化學藥劑對淡水殼菜的滅殺研究

李 榮， 賈霞珍， 胡建坤， 蘇 曉， 馬 凱

(1.天津水務集團有限公司，天津300042；2.天津市自來水集團有限公司，天津300040)

淡水殼菜是一種淡水貽貝，學名沼蛤，殼質堅硬，以鰓被動濾食水中有機碎屑、細菌、藻類(綠藻、裸藻)及原生動物[1]，繁殖能力和生命力極強，在水中靠分泌的足絲緊緊固著在硬物表面并彼此牽連成網絡盤狀結構，形成非常稠密、層層堆疊的群體[2]，屬于南方地區比較常見的典型入侵性底棲動物[3]。淡水殼菜一旦入侵原水供水系統，在適宜的條件下會大量生長、繁殖、附著，密度可高達10 000～100 000個/m2，同時對附著表面產生污損、腐蝕[4]，減小過流面積，造成管道輸水能力降低，電耗增加[5]。淡水殼菜進入水廠，一般會粘附在管路、接縫、閥門、泵體及設施構筑物上，會造成機泵停轉、水廠格柵堵塞等問題[6]，影響輸水管線正常運行和水廠正常生產，嚴重時甚至會引起供水安全事故。

天津市自來水供水系統在使用長江水原水前，從未發現過淡水殼菜。使用長江水原水后，2017年夏天在某水廠出現了淡水殼菜堵塞管道的情況，導致脈沖澄清池無法正常運行；2018年底在天津某水庫吸水池發現了大量淡水殼菜，說明淡水殼菜是外來物種，且很大程度上來自長江水[7]。淡水殼菜的卵夾帶在水中，一旦條件適合，立馬生長繁殖，給水廠的穩定運行帶來隱患。淡水殼菜代謝還會導致水中氨氮含量升高并產生嗅味物質，引起水廠氯投加量的增大和工藝參數的改變，給生產運行帶來不穩定因素和安全隱患，開展淡水殼菜的防治就顯得非常必要和重要。

化學藥劑對于淡水殼菜的滅殺具有時間短、見效快的特點，但受水體安全的要求，藥劑種類的選擇和投加量的確定是重點研究內容。為此，筆者分別考察了次氯酸鈉、氯胺和高錳酸鉀這3種藥劑對淡水殼菜的滅殺效果，以期為實際水體滅殺淡水殼菜提供參考。

1 試驗材料與方法

1.1 試驗材料

淡水殼菜：實驗所用的淡水殼菜取自天津某水庫出水口格柵上，選取成團生長的活體，裝入盛有原水的5 L塑料桶中并帶回實驗室。用流動的原水稀疏地靜養在有機玻璃水槽中2 d后，進行滅殺實驗。

次氯酸鈉、硫酸銨和高錳酸鉀均為分析純，用純水配置成需要的質量濃度，通過蠕動泵加入到盛有淡水殼菜和原水的裝置中。

1.2 實驗裝置與方法

實驗裝置是一套流水培養裝置，包括1個容積為7 L且有進、出水口和加藥口的有機玻璃容器以及1個4 L的棕色玻璃儲藥瓶，兩者之間用軟管加蠕動泵連接，裝置進、出水和藥劑流速可調節，如圖1所示。

圖1 實驗裝置示意Fig.1 Schematic diagram of experimental device

選取100個殼長為10～15 mm的健康活體淡水殼菜(成貝期)放入該裝置中，通入原水。通過調節進出水流速穩定控制裝置中水量為5 L，根據設定的藥劑濃度，確定藥劑的配置濃度和投加流量。同時，設置對照組，對照組裝置中只進出原水，不加藥。實驗在夏季開展，水溫在25～27 ℃。

每天觀察并記錄實驗組和對照組淡水殼菜的死亡情況，不定時測定水中藥劑的濃度，保證其在預定的濃度范圍內。

淡水殼菜死亡判斷方法[8]：雙殼已完全彈開顯示出有明顯死亡跡象的，則判斷為死亡；對于開小口的，用解剖針等較尖銳的東西刺激開殼處，如果沒有反應，將其放回原水中放置24 h后仍無閉殼反應的，則判斷為死亡。

2 結果與分析

2.1 次氯酸鈉對淡水殼菜的滅殺效果

調整進水流量和加藥量，控制水中次氯酸鈉的質量濃度分別為1～2、2～3和6～8 mg/L，每天記錄淡水殼菜的死亡情況，淡水殼菜的死亡率達到90%以上時，停止實驗，結果如圖2所示。

圖2 次氯酸鈉對淡水殼菜的滅殺效果Fig.2 Inactivation effect of sodium hypochlorite on Limnoperna fortunei

由圖2可知，對照組在試驗期間只有1～2個死亡個體，死亡率極低。水中次氯酸鈉含量為1～2 mg/L時，淡水殼菜在第2 d開始死亡，第3 d死亡率為60%，之后死亡速率開始降低，直到第8 d達到91%；次氯酸鈉濃度在2～3 mg/L時，淡水殼菜第2 d開始死亡，前期死亡率較低，第3 d才達到20%，之后開始增加，到第5 d為80%，到第8 d達到96%；次氯酸鈉濃度在6～8 mg/L時，淡水殼菜第3 d開始死亡，死亡速率變化平緩，直到第8 d達到93%。

淡水殼菜的死亡率并沒有呈現出隨著藥劑濃度增大而升高的變化，這和淡水殼菜在惡劣環境中具有閉殼保護的行為有關[9]。在水中次氯酸鈉濃度較低時，刺激性較小，尚未引起淡水殼菜的閉殼，而淡水殼菜卻受到了次氯酸鈉的傷害，因此前期死亡率較高。這與劉麗君等[9]的研究結果類似，即淡水殼菜在低濃度(0.5 mg/L)含氯水體中，閉殼的耐受極限為3 d，超過該時間其將被迫打開雙殼補充養分。水中次氯酸鈉濃度的增加會引起淡水殼菜的閉殼保護，但它自身需要呼吸和攝取營養，當自身營養物質消耗殆盡而不得不開殼時，就會接觸到次氯酸鈉，導致后期的死亡率升高。當水中的次氯酸鈉濃度較高時，淡水殼菜從接觸開始開啟閉殼保護，只要呼吸就會受到次氯酸鈉的傷害，因此，此時淡水殼菜的死亡率變化平緩，達到相等死亡率的時間與低濃度次氯酸鈉時相同。這說明，淡水殼菜的死亡率與藥劑的濃度關系不大，而與淡水殼菜的閉殼保護時間有關。

2.2 氯胺對淡水殼菜的滅殺效果

次氯酸鈉和硫酸銨的質量比為4 ∶1，配置成一定濃度的氯胺溶液，通過控制加藥量使水中總氯濃度分別為1～1.4和1.5～2.0 mg/L，每天記錄淡水殼菜的死亡情況，淡水殼菜的死亡率達到90%以上時停止實驗，結果如圖3所示。

圖3 氯胺對淡水殼菜的滅殺效果Fig.3 Inactivation effect of chloramines on Limnoperna fortunei

由圖3可知，對照組在試驗期間只有1～2個死亡個體，死亡率極低。總氯含量為1～1.4 mg/L時，淡水殼菜第2 d開始死亡，第3 d死亡率為65%，第5 d死亡率可達98%。總氯含量為1.5～2.0 mg/L時，淡水殼菜第2 d開始死亡，第3，5和7 d的死亡率分別為35%，78%和99%。可見，水中低濃度的氯胺對淡水殼菜沒有太大的刺激，淡水殼菜開殼活動(實驗期間觀察)，但該濃度的氯胺氧化性強，對淡水殼菜有較大的殺傷力[10]，在實驗的第5 d就達到98%的死亡率。提高氯胺濃度，淡水殼菜的同期死亡率反而小于低濃度，分析認為這是因為高濃度的氯胺會導致淡水殼菜的閉殼(實驗期間觀察)，進而導致淡水殼菜同期死亡率變低，直到第7 d才達到99%。因此，也無必要開展更高濃度的氯胺實驗。

2.3 高錳酸鉀對淡水殼菜的滅殺效果

用高錳酸鉀配置成一定濃度的溶液，通過調節加藥流量控制水中高錳酸鉀濃度分別為0.5～1.0和1.0～1.5 mg/L，每天記錄淡水殼菜的死亡情況，淡水殼菜的死亡率達到90%以上時停止實驗，結果如圖4所示。

圖4 高錳酸鉀對淡水殼菜的滅殺效果Fig.4 Inactivation effect of potassium permanganate on Limnoperna fortunei

由圖4可知，對照組在試驗期間只有1～2個死亡個體，死亡率極低。淡水殼菜在水中高錳酸鉀含量為0.5～1.0 mg/L時，第2 d開始死亡，第4 d死亡率可到84%，隨后死亡率變化平緩，直到第7 d達到96%。高錳酸鉀含量為1.0～1.5 mg/L時，淡水殼菜第3 d開始死亡，第4 d死亡率達到64%，直到第7 d死亡率達到94%，該濃度下的水呈現淡粉色。淡水殼菜的死亡率并沒有隨著水中高錳酸鉀濃度的增加而升高，在0.5～1.0 mg/L時反而更高，這也跟淡水殼菜的閉殼保護有關[1]。當水中高錳酸鉀濃度大于1 mg/L時，水體呈現品紅色，對于飲用水感官特性有嚴重影響[11]，所以沒有開展更高濃度實驗的必要。

綜合實驗結果可以看出，使用3種不同的化學藥劑滅殺淡水殼菜，從藥劑的高效利用及水質保證角度考慮，滅殺效果分別是氯胺(1～1.4 mg/L)>高錳酸鉀(0.5～1.0 mg/L)>次氯酸鈉(1～2 mg/L)。這與不同藥劑在水中的分散性及穿透生物膜的能力有關。氯胺作用的主要成分一氯胺在水中衰減慢，分散性好，穿透生物膜能力強，與其他氧化劑相比，對淡水殼菜的滅殺效果較好[12]。在實際水廠生產中不同藥劑都有各自的優缺點，氯胺的氧化性強，氯化消毒副產物低，但穩定性差，需要現場配制，且濃度不能精準控制；高錳酸鉀氧化性強，除藻效果好，但水中濃度過高會使水中Mn2+含量增大，出水色度增加；次氯酸鈉能與水任意比例互溶，使投加量較為準確。在滅殺淡水殼菜的過程中，還能溶解足絲，降低附著能力，使其更容易被水沖刷下來[13]。在實際應用中，需要根據具體情況進行相應的選擇。

3 結論

① 化學藥劑滅殺淡水殼菜的效果并不是濃度越高越好，每種藥劑都存在最適宜的濃度范圍。

② 3種藥劑對淡水殼菜均具有一定的滅殺作用，在一定的濃度范圍內，滅殺效果依次是氯胺>高錳酸鉀>次氯酸鈉。從經濟性和消毒安全考慮，不同化學藥劑在夏季對淡水殼菜的最佳滅殺濃度分別為：氯氨比為1 ∶4時水中總氯濃度為1～1.4 mg/L，高錳酸鉀濃度為0.5～1.0 mg/L；次氯酸鈉濃度為1～2 mg/L。

③ 要達到一定的淡水殼菜滅殺效果，水中藥劑需要連續投加，且時間需保持7 d以上。