高錳酸鉀對淡水殼菜的殺滅試驗(yàn)

劉冬梅，王 睿，2，洪 潔，崔福義，陳偉雄，王彩虹，陳朝湘

(1.哈爾濱工業(yè)大學(xué)城市水資源與水環(huán)境國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，150090哈爾濱;2.中持(北京)水務(wù)運(yùn)營有限公司，100192北京;3.廣東省建筑設(shè)計(jì)研究院，518055廣州;4.廣州自來水公司南洲水廠，510300廣州)

淡水殼菜是一種淡水貝類，以濾食水體中的硅藻、原生動(dòng)物和有機(jī)碎屑等為生［1］，在水中靠分泌的足絲附著在其他物體上，其分泌的足絲是一種結(jié)構(gòu)蛋白——足絲粘附蛋白(Mussel Adhesive Proteins)，含有一種特殊的氨基酸——多巴(3，4-l-dihydroxyphenylalanine，DOPA)，由酪氨酸經(jīng)羥化后生成，與足絲較強(qiáng)的粘附性具有直接聯(lián)系［2］，輸水管道中較低流速更利于其繁殖［3］.淡水殼菜已在我國南方的輸水管道內(nèi)大量繁殖，對原水的長距離輸送造成重大影響，增加了輸水的阻力和電耗，同時(shí)惡化水質(zhì)，增大自來水廠處理的難度.淡水殼菜在采樣口及在線監(jiān)測儀器上附著，影響采樣和監(jiān)測儀器的正常工作.目前，國內(nèi)外對于淡水殼菜的主要控制方法有:生物方法，通過在水源地放養(yǎng)能夠捕食淡水殼菜及其幼體的魚類來抑制淡水殼菜的生長繁殖;物理方法，包括增設(shè)預(yù)處理設(shè)施、離水干燥法［4-5］、高溫水浸泡噴淋法［6］、封閉缺氧法［7-10］以及人工或機(jī)械清除法.大部分物理方法操作復(fù)雜，限制因素較多，可行性差;化學(xué)法，主要有足絲溶解法［11］和化學(xué)藥劑殺滅，化學(xué)藥劑包括氯［12］、臭氧、硫酸銅、氧化銅、鉀鹽、石灰和各種殺貝劑等.與物理方法相比，化學(xué)方法對于淡水殼菜的控制具有時(shí)間短、見效快的特點(diǎn)，但受水體安全要求的影響，藥劑選擇及投加量是目前研究的重點(diǎn).

高錳酸鉀是水處理中常用的強(qiáng)氧化劑，能夠去除水中嗅味和色度，同時(shí)達(dá)到除鐵、除錳的效果.在原水管道中投加適量高錳酸鉀，能使氧化作用最大限度地進(jìn)行，達(dá)到殺滅淡水殼菜的效果.本文探討了實(shí)驗(yàn)室條件下高錳酸鉀對于淡水殼菜的殺滅效果，為今后生產(chǎn)上實(shí)施提供參考.

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

定期從取水泵站格柵前的吸水井中刮取成團(tuán)淡水殼菜，將足絲剪斷，靜養(yǎng)在玻璃水槽中24 h后以備試驗(yàn)，利用游標(biāo)卡尺測量殼長，按照殼長大小分成4類:小于10 mm、10～15 mm、15～20 mm、大于20 mm，分別用于實(shí)驗(yàn).

高錳酸鉀采用分析純，用純水配制成需要質(zhì)量濃度，再加入到原水中.

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

在1 L燒杯中分別放入10個(gè)健康的活體淡水殼菜，再分別注入含不同質(zhì)量濃度高錳酸鉀的原水.每隔24 h更換一次原水，保證燒杯內(nèi)的藥劑質(zhì)量濃度和水質(zhì)新鮮.每天觀察并記錄淡水殼菜的死亡情況.每組試驗(yàn)設(shè)置3個(gè)平行試驗(yàn)和1個(gè)對照組.對照組燒杯中只盛裝原水，每24 h更換1次.溫度控制采用恒溫培養(yǎng)箱.

淡水殼菜死亡判斷方法［13］:用鑷子將淡水殼菜從水中取出，對于雙殼已完全彈開顯示出明顯死亡跡象的，則判斷為死亡;對于小開口的，對外界刺激無開閉殼反應(yīng)的，將其放回原水中放置24 h后，若仍無開閉殼反應(yīng)，則判斷已死亡.

2 結(jié)果與討論

2.1 不同質(zhì)量濃度高錳酸鉀的殺滅效果

試驗(yàn)在室溫條件下(15～18℃)進(jìn)行，選取殼長為10～15 mm的淡水殼菜用于試驗(yàn).高錳酸鉀質(zhì)量濃度分別為:0.5、1、1.2、1.5、1.8、2、3、5 mg/L.每天記錄淡水殼菜的死亡情況，以15 d為1個(gè)試驗(yàn)周期，結(jié)果如圖1.

圖1 不同質(zhì)量濃度高錳酸鉀對淡水殼菜的殺滅效果

由圖1可知，對照組在試驗(yàn)期間無個(gè)體死亡.淡水殼菜在0.5 mg/L高錳酸鉀溶液中開殼率較高，能夠分泌足絲附著在杯壁上較好地生存，經(jīng)過15 d并無死亡.當(dāng)接觸1 mg/L以上高錳酸鉀溶液時(shí)淡水殼菜基本不進(jìn)行足絲的分泌，開殼率較低.在1 mg/L溶液中死亡率較低，15 d只有10%個(gè)體死亡;接觸1.2 mg/L以上高錳酸鉀溶液，死亡率明顯增加，并隨高錳酸鉀質(zhì)量濃度增加而增加.在1.2 mg/L高錳酸鉀溶液中，達(dá)到100%死亡需要15 d;在1.5 mg/L高錳酸鉀溶液中，死亡率最快，全部死亡需11 d;質(zhì)量濃度繼續(xù)升高，在1.8 mg/L高錳酸鉀溶液中，死亡速度稍有下降，需要13 d;接觸2 mg/L以上高錳酸鉀便緊閉雙殼，進(jìn)行自我保護(hù)，在前8 d里基本沒有死亡，從第9天開始陸續(xù)死亡，隨著質(zhì)量濃度繼續(xù)增加對死亡速率并無太大影響，均在第15天達(dá)到100%死亡率.

由此可推斷，淡水殼菜在惡劣環(huán)境中具有閉殼自我保護(hù)的能力，閉殼可達(dá)1周左右，此后，待自身營養(yǎng)物質(zhì)消耗殆盡，不得不開殼接觸高質(zhì)量濃度氧化劑，逐漸死亡.此時(shí)，增加藥劑質(zhì)量濃度并不能加速死亡.死亡速率應(yīng)與淡水殼菜的閉殼保護(hù)時(shí)間有較大關(guān)系，與藥劑質(zhì)量濃度關(guān)系不大.高質(zhì)量濃度下后期死亡速率較快，但結(jié)合前期投藥時(shí)間，經(jīng)濟(jì)上并不可取，而且淡水殼菜集中死亡會(huì)使水中溶解氧迅速降低，惡化水質(zhì).因此，實(shí)際操作中沒有必要投入較高質(zhì)量濃度高錳酸鉀，質(zhì)量濃度選在1.2～1.8 mg/L，既達(dá)到很好的效果，又節(jié)約了藥劑成本.

2.2 溫度的影響

將含有相同質(zhì)量濃度(0、1、1.5、1.8、2 mg/L)高錳酸鉀溶液的燒杯分別至于25、30℃培養(yǎng)箱中，其他條件與室溫試驗(yàn)條件相同，考察溫度對殺滅效果的影響，結(jié)果如圖2，3.

圖2 25 ℃時(shí)高錳酸鉀對淡水殼菜的殺滅效果

圖3 30 ℃時(shí)高錳酸鉀對淡水殼菜的殺滅效果

隨著溫度的升高，開殼率明顯升高.室溫條件下，在1 mg/L高錳酸鉀中，淡水殼菜處于閉殼狀態(tài)，當(dāng)溫度逐漸升高，在1 mg/L中仍能開殼吸取養(yǎng)分.同時(shí)，溫度升高，殺滅效果也明顯提高.在25℃條件下，對照組在15 d里仍無死亡，在1 mg/L高錳酸鉀中，第15天死亡率達(dá)60%.在1.5、1.8、2 mg/L高錳酸鉀中完全死亡分別需要6、8、7 d.在30℃中對照組死亡率增加，第15天達(dá)20%，同時(shí)，試驗(yàn)組的死亡速率也明顯加快，在1 mg/L高錳酸鉀中，第15天死亡率達(dá)70%.在1.5、1.8、2 mg/L高錳酸鉀中完全死亡分別需要3、6、4 d.

由此可見，溫度的升高有利于藥劑對淡水殼菜的殺滅作用，高溫條件下淡水殼菜的代謝作用增強(qiáng)，因而，藥劑對其完全殺滅需要的時(shí)間也明顯縮短.30℃的高溫不利于淡水殼菜的生存，在該溫度下殺滅效果也最好.

2.3 殼長的影響

不同殼長的淡水殼菜對藥劑的忍耐力不同，因而殺滅效果也不同.將4組不同殼長的淡水殼菜分別放入1.5 mg/L高錳酸鉀溶液中，殼長分別為:小于10 mm，10～15 mm，15～20 mm，大于20 mm.每天對淡水殼菜的死亡情況進(jìn)行觀察記錄.結(jié)果表明:不同殼長的淡水殼菜對藥劑的忍耐力不同，完全殺滅4組淡水殼菜，需要時(shí)間分別為:8、11、12、9 d.殼長小于10 mm和大于20 mm的淡水殼菜對藥劑的忍耐能力較弱，而處于中間殼長的忍耐力較強(qiáng)，如圖4所示.

圖4 不同殼長淡水殼菜對藥劑的忍耐力

淡水殼菜一般繁殖季節(jié)為2～9月，最佳繁殖時(shí)期是3～7月［14］.幼體對于食物和環(huán)境的耐受力較弱［15］，實(shí)際生產(chǎn)中可在淡水殼菜繁殖旺盛的季節(jié)投藥，對大量幼蟲和稚貝進(jìn)行殺滅，既能節(jié)約藥劑投加量，又能減少投藥時(shí)間，起到事半功倍的效果.

3 結(jié)論

1)高錳酸鉀對淡水殼菜具有較好的殺滅作用，1.5 mg/L時(shí)殺滅效果最好，室溫下需要11 d;接觸2 mg/L以上高錳酸鉀便緊閉雙殼，進(jìn)行自我保護(hù)，隨著質(zhì)量濃度繼續(xù)增加對死亡速率并無太大影響.實(shí)際操作中投加高錳酸鉀質(zhì)量濃度在1.2～1.8 mg/L時(shí)較為經(jīng)濟(jì)，且能達(dá)到很好的效果.

2)隨著溫度的升高，淡水殼菜的代謝增強(qiáng)，開殼率升高，死亡速率也明顯提高.在炎熱的夏季，投加適量高錳酸鉀可較好地去除管道中淡水殼菜.

3)不同殼長的淡水殼菜對藥劑的忍耐力不同，殼長小于10 mm和大于20 mm的對藥劑的忍耐力稍弱，而處于中間殼長的忍耐力較強(qiáng).選擇在淡水殼菜大量繁殖季節(jié)投藥，既能節(jié)約藥劑投加量，又能縮短投加時(shí)間，且能達(dá)到較好的效果.

［1］MOLINA F R，DEVERCELLI M.Zooplanktophagy in the natural diet and selectivity of the invasive mollusk Limnoperna fortunei［J］.Biol Invasions，2010，12:1647-1659.

［2］李楠楠，石戈.厚殼貽貝Mytilus coruscus足絲盤及足絲的多巴分析［J］.中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報(bào)，2011，27(2):148-153.

［3］OLIVEIRA M D，CALHEIROS D F.Abiotic factors controlling the establishment and abundance of the inva-sive golden mussel Limnoperna fortunei［J］.Biol Invasions，2011，13:717-729.

［4］MONTALTOL L，DRAGO de I E.Tolerance to desiccation of an invasive mussel，Limnoperna fortunei(Dunker，1857)(Bivalvia，Mytilidae)，under experimental conditions［J］.Hydrobiologia，2003，498:161-167.

［5］DARRIGRAN G A，MARONAS M E，COLAUTTI D C，et al．Air exposure as a control mechanism for the golden mussel，Limnoperna fortunei，(Bivalvia:Mytilidae)［J］.Journal of Freshwater Ecology，2004，19(3):461-464.

［6］羅鳳明.深圳市供水系統(tǒng)中淡水殼菜的生物學(xué)及其防治技術(shù)［D］.南昌:南昌大學(xué)，2006:8-9.

［7］劉麗君，尤作亮，羅鳳明，等.封閉缺氧法殺滅和去除管道中的淡水殼菜研究［J］.中國給水排水，2006，22(3):40-43.

［8］VILLELA I V，OLIVEIRA de I M.Assessment of environmental stress by the micronucleus and comet assays on Limnoperna fortunei exposed to Guaíba hydrographic region samples(Brazil)under laboratory conditions［J］.Mutation Research，2007，628:76-86.

［9］NAKANO D，KOBAYASHI T，SAKAGUCHI I.Differences in larval dynamics of golden mussel Limnoperna fortunei between dam reservoirs with and without an aeration system［J］.Landscape Ecol Eng，2010，6:53-60.

［10］MáRCIA D，OLIVEIRA S K，HAMILTON D F，et al．Oxygen depletion events control the invasive golden mussel(limnoperna fortunei)in a tropical floodplain［J］.Wetlands，2010，30:705-716.

［11］羅鳳明，劉麗君，尤作亮，等.原水管道中淡水殼菜足絲溶解性能研究［J］.給水排水，2006，32(3):29-32.

［12］劉麗君，張金松，羅鳳明，等.淡水殼菜在含氯水中的開閉殼行為與殺滅效果分析［J］.中國給水排水，2007，23(7):20-22.

［13］WALLIS R L.Thermal tolerance of mytilus edulis of Eastern Australia［J］.Marine Biology，1975，30:183-191.

［14］羅鳳明，張重祉，胡向萍.淡水殼菜在深圳市原水管道中的繁殖規(guī)律［J］.科技經(jīng)濟(jì)市場，2009，3:109-110.

［15］BOLTOVSKOY D.Environmental modulation of reproductive activity of the invasive mussel Limnoperna fortunei:implications for antifouling strategiesaec［J］.Austral Ecology，2009，34:719-730.