高纯度铜锌合金颗粒抑制军团菌生长研究

【摘要】 目的 用除藻灭菌装置破坏军团菌微生态，抑制军团菌生长。为建立对环境无副作用、运行费用少、效果持久的防范措施提供依据。方法 2005年7月上旬，采集军团菌阳性的空调冷却水，模拟空调冷却塔条件，用高纯度铜锌合金颗粒作填料设置旁滤装置建立实验模型，同时设置对照模型。每周取2个模型中的水样测军团菌数、藻体数、阿米巴数和各种水质参数，连续4周。结果 建立模型1周后，实验模型中只可见体积较小的胶小球藻，军团菌数随实验时间的增加，下降幅度增加，至第4周呈稳定趋势；对照模型随实验时间的增加，军团菌数和藻体数均呈增加趋势，并可见阿米巴滋养体。结论 用高纯度铜锌合金颗粒作填料设置旁滤装置，既可以杀灭与之接触的军团菌又可以除去藻类、阿米巴等军团菌共生物，降低军团菌的繁殖速率，使其不至于浓度过高污染周围环境或传播到其他冷却塔，具有较好的推广应用前景。

【关键词】 高纯度铜锌合金颗粒

研究表明，由于空调冷却塔充足的阳光和日照为藻类生长提供了有利条件，使军团菌和其他细菌有足够的食源在较长时间内处于对数生长状态〔1〕。而目前国内外常用的加氯、金属电离等杀菌措施，因空调冷却水特有的高水温、高pH和高水硬度，难以维持有效浓度，不能持久、稳定地控制军团菌〔2，3〕。高纯度铜锌合金颗粒具有高效除菌、灭藻功能，无挥发性和浓度依赖性，且有使用时间长、对环境无副作用的特点。本研究以军团菌阳性的空调冷却水为试验材料，模拟空调冷却塔条件构建军团菌特定小生境。用高纯度铜锌合金颗粒设置旁滤装置，尝试利用除藻灭菌装置通过破坏军团菌的微生态，达到稳定、持久控制军团菌生长、繁殖的目的。为建立对环境无副作用、运行费用少、效果持久的防范措施提供依据。

1 材料与方法

1?1 材料 高纯度铜锌合金颗粒(美国KDF液体处理公司)；用于军团菌培养的GVPC(甘氨酸、万古霉素、多粘菌素、放线菌酮)培养基(本单位培养基室)。

1?2 高纯度铜锌合金颗粒抑制军团菌生长的实验模型和实验对照模型 2005年7月上旬(日均气温34～38℃)，取在2周内用含氯杀菌剂杀过菌的军团菌阳性空调冷却水120L，同步测定军团菌数、藻体数和各种水质参数后，等量放入2只60cm×40cm×30cm的玻璃缸中。2只玻璃分别设计为实验模型和实验对照模型。其中：(1)实验模型：在玻璃缸上方一侧隔出一小格内填20cm×6cm×5cm高纯度铜锌合金颗粒设置旁滤装置，使部分循环水流经该装置，控制滤速500ml/min；(2)实验对照模型：小格内不充填高纯度铜锌合金颗粒，其他如实验模型。模拟空调冷却塔环境条件，将2模型置于通风、阳光充足处，每天添加2%的自来水，用深水泵和充氧泵使水循环和曝气。每周取水样测军团菌数、藻体数及阿米巴、四膜虫和其他原生动物数，连续4周。第2周和第4周在取水样测军团菌、藻体数和阿米巴等原生动物数的同时取样测各种水质参数。

1?3 检测方法 (1)水中军团菌数测定按文献〔1〕进行。(2)藻类数测按文献〔4〕方法计数。(3)水质测定依据《生活饮用水卫生规范》(卫生部2001，附件7)进行。(4)阿米巴等原生动物数的测定为取1000ml冷却塔水，用直径5cm、孔经5?0μm的滤膜滤出阿米巴等原生动物，再将滤膜置于直径5cm的培养皿中。原水样经2000r/min离心10min，倾去上清液，留下2～3ml水倒入置有滤膜的培养皿中，在震荡器上震荡后静置若干小时，在相差显微镜下寻找阿米巴(滋养体或包囊)等原生动物。

2 结果

2?1 实验模型中军团菌消长与藻类及其相关水质参数的测定结果(表1) 观察发现，模型刚建立时可见体积较大的丝状藻体，如双形栅列藻、四棘藻和胶鞘藻等，优势种群为绿藻。建立模型后第1周，水样中只可见体积较小的胶小球藻，优势种类为蓝藻，同时藻体数下降了约50%。军团菌数下降了20%。第2周，藻体数下降了约90%，军团菌数下降了56%，同时水质参数测定结果表明，铜含量增加了21倍，锌含量增加了50%，硝酸盐氮和总有机碳含量略有下降。第3周藻体数如第2周无明显变化，而军团菌数已降至78CFU/ml，下降率为68%。第4周藻体数和军团菌数均趋于平稳，藻体数近似第2周，军团菌数如第3周无明显变化。铜、锌、硝酸盐氮和总有机碳含量与第2周相比均略有下降。

2?2 对照模型中军团菌数、藻体数及其相关水质参数的测定结果(表2) 建立模型时和整个实验过程中均可见体积较大的丝状藻类，优势种群为绿藻。军团菌数、藻体数、硝酸盐氮和总有机碳均随着实验时间的增加呈增加趋势。铁含量亦略有增加。

表1 实验模型中军团菌数、藻体数和相关水质参数的测定结果（略）

表2 对照模型中军团菌数、藻体数和相关水质参数的测定结果（略）

2?3 实验模型和对照实验模型中阿米巴(包囊或滋养体)观察结果 刚建立模型时，对照模型和实验模型中均可找到2～3个阿米巴包囊。2周后，对照模型中不仅有阿米巴包囊，还可找到阿米巴滋养体并可见有细菌附着；实验模型中未发现有阿米巴的包囊或滋养体。

3 讨论

已知军团菌(Legiorellae)与藻类、原虫存在共生关系〔5，6〕，而且军团菌有一定的嗜热性，其最适生存温度在35～46℃，与上海地区7、8月的空调冷却水温度范围吻合。故本研究在7月上旬，采集军团菌阳性的空调冷却水建立实验模型和实验对照模型。根据本研究结果，模型刚建立时，实验模型和对照模型中均可找到阿米巴包囊。推测这可能是由于用于建立模型的空调冷却水，在2周内消过毒的缘故。因为，阿米巴有形成包囊，抵抗不利环境的生物学特性〔7〕。建立模型后第1周，实验模型中藻体数比对照模型少了70%。而军团菌数只比对照模型少了8%。这可能是因为虽然高纯度铜锌合金颗粒有效地去除了流经旁滤装置并与之接触的藻类和军团菌，但还没有破坏水体中军团菌与藻类、阿米巴形成共生关系的组合平衡，通过阿米巴的捕食过程，军团菌仍可以获得足够的营养在阿米巴体内大量生长敏殖〔8，9〕。第2周实验模型中铜含量是对照模型的6?9倍，锌含量是对照模型的1?9倍，藻体数下降了约90%，军团菌数下降了56%，下降率比第1周增加了36%。同时，在实验模型中已找不到阿米巴包囊，而在对照模型中不但可以找到阿米巴包囊而且还可以找到阿米巴滋养体。推测2周后，军团菌下降速率增加，是由于高纯度铜锌合金颗粒既杀死了流经其间的军团菌，又除去了藻类、阿米巴等军团菌的共生物，增加了水中铜离子浓度，使军团菌的微生态遭到破坏。第4周实验模型中藻体数和军团菌数下降不明显呈稳定态势，可能是因为此时，高纯度铜锌合金颗粒杀灭军团菌的速率与军团菌在该水体中繁殖速率已达到了平衡。同时，相关水质参数的检测结果显示，实验模型中的总有机碳含量比对照模型低2倍多，硝酸盐氮比对照模型低1/3左右，铜含量比对照模型高出4倍多，但比其本身2周前约低20%。表明高纯度铜锌合金颗粒有使铜、锌离子再沉积于其上的趋势。综上所述，用高纯度铜锌合金颗粒作填料设置旁滤装置，利用空调冷却水自我循环的条件，使一定量的冷却水流经该装置，可以将冷却水中的军团菌控制在一定数量。与化学杀菌剂相比，本方法有2个明显的优点：(1)既可以杀死与之接触的军团菌又可通过去除藻类、阿米巴等军团菌共生物降低军团的繁殖速率，使其不至于浓度过高污染周围环境或传播到其它冷却塔；(2)不受冷却水高温影响，没有挥发性，只要定期进行反冲，可以反复使用，效果持久且运行成本低，故具有较好的推广应用前景。

【参考文献】

〔1〕 郭常义，苏瑾，阮素云，等.空调冷却水军团菌微生态环境及其繁殖传播研究［J］.中国公共卫生，2004，20(5)：546-549.

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〔3〕 郭常义，阮素云，陈悦.军团菌对人工水环境污染及预防的研究进展［J］.上海预防医学杂志，2003，15(4)：181-182.

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