异噻唑啉酮对球形棕囊藻去除的研究

1  引  言

异噻唑啉酮是一种较新的有机硫化物杀生剂,对真菌、细菌、藻类均有极强的杀灭性,具有低毒、高效、长效、pH 范围广(5.5~9.5)和在水中易降解,使 用浓度和药剂费用低等优良性能.本文利用这两种物质的除藻灭菌功能,应用于去除和控制棕囊藻赤 潮.另外,为了避免单一药品较高浓度除藻对其它生物产生影响,以及避免藻类对单一药品产生抗药性, 探讨了碘伏和异噻唑啉酮的复配及它们的最佳配比,以提高除藻剂的除藻效能.

2  材料与方法

2.1  藻种的培养

实验所用的球形棕囊藻藻种由暨南大学水生生物研究 所藻种室提供,培养基是F/2自然海水改良培养液经过高温 高压灭菌,实验前2周将藻种转移到三角瓶中进行扩大和驯 化培养,把烧瓶置于通风的光照培养箱中,温度控制在21 ± 1 ℃,光照强度为4000Lx ,光暗比为12∶12h.当细胞生长到指 数生长前期时(藻细胞浓度为6 ×105cell·ml-1)便可用于实验.

2.2  除藻剂的配制

异噻唑啉酮是购得的试剂直接配成所需浓度.

3  结果与讨论

异噻唑啉酮的浓度对棕囊藻去除率的影响

从图3 可知,当异噻唑啉酮的浓度大于0. 30mg·L - 1 时, 3d 后除藻率达到了80 %以上,而浓度小于0. 30 mg·L - 1时除藻效率较低. 另外,加入浓度为0. 30mg ·L - 1的除藻剂2d 后,瓶底出现白色粉末状沉淀,说 明异噻唑啉酮对棕囊藻细胞的叶绿素影响很明显, 能在短时间内破坏其叶绿素,阻碍细胞光合作用进 行,最终导致藻细胞的死亡.

时间对异噻唑啉酮除藻效率的影响,从图4可知,异噻唑啉酮浓度为0.25mg·L-1时,除藻效率较差,最高除藻率只有70%左右,而且药效期较短,3d后藻细胞浓度又开始增加.只有当浓度等于或大于0.30mg·L -1时,才能达到80 %以上的除藻率,因此,可确定0. 30mg·L - 1为异噻唑啉酮的最低有效除藻浓度.

除藻剂的复配及其除藻效果

 由于碘伏除藻剂在低浓度时除藻能力较差,药 效期较短,要达到较好除藻效果时所需除藻剂浓度 较大,最低有效浓度30mg·L - 1 ,为提高其除藻率, 降低成本,以及避免单一药品高浓度灭藻时对其它 生物的伤害以及避免赤潮藻类对单一药品产生抗药 性,可采用复配的除藻剂,综合考虑碘伏和异噻唑啉 酮复合使用的协同指数、除藻率和药效期,以确定它 们的最佳配比. 在碘伏和异噻唑啉酮单独作用时的 最低除藻浓度范围内,选用一定浓度配比进行复配.

 表1 所示的除藻率是在藻液中加入除藻剂第二 天的实验结果. 从表1 可知,在加入碘伏与异噻唑啉 酮浓度比为0. 50∶0. 15 的除藻剂,协同指数大于1 , 说明这两种除藻剂在该浓度比没有协同效应. 当碘 伏与异噻唑啉酮浓度比为1. 0∶0. 12 时,虽然协同指 数小于1 ,有协同效应,但除藻率较低,只有50 % ,药 效期也较短. 当异噻唑啉酮浓度为0. 10 mg·L - 1 ,碘伏浓度3. 0mg·L - 1复配后,除藻剂的药效期较短, 在加入除藻剂的3d 后,藻液细胞浓度又开始增大, 除藻效果不好. 随着碘伏浓度增加,除藻率增加,药 效期变长. 当碘伏浓度大于4. 0 mg·L - 1时,4d 后除 藻率达到100 % ,藻细胞不再增长,控制了赤潮藻的 继续繁殖. 所以,选择除藻剂的协同范围是5∶1~25 ∶1 ,但为了保证有较好的除藻效果和较低的除藻剂 成本,选择除藻剂最佳配比为20∶3 ,浓度比是碘伏: 异噻唑啉酮1. 0∶0. 15.

 试验中发现,加入浓度比为1. 0∶0. 15 的复配除 藻剂2d 后,瓶底出现明显的黄褐色絮状沉淀,显微 镜下观察,可以看到藻细胞被凝聚成团,形成沉淀. 这可能是藻细胞被PVP 吸附后集聚成团而沉淀. 沉 淀经过离心后进行电子显微镜扫描,可以看到细胞 形态结构被严重破坏,可认定此时藻体已死亡. 此 外,从表1 可知,碘伏与异噻唑啉酮复配后,药品总 用量减少,而且复配除藻剂比单一除藻剂在相同时 间内的除藻率大. 加入单一除藻剂的藻液2d 后的除 藻率一般只有80 %左右,而加入复配除藻剂2d 后 除藻率一般达到了90 %左右, 连续观察15d 都没有 发现有藻细胞增殖. 由此可见,复配除藻剂的除藻效 果要比单一除藻剂的效果好.

4  结  论

4.1  在棕囊藻指数生长前期加入异噻唑啉酮时,有效除藻浓度为0.30mg·L-1.异噻唑啉酮能在短时间内破坏其叶绿素,产生白色粉末状沉淀,阻碍藻细胞光合作用,导致细胞死亡.

4.2  碘伏和异噻唑啉酮以一定的浓度比复配可以更好地去除棕囊藻.这2种除藻剂复配可以提高除 藻率,降低成本,也可避免赤潮藻类对单一药品产生抗药性,以及用药量较大对其它生物的伤害. 在碘伏 和异噻唑啉酮配比5∶1~25∶1范围,协同指数小于1,有协同作用.综合考虑除藻效果和除藻剂价格, 在棕囊藻指数生长前期加入除藻剂时,选择碘伏和异噻唑啉酮除藻剂最佳配比为20∶3,浓度比是1.0∶0.15.