納米技術在水產養殖工程中的應用研究

王玉軍

【摘? ?要】 納米技術是在納米尺度基礎上研究物質的特性及相互作用，納米為毫微米，既十億分之一米，利用納米特性可解決實際生產中的多種問題。納米技術在水產養殖工程中應用正處于初級階段，和發達國家還存在明顯差異，故文章對納米技術在水產養殖工程中的應用詳細分析，旨在為實際水產養殖開展提供理論參考。

【關鍵詞】 納米技術;水產養殖;工程;特性;處理

中圖分類號：S96? ? ? ? ? ? ? ?文獻識別碼：A? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：2096-1073（2020）01-0115-116

納米技術目前在水產領域應用不多，但是就納米技術近年來的高速發展而言，很可能對傳統水產養殖技術造成巨大改變及提高，簡化養殖中凈水工藝及裝備，減少成本、減少能源消耗。就已經發展成熟的部分納米技術而言，其在水產養殖應用體現在凈水材料、納米飼料、納米抗菌劑、納米診斷技術等。

1? 納米凈水材料

納米凈水材料包含凈水劑、納米過濾器。

凈水劑將納米材料以專業方式融入水處理劑，由于納米材料本身表面的巨大比（球形顆粒表面積與直徑平方成正比，體積與直徑立方成正比），表面活性好，結構特殊，可改變凈化藥物分子理化性能，增加凈水絮凝劑效果，減少水處理劑量，也能達到良好的凈化效果。使用此方式，其凈化時間短、投入成本低，具有推廣價值。一般水產養殖采用氯氣對水產養殖有效處理，抑制水中細菌及病毒。但是采用氯氣殺菌后，會形成大量含氯有機物，這種有機物可能會引發癌癥。因此，可以采用納米過濾器對細菌有效處理，避免含氯有機物引發癌癥。對納米過濾器分析，其過濾器的水處理濾膜本身為多孔結構，且孔洞較小，直徑僅僅為1納米，水中的水分子及礦物質元素不受影響，但是細菌、病毒、農藥及有機物均

無法通過，確保水質高效凈化。此外，納米薄膜對鈣有親和性，過濾后水呈現軟水，后用于鍋爐用水不易出現結垢，也可將薄膜用于污水凈化。

納米TiO2光催化氧化技術介紹：納米TiO2光催化氧化技術應用前景廣闊，其自身能耗較低，操作簡單，無二次污染，水中臭氧無法氧化的有機物都能有效降解。若水產養殖中，一些有機污染物濃度較高的，可采用納米TiO2光催化氧化技術有效過濾凈化。例如，水中六氯苯、四氯化碳、三氯甲烷等都屬于頑固性有機污染物，而通過納米TiO2光催化氧化技術，高效光催化，在水產養殖中具有良好發展前景。

2? 納米飼料及飼料添加劑

水產養殖中魚蝦腸胃較短，對常規飼料中營養物質的吸收較差。但是，若將飼料中難溶消化道的成分納米化處理，可便于成分被魚蝦吸收，提高生物利用率。

可在飼料中融入納米無機抗菌劑，避免魚由于攝入水中抗生素，易出現嚴重殘毒，破壞魚蝦體質。通過采用納米技術，有利于提高魚蝦質量，生產綠色水產品。通過納米飼料及飼料添加劑，對飼料進一步處理，降低飼料顆粒，使飼料更容易在魚蝦消化道中停留，促進水產動物更快生長。

3? 納米藥物及診斷技術

藥物吸收受藥物實際停留位置及溶出速度有直接影響，通過納米技術可減小藥物粒徑，增大暴露表面積，促進藥物溶解，提高藥物吸收率。藥物大分子轉化為納米小顆粒分子，可穿透組織間隙，透過魚蝦毛細血管，迅速發揮藥物作用。水產養殖中動物疾病種類較多，且對動物危害較大，需快速診治。納米技術支持下有一種生物芯片，這種生物芯片是在較小幾何尺寸表面，裝配多種納米尺寸生物活性物質，以微量采樣檢測并研究不同生物細胞及生物分子，了解魚蝦DNA特性，掌握其規律。生物芯片包含細胞、蛋白質、基因芯片等，其自身可集成、并行、快速檢測，為動物疾病迅速檢測打下基礎。例如，納米探針為可探測單個活細胞的傳感器，其探頭尺寸為納米級，插入活細胞，可了解基因表達及靶細胞蛋白生成，為針對用藥奠定基礎。

4? 納米基因工程

納米生物學是在納米技術尺度基礎上，認識生物大分子精細結構及功能，按照實際需求，裁剪嫁接夠，和具有特殊功能生物大分子結合，形成納米技術，有效控制基因工程，按照市場需求生產更多個性化生物產品，改變水產養殖的現狀。通過納米基因工程，也可以增加觀賞魚種類及食用魚類。

魚肉富含蛋白質，可補充人體所需蛋白質。因此，水產養殖中始終分析生長速度快、喂食少、抗逆性強的養殖對象。而納米基因工程為進一步實現該目標提供技術支持，采用納米載體，在介導基因專業上表現出多方面優勢：（1）納米材料不屬生物材料，無免疫原性，不存在機體免疫反應。（2）納米載體不同于病毒載體，其不具有遺傳毒性及細胞毒性，不存在細胞轉化及細胞死亡。（3）納米載體其結構及表面電荷，其本身基因轉移效率高。（4）此外，以納米載體支持的先進技術可介導外源基因宿主，將DNA及染色體優化處理，開展科學的基因工程。（5）采用納米技術可有阿虎轉導基因，從而減少機體血漿、組織細胞補體及不同酶對水產養殖中魚蝦的影響。合理應用納米技術，以基因傳導進入靶細胞，發揮其最大化價值。

新時期伴隨人們逐漸加深對納米的認識，對現代化技術的熟練掌握，未來納米技術將在水產養殖有更好的應用。

5? 無機納米抗菌材料分析

納米TiO2、SiO2、銀系納米復合粉等都屬于無機納米抗菌材料，無機納米抗菌材料具有傳統抗菌劑所達不到的抗菌效果，其綜合抗菌效果在有機、天然抗菌劑之上。其中，納米TiO2為光催化的反應，導致有機物分解，起到抵抗病菌作用。在陽光照射下，原本粒子中價帶電子受紫外線影響被激發躍遷到導帶，形成光生電子孔穴對，受環境電荷層電場影響，發生分離。粒子光催化對病菌有兩方面影響：一方面，其光生電子及光生孔穴及細胞膜、細胞內組分反應，會導致細胞死亡，起到殺菌作用;另一方面，光生電子、光生孔穴將和水、空氣發生氧反應，生成O2、HO2、H2O2等，O2、HO2、H2O2等氧化能力較強，可對細胞內組分發生生化反應，導致細胞死亡，起到殺菌租用。但是，近年來的研究發現，光催化作用的粒子還可以有效分解毒素，具有極高安全性，且效果持續時間長。

采用無機納米抗菌材料的塑料用于建設水產養殖場所，以此為輸送管道、容器，則無需臭氧、紫外線、超聲波等殺菌設備支持，可起到同等殺菌效果，也無需采用藥物殺菌。若大型水產養殖中在容器、池壁噴涂無機納米抗菌材料，并以此材料設置水泵、省去活性炭、去氯器等設備，有效降低養殖成本。

同時，也可以在合成纖維樹脂中融入納米SiO2、納米ZnO復配粉體材料，經特殊處理后，可用作養殖殺菌、防霉、防臭等作用，制作該網片用作網箱，還可以有效避免菌藻等滋生。納米SiO2復合粉體其利用納米技術，在納米材料基礎上以離子交換方式制作抗菌劑，該抗菌劑安全性突出，其抗菌效果、抗菌時間等均優于傳統銀系無機抗菌劑。納米SiO2復合粉體的抗菌原理是在納米粉中緩釋溶出銀離子，逐漸擴散到水產養殖中的微生物細胞中，破壞細胞蛋白質結構，造成細胞代謝障礙。

6? 結束語

綜上所述，納米技術是新時期科技前沿技術，伴隨納米技術不斷成熟，其在水產養殖中應用前景廣闊，將對水產養殖行業造成巨大改變。但是，在應用納米技術的過程中，需注意切勿盲目重視納米技術的優勢，嚴禁隨意借用“納米”概念推廣產品。納米技術有利也有弊，其可能會成為對環境的二次污染物，其納米粒子、納米產品可能存在尚未發現的污染物，要謹慎使用。在納米技術應用中，要做好其在水產養殖中的基礎開發研究，多方探討納米技術的實際應用原理、方式，了解其在水產養殖中應用可能存在的風險，為水產養殖發展打下堅實基礎。

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（編輯：李丹）