养殖水体消毒用哪种药物好？陈昌福从化学反应原理上说明白了

文/华中农业大学陈昌福，武汉科研时代生物技术有限公司 周鑫军

正文/4587字

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陈昌福有话说

我们于本月24日在“农财宝典·大国渔业”微信公众号上发布了题为“”一文后，几乎是文章在正式发布的同时，我们就陆续接到一些来自读者的信息，有不少读者发送来的信息大意就是“二氧化氯的刺激性太大，尤其是对于已经患病水产养殖动物使用后，会导致更大的死亡量发生，千万不能用二氧化氯治疗患病水产养殖动物！应该用聚维酮碘等刺激性小的消毒剂......”

还是为了帮助广大的水产养殖业者正确地选择水产用消毒剂，这篇小文章简要地介绍了属于不同类别的三种水产用消毒剂的杀菌机制，以及在对水产养殖水体消毒过程中产生副产物的种类与剂量等资料，最后提出的建议是，水产养殖业者应该根据用量少、对致病性病毒、细菌、真菌和原生动物的杀灭效果好、致病生物不会对消毒剂产生耐药性、消毒过程中无有害物质生成、消毒后在环境和水产动、植物体内不会有有毒有害物质残留等要求，选用适宜的水产用消毒剂。

三种常用消毒剂杀菌机制与

副产物对养殖水体影响

摘要：本文内容是在陈述二氧化氯（ClO2）、三氯异氰尿酸（TCCA）和聚维酮碘（PVP-I）等3种常用水产用消毒剂的杀菌机制，及其消毒过程中产生副产物对水产养殖水体水质影响的状况。旨在帮助水产养殖业者根据水产用消毒剂在水产养殖过程中消毒作用的特殊需求，以及不同种类水产用消毒剂在消毒过程中产生的副产物类型与特性等，提出了正确地选用水产用消毒剂的建议。

关键词：二氧化氯；三氯异氰尿酸；聚维酮碘；杀菌机制；副产物

有过从事水产养殖业经历的人员都知道，是需要经常采用水产用消毒剂进行所谓“四消（池塘消毒、水体消毒、工具消毒和苗种消毒）”养殖日常管理的。水产养殖业者使用水产用消毒剂的目的，就是希望杀灭养殖水体中的致病性微生物，以及调节养殖水体中的微生态结构，为水产养殖动物创造安全、适宜的栖息环境。

为了确保消毒效果以及避免水产用消毒剂及其副产物，对水产养殖环境造成的药物污染等问题，在水产养殖过程中使用的水产用消毒剂，需要符合用量少、对致病性病毒、细菌、真菌和原生动物的杀灭效果好、致病生物不会对药物产生耐药性、消毒过程中无有害物质生成、消毒后在环境和水产动、植物体内不会有有毒有害物质残留等要求。

本文内容是在陈述二氧化氯（chlorine dioxide，ClO2）、三氯异氰尿酸（trichloroisocyanuric acid，TCCA）和聚维酮碘（povidone-iodine，PVP-I）等水产用消毒剂的杀菌机制，及其消毒过程中产生的副产物对养殖水体水质的影响等，旨在帮助水产养殖业者在选用水产用消毒剂时，能根据各种水产用消毒剂特性正确地选用水产用消毒剂。

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3种水产用消毒剂的杀菌机制

1.1 ClO₂的杀菌机制

ClO₂属于强氧化剂，通过氧化消毒（oxidative disinfection）的作用杀灭细菌、病毒和真菌的细胞膜成分（如脂质和蛋白质），破坏其完整性，导致其细胞内容物泄漏，最终导致细胞死亡。具体作用机制如下。

（1）破坏蛋白质和酶。ClO₂能氧化微生物中的蛋白质和酶，特别是含硫氨基酸（如半胱氨酸和蛋氨酸），改变其化学结构，使其蛋白质和酶失活，影响细胞的代谢和功能。

（2）干扰核酸。ClO₂还能与微生物的DNA和RNA反应，导致核酸断裂，阻碍复制和转录，抑制微生物的繁殖。

（3）穿透生物膜。ClO₂能够穿透生物膜，直接作用于被保护的微生物，有效清除顽固的细菌群体。

（4）广谱杀菌。ClO₂对多种微生物（如细菌、病毒、真菌和贾第虫等）均有高效杀灭作用，且不易产生抗药性。

因此，ClO₂现已广泛地用于水处理、食品加工、医疗消毒和公共卫生等诸多领域。

1.2 TCCA的杀菌机制

TCCA属于氯制剂，通过氯化消毒（chlorine disinfection）的作用，杀灭细菌菌和病毒等，消毒作用主要通过以下步骤实现。

（1）水解反应。TCCA在水中溶解后，会逐步水解生成次氯酸（HOCl）和异氰尿酸（C3H3N3O3）。

（2）释放次氯酸。次氯酸（HOCl）是主要的杀菌成分，具有强氧化性，能够破坏微生物的细胞结构。

（3）氧化作用。次氯酸通过氧化作用破坏微生物的细胞膜、蛋白质和核酸，导致其死亡。它能够氧化细胞膜上的脂质和蛋白质，破坏其完整性，并氧化细胞内的酶和遗传物质，抑制代谢和繁殖。

（4）持续杀菌。异氰尿酸能够稳定次氯酸，减缓其分解，从而延长杀菌效果。

总之，TCCA通过水解生成次氯酸，利用其强氧化性破坏微生物的细胞结构，达到杀菌目的，同时异氰尿酸的存在使杀菌作用会更为持久。

1.3 PVP-I的杀菌机制

PVP-I属于碘制剂，杀菌机制属于卤化消毒（halogenation disinfection）作用，主要依赖于其活性成分碘（I2）的释放和作用。以下是其杀菌的具体步骤与机制。

（1）碘的释放。聚维酮碘是碘与聚乙烯吡咯烷酮（PVP）的复合物，当接触水或体液时，会缓慢释放游离碘。进行碘化消毒（iodination disinfection）的反应式主要涉及碘与微生物的作用，具体反应过程如下。

碘与水的反应：I2+H2O→HOI+HI，即碘与水反应生成次碘酸（HOI）和碘化氢（HI）。

次碘酸的作用：HOI→H++OI−，次碘酸在水中解离成氢离子（H+）和次碘酸根离子（OI−）。

（2）碘的氧化作用。游离碘具有强氧化性，能够破坏病原体的细胞膜、蛋白质和核酸，导致其结构损伤和功能丧失。

（3）蛋白质变性。碘与病原体蛋白质中的巯基（-SH）和氨基（-NH2）等基团结合，使其变性失活，影响酶的活性，干扰细胞代谢。

（4）核酸损伤。碘还能与DNA和RNA反应，导致核酸断裂或交联，阻止其复制和转录，抑制病原体增殖。

（5）广谱杀菌。聚维酮碘对细菌、病毒、真菌和原虫等多种病原体均有杀灭作用，且不易产生耐药性。

总之，聚维酮碘通过释放游离碘，利用其氧化作用破坏病原体的细胞结构、蛋白质和核酸，从而实现广谱杀菌。

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3种消毒剂消毒过程种的副产物

将上述3种水产用消毒剂用于水产养殖水体中消毒时，因为水产养殖水体中存在物质是非常复杂的，尤其是由投喂水产养殖动而未被摄食掉的残饵，以及水产养殖动物排泄的大量粪尿等形成的大量有机物，在水产养殖水体中的积累量是很大的。当采用水产用消毒剂对养殖水体消毒时，水产养殖水体中的这些有机物，对各种消毒剂的正常消毒反应是会产生不同程度影响的。

2.1 ClO₂在消毒过程中产生的副产物

ClO₂在在水体中分解或与还原性物质反应时生成氯酸盐（ClO₃⁻），在还原时形成亚氯酸盐（ClO₂⁻）和还原后的最终产物氯化物（Cl⁻）。

ClO₂与养殖水体中的有机物反应时，也可能生成三卤甲烷（trihalomethane，THMs）和卤乙酸（haloacetic acid，HAAs）等，但是，其生成量通常会大幅度地低于氯制剂。

ClO₂作为养殖水体消毒剂适用时，在水体中发生的化学反应会收到养殖水体中存在物质的影响。首先，是养殖水体的pH，会直接影响到ClO₂在消毒过程中的稳定性和产生副产物种类。其次，是水体中有机物的浓度，当养殖水体中有机物含量高时，有机卤代物生成量就可能增加。其三，是消毒过程的反应时间，总体趋势是时间越长，副产物的积累就越多。

为了避免ClO₂在水产养殖水体中消毒产生过多的副产物，首先需要优化适用消毒剂的用量，根据对养殖水体消毒需求精确控制ClO₂用量。其次，要保持活化ClO₂制剂用水呈酸性状态，在适宜pH范围内操作，可以大幅度地减少副产物的生成。让ClO₂制剂在酸性条件下充分转化为ClO₂气体后，再将活化后的水溶液泼洒在养殖水体中消毒。尤其是不要将ClO₂泡腾片直接抛撒在水产养殖水体中实施所谓的水体消毒。其三，如果能采用过滤设备，将水产养殖水体中过多的有机物清除掉以后，再采用ClO₂消毒水产养殖水体，就可以有效地提高ClO₂消毒效果，并降低和避免副产物的形成。

2.2 TCCA在消毒过程中产生的副产物

将TCCA应用在水处理、水产养殖过程中消毒等领域应用时，TCCA在分解或反应过程中可能产生以下的副产物。

TCCA分解时的主要中间产物为氰尿酸，进一步分解为二氧化碳（CO₂）和氮气（N₂）。TCCA释放的氯离子（Cl⁻）可能与水中的金属离子形成氯化物。TCCA释放的氯与氨或胺类反应，生成一氯胺（NH₂Cl）、二氯胺（NHCl₂）和三氯胺（NCl3）。

将TCCA用于水产养殖水体消毒时，与养殖水体中的有机物反应，可能生成氯仿（chloroform，CHCl₃）、溴仿（bromoform，CHBr₃）等THMs。与有机物反应还可能生成二氯乙酸（dichloroacetic acid，C₂H₂Cl₂O₂）、三氯乙酸（trichloroacetic acid，C₂HCl₃O₂）等卤代乙酸（haloacetic acid，C₂H₃O₂X，“X”代表氟、氯、溴、碘）。

这些副产物的种类和浓度受水产养殖水体的水质、pH、温度和有机物含量等因素影响，需在使用TCCA时进行监测和控制，以确保安全和环保。

2.3 PVP-I在消毒过程中产生的副产物

在水产养殖消毒过程中，PVP-I可能会产生一些副产物，主要包括如下几种物质。

PVP-I分解时释放的碘分子会与水反应生成碘离子（I⁻），虽然低浓度下相对安全，但是，高浓度可能对水产养殖环境和人体造成伤害。

在水体中有机物浓度高的情况下，PVP-I与有机物反应可能生成碘仿（iodoform，CHI₃），是具有刺激性气味和潜在毒性的，可能对皮肤和黏膜产生刺激。

PVP-I与有机物反应可能形成其他有机卤化物，部分化合物具有毒性和环境持久性，也可能对人体健康和环境构成威胁。

为了减少PVP-I消毒过程中副产物的生成，应严格控制PVP-I的使用浓度、时间和环境条件，并采取适当的防护措施。

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建议

通过对上述3种水产用消毒剂的杀菌机制，以及在水产养殖水体消毒过程中产生副产物的种类介绍，对照水产养殖过程中使用水产用消毒剂的要求，无论从3种水产用消毒剂的性价比，还是从减少水产养殖环境污染的角度出发，选择ClO₂作为水产用消毒剂都是比较适宜的，尤其是采用全池泼洒给药方法实施养殖池水消毒时，较其他种类的水产用消毒剂不可比拟的优势。

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作者：华中农业大学陈昌福；武汉科研时代生物技术有限公司周鑫军。

编辑：郑燕云

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