臭氧的作用
2018-4-8 0:46:49 点击：
臭氧作为一种强氧化剂，具有广谱、高效、快速、安全的杀毒灭菌作用和特有的除臭、清洁空气的功效，已广泛应用于工农业、医疗卫生的各个领域。本文对臭氧技术及其在畜牧兽医领域的空气消毒、物品消毒、饮水消毒、饲料处理、污水和有害气体净化处理、种蛋消毒、渔场消毒、冷藏库脱臭保鲜及在医疗卫生领域中的应用研究进展进行综述，旨在推广臭氧技术在畜牧兽医领域更好地应用，以促进畜禽的无公害养殖。
1 臭氧特性及其作用
1.1 臭氧特性 臭氧(O3)的相对密度约为空气的l.7倍，为氧的1.5倍，在空气中仅有微量存在，近乎是无色、无臭、不可燃的气体。低浓度时具有特殊的刺激性味道，高浓度时呈淡蓝色，具有一种特殊的刺激性味道。臭氧是一种活泼的分子，在18～30℃时，可迅速分解为氧分子（O2)和氧原子(O)，氧原子化学性质活泼，具有较强的氧化性和分解力，消毒、杀菌力特强。臭氧在黑暗、干燥和低温条件下，寿命可达15h，臭氧在水中溶解度为氧的10倍，高浓度臭氧水溶液（4～40mg/L)可作为一种强消毒药剂，在低温和酸性环境下臭氧水的稳定性提高。
1.2 臭氧作用
1.2.1 杀灭微生物作用 臭氧之所以具有强力的灭菌作用，在于其有着极强的氧化能力。臭氧的氧化能力仅次于氟气，高于氯气及二氧化氯。臭氧在水中是不稳定的，会产生一些氧化能力极强的单原子氧、羟基等，羟基是强氧化剂，其氧化能力相当于氟。臭氧能与谷胱甘肽、胱氨酸、色氨酸、蛋氨酸、组氨酸等生物体成分和蛋白质的组成成分氨基酸进行快速的氧化反应，也能以较快反应速度与细胞膜的组成成份不饱和脂肪酸的双键及碱基的鸟嘌呤进行氧化反应。有人认为臭氧可与细菌细胞壁脂类双键反应，穿入菌体内部，作用于脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细胞溶解、死亡。Roy等研究臭氧对肠道病毒的灭活机理，臭氧可破坏病毒衣壳蛋白的四条多肽链，并使脱氧核糖核酸(RNA)受到损伤，臭氧作用过程中可使噬菌体中的RNA释放出来，电镜观察还可见噬菌体断裂成碎片，臭氧的病毒火活机理可认为臭氧破坏衣壳蛋白，影响了核酸的功能。
1.2.2 除臭作用 臭氧具有强氧化性，可快速分解产生臭味及其他气味的物质，如胺、硫化氢等，生成无毒无气味的小分子物质。
1.2.3 水净化作用 臭氧在水中发生还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧和羟基，瞬间分解水中有机物质、细菌等微生物。羟基是强氧化剂、催化剂，使有机物发生连锁反应，反应十分迅速；单原子氧和羟基对各种致病微生物均有极强的杀灭作用。臭氧可以对水中的硫化物，氨、氰化物进行降解，而产生无毒物质，达到净化水的目的。
2 臭氧技术的优越性
2.1 臭氧灭菌与传统灭菌的比较
2.1.1 紫外线灭菌 紫外线只有照射到物体表面且达到一定的照射强度、时间、距离等标准才有杀菌效果，照射不到物体背面，能产生死角。臭氧为气体，渗透性强，扩散性好，浓度均匀，没有死角。紫外线照射杀菌在环境相对湿度达到60%以上时，消毒效果急剧下降；湿度达到80%以上时，反而可诱使细菌复活。臭氧则相反，湿度越高，杀菌效果越好。
2.1.2 化学消毒剂 氯消毒具有致突变和致癌作用，长期饮用氯消毒的水会增加人们得癌症的危险。化学消毒剂味大，操作麻烦，时间长，有二次污染物。臭氧消毒法则不产生有毒有害的副产物、消毒速度快、效率高、设备操作简单、便于运行管理和实现自动化等优点。
2.1.3 加热灭菌 包括干热和湿热，其缺点是温度高，能耗大，有的物品如原材料、仪器仪表、塑料制品等就不宜加热。
2.2 臭氧的优势
2.2.1 高效性 臭氧是一种高效杀菌剂，臭氧与其他杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果为：最好的是臭氧(O3)，次之为次氯酸(HClO)二氧化氯(C1O2)银离子(Ag+)>次氯酸根(C1O-)>高铁酸盐(Fe3+)>氯胺(NH4C1)。臭氧灭菌速度较氯快600～3000倍。
2.2.2 广谱性 臭氧是一种广谱杀菌剂，可杀灭细菌繁殖体、细菌芽孢、真菌、病毒，对原虫及其卵囊也有很好的杀灭作用，还可破坏细菌毒素和乙型肝炎表面抗原。
2.2.3 高洁净性 应用臭氧灭菌是取之于自然，作用后又自行还原于自然，臭氧快速自然分解为氧的特性，是臭氧用作消毒灭菌剂的独特优点。臭氧在生物氧化灭菌过程中多余的氧原子会自行重新结合成为普通氧分子(O2)，不存在任何有毒残留物，故称无污染消毒剂。
3 臭氧技术在畜牧兽医领域应用研究
3.1 空气消毒 臭氧消毒可直接作用于空气，不受物体遮挡影响，是控制空气细菌污染的有效方法。迟伟岩等研究表明，应用臭氧灭菌器对鸡舍空气进行灭菌，细菌杀灭率高出甲醛熏蒸消毒法46.07%，并且具有操作简单、省工、省力、安全等优点。
李玉冰等观察在不同臭氧消毒作用时间对兔、鸡、鼠等带动物畜禽舍内空气中自然菌的杀菌效果，研究结果表明，随着臭氧浓度的增加对空气细菌的杀灭率明显上升，臭氧浓度达到21.4、18.4和25.6g/m3，对兔舍、鸡舍、鼠舍空气中自然菌的杀菌率为100%。李洪敏以含臭氧量8mg/L，熏蒸作用10min，对置于洁净台内的同体培养基表面上金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和结核分枝杆菌杀灭率均达剑100%。陈颖等研究表明，浓度为31.1mg/L的臭氧水作用5min，对水中的耐热菌的杀菌率达到99.14%。在臭氧产生58mg/h条件下，对水体中的大肠杆菌作用20min、霍乱弧菌作用l0min，杀灭率均可达100%，表明臭氧对水体中的大肠杆菌、霍乱弧菌均具有杀灭作用。
肖彩雯用臭氧水对串珠镰孢菌及烟曲菌的杀灭效果研究，结果以含4mg/L臭氧水作用3min对串珠镰孢菌杀灭率100%，以同样浓度臭氧水对烟曲菌作用5min的杀灭率为99.57%，表明臭氧水对真菌具有比较强的杀灭作用。
臭氧对病毒具有良好的杀灭作。张珈敏以臭氧含量27.73mg/L作用4min可完全灭活SARS病毒，以臭氧含量17.82mg/L，作用4min和4.86mg/L作用10min,均可使SARS病毒的灭活率达100%，结论表明臭氧水含臭氧量达到4.86mg/L以上，对悬液内SARS病毒具有很强的灭活效果。李玉冰等以微量法测定鸡新城疫Ⅳ系弱毒苗利鸡胚接种后尿囊液中病毒效价观察，臭氧消毒在不同作用时间对病毒的杀灭效果，结果表明臭氧浓度的增加埘鸡新城疫Iv系弱毒苗的效价呈下降趋势，且臭氧作用50min后，鸡新城疫弱毒苗的效价和接种鸡新城疫弱毒苗鸡胚的效价都降低到0，说明臭氧对接种鸡胚的新城疫病毒作用效果显著。
3.2 物品消毒 臭氧可有效的杀灭细菌、病毒及微生物，在医学上广泛用作消毒剂。有报告称，在猪舍内的围栏、地板和饲料槽上喷淋l遍浓度为0.45g/L的臭氧水，细菌总数可由100个/cm2降到25个/cm2，喷淋3遍后，细菌总数可降为5个/cm2。
3.3 饮水消毒 利用臭氧机产生的臭氧对水体进行灭菌试验表明，臭氧达到一定浓度，作用一定时间后，对水中的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、结核分枝杆菌具有很强的杀灭作用。臭氧量在1.0mg/L，作用10min,对大肠杆菌有超过90%的杀灭率。因此畜禽养殖场可利用臭氧水处理设备对畜禽饮水进行消毒。
3.4 饲料处理 臭氧作为一种强氧化剂，能渗入植物细胞内，破坏植物细胞壁的结构，降低细胞壁结构中的纤维素成分含量。可利用臭氧处理粗饲料，改善植物细胞壁木质化粗饲料的饲用价值。
3.5 污水和有害气体净化处理 利用臭氧对畜禽养殖企业和加工企业排放的污水进行处理，净化水质，防止污染。试验表明，污水经臭氧处理后，排放水中的耗氧生物和耗氧无机物的含量均有明显下降，其水质获得了充分净化。另外，臭氧可大大降低空气中的二氧化硫、氮氧化物、挥发酚等，对甲醛的降低率可达4l%。虞水红用臭氧对敌敌喂、乐果、六六六等农药作用，分解率分别达到99.0%，83.0%，70.4%。
3.6 种蛋消毒 种蛋消毒传统的方法是用福尔马林熏蒸，费时耗力，且残留毒性不易完全去除，对工作人员身体有害。应用臭氧消毒1h可达到与福尔马林熏蒸法相似的消毒效果，消毒后的种蛋，其孵化率、成活率均无下降。臭氧对种蛋的消毒具有时间短，残余气体很快分解消失、具有使用方便、节省费用等特点。林国梁等对45000枚红布罗种蛋孵化，结果臭氧消毒比福尔马林消毒孵化率高。
3.7 渔场消毒 在渔养殖场，利用臭氧处理鱼类的饲养水，使之脱色，提高透明度。对鱼苗饲养水进行臭氧处理可杀灭病原生物，臭氧杀菌装置已在日本的鱼类养殖场中普及。臭氧具有强力的灭菌作用，0.5mg/L臭氧的饲养水lmin内完全杀灭产气单孢菌属、弧菌等鱼病细菌；狮鱼及比目鱼的致病病毒接触lmg/L臭氧的饲养水1min内99.9%活力低下；饲养水维持1mg/L臭氧只需50s，可杀灭寄生于虹鳟的纤毛虫。
3.8 冷藏库脱臭保鲜 鱼类、肉类、蔬菜等食品含有醛、酮、硫化物等，易产生臭味，臭氧能与醛及硫化物反应而脱臭。鱼类的表层微生物较多，解冻时往往会急剧繁殖，日本已普及有臭氧发生装置的自动冷盐水解冻机，可抑制微生物的繁殖，保持鲜度。l000m3的冷藏库，臭氧发生器按10g/h，开机24～48h即可达到6～10-6浓度的消毒浓度要求，细菌杀灭率可达90%以上、霉菌杀灭率80%左右。
3.9 在医疗卫生领域中的应用 早在第一次世界大战中，德国医生发现，用臭氧处理之后的伤口能够保持清洁，不受感染，并能够促进伤口愈合。臭氧疗法是用一定量的臭氧触伤口，或进行皮下注射、皮内注射、肌肉注射、关节腔注射、动脉注射以及回输臭氧化静脉血的自血疗法。臭疗法可治疗过敏症、病毒性疾病、动脉循环障碍、黏液性肠炎、褥疮溃疡、坏疽、多发性关节炎等疾病。目前，臭氧己应用于抗感染治疗，国外已经尝试在外科手术过程中使用臭氧，减少感染的发生。张洁等利用高浓度臭氧溶液治疗捻球菌性阴道炎，效果好、经济、安全，无毒副作用。
1 臭氧特性及其作用
1.1 臭氧特性 臭氧(O3)的相对密度约为空气的l.7倍，为氧的1.5倍，在空气中仅有微量存在，近乎是无色、无臭、不可燃的气体。低浓度时具有特殊的刺激性味道，高浓度时呈淡蓝色，具有一种特殊的刺激性味道。臭氧是一种活泼的分子，在18～30℃时，可迅速分解为氧分子（O2)和氧原子(O)，氧原子化学性质活泼，具有较强的氧化性和分解力，消毒、杀菌力特强。臭氧在黑暗、干燥和低温条件下，寿命可达15h，臭氧在水中溶解度为氧的10倍，高浓度臭氧水溶液（4～40mg/L)可作为一种强消毒药剂，在低温和酸性环境下臭氧水的稳定性提高。
1.2 臭氧作用
1.2.1 杀灭微生物作用 臭氧之所以具有强力的灭菌作用，在于其有着极强的氧化能力。臭氧的氧化能力仅次于氟气，高于氯气及二氧化氯。臭氧在水中是不稳定的，会产生一些氧化能力极强的单原子氧、羟基等，羟基是强氧化剂，其氧化能力相当于氟。臭氧能与谷胱甘肽、胱氨酸、色氨酸、蛋氨酸、组氨酸等生物体成分和蛋白质的组成成分氨基酸进行快速的氧化反应，也能以较快反应速度与细胞膜的组成成份不饱和脂肪酸的双键及碱基的鸟嘌呤进行氧化反应。有人认为臭氧可与细菌细胞壁脂类双键反应，穿入菌体内部，作用于脂蛋白和脂多糖，改变细胞的通透性，从而导致细胞溶解、死亡。Roy等研究臭氧对肠道病毒的灭活机理，臭氧可破坏病毒衣壳蛋白的四条多肽链，并使脱氧核糖核酸(RNA)受到损伤，臭氧作用过程中可使噬菌体中的RNA释放出来，电镜观察还可见噬菌体断裂成碎片，臭氧的病毒火活机理可认为臭氧破坏衣壳蛋白，影响了核酸的功能。
1.2.2 除臭作用 臭氧具有强氧化性，可快速分解产生臭味及其他气味的物质，如胺、硫化氢等，生成无毒无气味的小分子物质。
1.2.3 水净化作用 臭氧在水中发生还原反应，产生氧化能力极强的单原子氧和羟基，瞬间分解水中有机物质、细菌等微生物。羟基是强氧化剂、催化剂，使有机物发生连锁反应，反应十分迅速；单原子氧和羟基对各种致病微生物均有极强的杀灭作用。臭氧可以对水中的硫化物，氨、氰化物进行降解，而产生无毒物质，达到净化水的目的。
2 臭氧技术的优越性
2.1 臭氧灭菌与传统灭菌的比较
2.1.1 紫外线灭菌 紫外线只有照射到物体表面且达到一定的照射强度、时间、距离等标准才有杀菌效果，照射不到物体背面，能产生死角。臭氧为气体，渗透性强，扩散性好，浓度均匀，没有死角。紫外线照射杀菌在环境相对湿度达到60%以上时，消毒效果急剧下降；湿度达到80%以上时，反而可诱使细菌复活。臭氧则相反，湿度越高，杀菌效果越好。
2.1.2 化学消毒剂 氯消毒具有致突变和致癌作用，长期饮用氯消毒的水会增加人们得癌症的危险。化学消毒剂味大，操作麻烦，时间长，有二次污染物。臭氧消毒法则不产生有毒有害的副产物、消毒速度快、效率高、设备操作简单、便于运行管理和实现自动化等优点。
2.1.3 加热灭菌 包括干热和湿热，其缺点是温度高，能耗大，有的物品如原材料、仪器仪表、塑料制品等就不宜加热。
2.2 臭氧的优势
2.2.1 高效性 臭氧是一种高效杀菌剂，臭氧与其他杀菌剂对大肠杆菌的杀灭效果为：最好的是臭氧(O3)，次之为次氯酸(HClO)二氧化氯(C1O2)银离子(Ag+)>次氯酸根(C1O-)>高铁酸盐(Fe3+)>氯胺(NH4C1)。臭氧灭菌速度较氯快600～3000倍。
2.2.2 广谱性 臭氧是一种广谱杀菌剂，可杀灭细菌繁殖体、细菌芽孢、真菌、病毒，对原虫及其卵囊也有很好的杀灭作用，还可破坏细菌毒素和乙型肝炎表面抗原。
2.2.3 高洁净性 应用臭氧灭菌是取之于自然，作用后又自行还原于自然，臭氧快速自然分解为氧的特性，是臭氧用作消毒灭菌剂的独特优点。臭氧在生物氧化灭菌过程中多余的氧原子会自行重新结合成为普通氧分子(O2)，不存在任何有毒残留物，故称无污染消毒剂。
3 臭氧技术在畜牧兽医领域应用研究
3.1 空气消毒 臭氧消毒可直接作用于空气，不受物体遮挡影响，是控制空气细菌污染的有效方法。迟伟岩等研究表明，应用臭氧灭菌器对鸡舍空气进行灭菌，细菌杀灭率高出甲醛熏蒸消毒法46.07%，并且具有操作简单、省工、省力、安全等优点。
李玉冰等观察在不同臭氧消毒作用时间对兔、鸡、鼠等带动物畜禽舍内空气中自然菌的杀菌效果，研究结果表明，随着臭氧浓度的增加对空气细菌的杀灭率明显上升，臭氧浓度达到21.4、18.4和25.6g/m3，对兔舍、鸡舍、鼠舍空气中自然菌的杀菌率为100%。李洪敏以含臭氧量8mg/L，熏蒸作用10min，对置于洁净台内的同体培养基表面上金黄色葡萄球菌、大肠杆菌和结核分枝杆菌杀灭率均达剑100%。陈颖等研究表明，浓度为31.1mg/L的臭氧水作用5min，对水中的耐热菌的杀菌率达到99.14%。在臭氧产生58mg/h条件下，对水体中的大肠杆菌作用20min、霍乱弧菌作用l0min，杀灭率均可达100%，表明臭氧对水体中的大肠杆菌、霍乱弧菌均具有杀灭作用。
肖彩雯用臭氧水对串珠镰孢菌及烟曲菌的杀灭效果研究，结果以含4mg/L臭氧水作用3min对串珠镰孢菌杀灭率100%，以同样浓度臭氧水对烟曲菌作用5min的杀灭率为99.57%，表明臭氧水对真菌具有比较强的杀灭作用。
臭氧对病毒具有良好的杀灭作。张珈敏以臭氧含量27.73mg/L作用4min可完全灭活SARS病毒，以臭氧含量17.82mg/L，作用4min和4.86mg/L作用10min,均可使SARS病毒的灭活率达100%，结论表明臭氧水含臭氧量达到4.86mg/L以上，对悬液内SARS病毒具有很强的灭活效果。李玉冰等以微量法测定鸡新城疫Ⅳ系弱毒苗利鸡胚接种后尿囊液中病毒效价观察，臭氧消毒在不同作用时间对病毒的杀灭效果，结果表明臭氧浓度的增加埘鸡新城疫Iv系弱毒苗的效价呈下降趋势，且臭氧作用50min后，鸡新城疫弱毒苗的效价和接种鸡新城疫弱毒苗鸡胚的效价都降低到0，说明臭氧对接种鸡胚的新城疫病毒作用效果显著。
3.2 物品消毒 臭氧可有效的杀灭细菌、病毒及微生物，在医学上广泛用作消毒剂。有报告称，在猪舍内的围栏、地板和饲料槽上喷淋l遍浓度为0.45g/L的臭氧水，细菌总数可由100个/cm2降到25个/cm2，喷淋3遍后，细菌总数可降为5个/cm2。
3.3 饮水消毒 利用臭氧机产生的臭氧对水体进行灭菌试验表明，臭氧达到一定浓度，作用一定时间后，对水中的金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、结核分枝杆菌具有很强的杀灭作用。臭氧量在1.0mg/L，作用10min,对大肠杆菌有超过90%的杀灭率。因此畜禽养殖场可利用臭氧水处理设备对畜禽饮水进行消毒。
3.4 饲料处理 臭氧作为一种强氧化剂，能渗入植物细胞内，破坏植物细胞壁的结构，降低细胞壁结构中的纤维素成分含量。可利用臭氧处理粗饲料，改善植物细胞壁木质化粗饲料的饲用价值。
3.5 污水和有害气体净化处理 利用臭氧对畜禽养殖企业和加工企业排放的污水进行处理，净化水质，防止污染。试验表明，污水经臭氧处理后，排放水中的耗氧生物和耗氧无机物的含量均有明显下降，其水质获得了充分净化。另外，臭氧可大大降低空气中的二氧化硫、氮氧化物、挥发酚等，对甲醛的降低率可达4l%。虞水红用臭氧对敌敌喂、乐果、六六六等农药作用，分解率分别达到99.0%，83.0%，70.4%。
3.6 种蛋消毒 种蛋消毒传统的方法是用福尔马林熏蒸，费时耗力，且残留毒性不易完全去除，对工作人员身体有害。应用臭氧消毒1h可达到与福尔马林熏蒸法相似的消毒效果，消毒后的种蛋，其孵化率、成活率均无下降。臭氧对种蛋的消毒具有时间短，残余气体很快分解消失、具有使用方便、节省费用等特点。林国梁等对45000枚红布罗种蛋孵化，结果臭氧消毒比福尔马林消毒孵化率高。
3.7 渔场消毒 在渔养殖场，利用臭氧处理鱼类的饲养水，使之脱色，提高透明度。对鱼苗饲养水进行臭氧处理可杀灭病原生物，臭氧杀菌装置已在日本的鱼类养殖场中普及。臭氧具有强力的灭菌作用，0.5mg/L臭氧的饲养水lmin内完全杀灭产气单孢菌属、弧菌等鱼病细菌；狮鱼及比目鱼的致病病毒接触lmg/L臭氧的饲养水1min内99.9%活力低下；饲养水维持1mg/L臭氧只需50s，可杀灭寄生于虹鳟的纤毛虫。
3.8 冷藏库脱臭保鲜 鱼类、肉类、蔬菜等食品含有醛、酮、硫化物等，易产生臭味，臭氧能与醛及硫化物反应而脱臭。鱼类的表层微生物较多，解冻时往往会急剧繁殖，日本已普及有臭氧发生装置的自动冷盐水解冻机，可抑制微生物的繁殖，保持鲜度。l000m3的冷藏库，臭氧发生器按10g/h，开机24～48h即可达到6～10-6浓度的消毒浓度要求，细菌杀灭率可达90%以上、霉菌杀灭率80%左右。
3.9 在医疗卫生领域中的应用 早在第一次世界大战中，德国医生发现，用臭氧处理之后的伤口能够保持清洁，不受感染，并能够促进伤口愈合。臭氧疗法是用一定量的臭氧触伤口，或进行皮下注射、皮内注射、肌肉注射、关节腔注射、动脉注射以及回输臭氧化静脉血的自血疗法。臭疗法可治疗过敏症、病毒性疾病、动脉循环障碍、黏液性肠炎、褥疮溃疡、坏疽、多发性关节炎等疾病。目前，臭氧己应用于抗感染治疗，国外已经尝试在外科手术过程中使用臭氧，减少感染的发生。张洁等利用高浓度臭氧溶液治疗捻球菌性阴道炎，效果好、经济、安全，无毒副作用。
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