关闭电机11，打开阀门26使处理完成后已经死亡的包囊随海水直接排入近海海域。

以下给出杀灭刺激隐核虫包囊具体实施例：

羟基自由基溶液杀灭刺激隐核虫包囊的实验。

8月中旬，厦门市小嶝岛某养殖厂真鲷养殖池中出现鱼苗摄食减少、用身体摩擦池壁或池底、体表鳃部粘液增多有明显白点、且有部分鱼苗死亡等状况。其养殖池水温为27～28℃，盐度为25.6‰，ph为7.75，溶解氧为6.78mg/l。通过显微镜检发现病鱼体表粘液内包裹有大量黑色、形状呈圆形或梨形的虫体；且养殖池底部有颗粒硬质物存在，判断其出现刺激隐核虫病。收集池底刺激隐核虫包囊进行杀灭实验，对不同·oh剂量下刺激隐核虫包囊的杀灭情况进行表征。实验所用刺激隐核虫包囊个数为100个，放电功率为200w，通过调节气液混溶比来调节所需羟基自由基溶液浓度。设置四个实验组，分别为对照组和三个不同浓度羟基自由基处理组，处理组浓度为1.32mg/l、2.63mg/l和5.27mg/l。将不同浓度羟基自由基溶液直接通入装有刺激隐核虫包囊的烧杯中，浸泡2h后利用显微镜对羟基自由基杀灭前后刺激隐核虫包囊形态进行观察。结果如图2所示，对照组包囊外壳完整，呈黑色梨形或圆形，且包囊内可观察到明显分裂相；将包囊放置于温度为25.2℃的洁净海水中一段时间发现可孵化释放幼虫。而浓度为5.27mg/l的羟基自由基溶液处理后的刺激隐核虫包囊，其包囊壁大体完整，但包囊颜色明显变浅，且无分裂相存在；将处理后包囊放置于温度为25.2℃的洁净海水中发现包囊无法继续发育释放幼虫。不同浓度羟基自由基溶液对刺激隐核虫包囊的杀灭效果如表1所示。

表1不同浓度羟基自由基溶液对刺激隐核虫包囊的杀灭效果

羟基自由基溶液可氧化包囊壁薄弱区使其出现孔洞从而进入包囊内部，组成细胞基本结构的物质和功能物质发生如氨基酸氧化分解、dna链断裂等不可逆反应，使包囊死亡无法进一步发育释放幼虫，剩余羟基自由基分解成o2和h2o，浓度为5.27mg/l的羟基自由基溶液可完全致死刺激隐核虫包囊。