戊二醛在水草除藻及補充碳源中的應用

戊二醛簡介戊二醛是一種高效消毒劑，具有殺菌譜廣、殺細菌芽抱效果可靠、殺菌作用受有機物影響較小、對金屬腐蝕性小等特點，適用于不耐熱的醫(yī)療器械和精密儀器的消毒與滅菌，尤其是內(nèi)窺鏡的消毒滅菌。物理化學性質(zhì)戊二醛是一種飽和五碳二醛，分子式為C5H8O2,純品為無色或淺黃色油狀液體，有微弱的醛氣味，易溶于水和醇，戊二醛水溶液呈酸性。戊二醛在酸性條件下穩(wěn)定，可長期貯存，商業(yè)出售的戊二醛通常是質(zhì)量分數(shù)為2%、25%、50%的酸性溶液。消毒用的戊二醛通常為2%的堿性溶液，酸性溶液在使用之前需活化(堿性化)。堿性條件下戊二醛不穩(wěn)定，易聚合成多聚體，pH>8的溶液通常在4周內(nèi)失去活性，活化的堿性戊二醛使用時間不應超過兩周。對微生物的殺滅作用戊二醛殺滅微生物的機理還不清楚，可能是自由醛基與細胞壁中的氨基酸結合，使得微生物無法攝取養(yǎng)分與排出廢物，從而引起微生物的死亡。戊二醛與蛋白質(zhì)和酶的反應速率取決于溶液的酸堿度，在pH4?9范圍內(nèi)，隨著pH值的增加，反應速率增加。影響戊二醛殺菌效果的因素主要有以下：濃度和作用時間：隨著濃度的增加和作用時間的延長，殺菌作用增強。但質(zhì)量分數(shù)低于2%的戊二醛溶液，無論怎樣延長殺菌時間，也不能取得可靠的殺細菌芽抱效果。因此，殺滅細菌芽抱需用質(zhì)量分數(shù)大于2%的戊二醛溶液。溶液酸堿度：酸性戊二醛的殺菌作用明顯低于堿性戊二醛，但隨溫度升高差異逐漸減小。在pH4.0?9.0范圍內(nèi)，隨著pH值的增加殺菌作用增強；pH7.5?8.5時殺菌作用最強；pH>9時，戊二醛迅速聚合，殺菌作用迅速喪失。溫度：在較低溫度下也有殺菌作用。隨溫度升高，戊二醛殺菌作用增強。有機物：有機物使殺菌作用減弱，但有機物對戊二醛殺菌作用的影響比其他消毒劑小，20%小牛血清和1%全血對2%戊二醛的殺菌效果基本無影響。非離子表面活性劑及其他理化因子的增效作用：聚氧乙烯脂肪醇醚為非離子表面活性劑，在戊二醛溶液中加入0.25%聚氧乙烯脂肪醇醚配制成的強化酸堿性戊二醛，穩(wěn)定性和殺菌效果都明顯提高。超聲波、遠紅外線與戊二醛有協(xié)同殺菌作用。市售劑型市售戊二醛通常是質(zhì)量分數(shù)為50%、20%、2%酸性戊二醛溶液。為提高穩(wěn)定性并增強殺菌效果往往加有聚氧乙烯脂肪醇醚或其他表面活性劑，稱為強化戊二醛。消毒滅菌時通常使用2%戊二醛溶液，常用下列三種劑型。酸性強化戊二醛：由2%戊二醛加入0.25%聚氧乙烯脂肪醇醚而成，pH值在3.2?4.6。酸性強化戊二醛溶液具有很好的殺菌作用，但對細菌芽抱的殺滅速度低于堿性戊二醛溶液；其穩(wěn)定性好，可在室溫貯存18個月。2%酸性強化戊二醛可直接用于物品的消毒與殺菌。中性戊二醛：由酸性強化成戊二醛加碳酸氫鈉調(diào)整溶液pH值至7.0即成中性戊二醛；其穩(wěn)定性比堿性戊二醛溶液好，但不及酸性強化戊二醛，在室溫下可使用3?4周。市售強化中性戊二醛和強化堿性戊二醛通常為二元包裝，即碳酸氫鈉和亞硝酸鈉與戊二醛分開包裝，用前混配。堿性戊二醛：用碳酸氫鈉將2%戊二醛溶液的pH值調(diào)至7.5?8.5,稱堿性戊二醛。堿性戊二醛溶液對細菌芽抱的殺滅速度比酸性和中性戊二醛溶液快。堿性戊二醛溶液不穩(wěn)定，室溫放置2周，濃度即明顯降低，殺菌作用也明顯減退。在草缸中的應用大約是從2007年7月開始，內(nèi)地水草界逐漸流行起用戊二醛作為草缸除藻劑。這基本上是臺灣水族愛好者Paludarium有力推介的結果。這股風潮經(jīng)由觀賞魚之家、南美水族等人氣論壇逐漸擴展開。之所以想到用戊二醛作除藻劑，還是受到了美國Seachem公司的產(chǎn)品Excel的啟發(fā)。這種原本作為草缸有機碳源出售的產(chǎn)品，在使用中卻意外地發(fā)現(xiàn)具有除藻的作用，從而引起注意。有美國水草愛好者發(fā)現(xiàn)Excel主要成分可以用戊二醛代替，并且直接使用戊二醛的效果與Excel相似。于是戊二醛便開始在水草界流行起來。美國、印度的水草愛好者是最早的使用者，臺灣、香港等地的草友近年來也開始使用，內(nèi)地草友也緊隨其后。1、 作為除藻劑根據(jù)Paludarium的博文，Excel中戊二醛的含量為2.5%。這一濃度和市面上常見的一些戊二醛消毒液相近，而且這些消毒液的價格也很便宜。需要說明的是：市售的戊二醛基本均為酸性強化戊二醛(以便長期保存)，帶有強化劑(或叫激活劑，為碳酸氫鈉)和緩蝕劑(亞硝酸鈉)。在草缸內(nèi)使用時，這兩包添加劑都是不可加入的。經(jīng)過大半年的使用，內(nèi)地的草友也積累了相當?shù)氖褂媒?jīng)驗。以下是對幾個主要論壇上關于戊二醛的使用情況及相關資料總結后得出的結論：作為除藻劑的建議用量為每200L水加入5mL戊二醛溶液(此用量為Excel的建議用量)。但絕大多數(shù)帖子里的用量都超過該值。一般是從建議用量開始，每天兩次，持續(xù)使用3~4天，如果無效，用量增加一倍(10mL/200L)，直至達到4倍建議用量(20mL/200L)為止。不過有最高達到28倍建議用量的帖子。添加時直接加入缸水中，不必關閉過濾。建議在開燈后1小時至關燈前2小時內(nèi)使用。充氧、液肥等對戊二醛效果無影響。如果整缸添加效果不明顯，可使用注射器在水藻附近局部添加。效果明顯。但該方法對部分水草慎用(詳見下文)。戊二醛對黑毛藻最為有效。通常在使用3~4天后，黑毛藻會變紅，進而死亡。對絲藻、褐藻、綠點藻的作用有爭議。成功與失敗的例子均存在，成功的例子多為局部施用，或整缸大劑量施用(不低于建議值的4倍)。對藻類再生的抑制作用較為明顯。普遍反映鹿角苔對戊二醛敏感，容易引起黃化死亡。關于戊二醛對莫絲、鳳尾苔、鹿角鐵皇冠等的影響存在爭議，不建議在其附近局部添加戊二醛。2、 作為碳源Seachem公司的Excel原本就是作為水草有機碳源使用的。根據(jù)Excel的產(chǎn)品介紹，Excel在進入水草細胞內(nèi)以后，能夠以光合作用中間產(chǎn)物的方式直接被水草利用。但水草專家TomBarr認為Excel在進入水草細胞內(nèi)以后，還是回被分解成CO2才被水草利用的。關于這一問題還有待進一步的深入研究。不過戊二醛(C5H8O2)在有氧環(huán)境中可以分解產(chǎn)生CO2這一點是沒有疑問的。由于1份的戊二醛需要6份的氧氣才能分解產(chǎn)生5份的二氧化碳，所以這一分解過程是十分耗氧的。內(nèi)地的草友對于戊二醛的興趣主要集中于其作為除藻劑的特性上，而對于將其作為草缸碳源使用，嘗試的人則相對較少。不過對于那些小缸玩家，以及不便使用氣瓶的草友來說，還是相當具有吸引力。根據(jù)目前尚為數(shù)不多的使用報告，可總結出以下結論：（1） 作為碳源使用時，建議用量為5mL/200L左右。（2） 有在小缸（27L）中每日添加1~2mL（1.5~2倍建議用量）、水草生長狀況良好（包括陽性草）的例子。（3） 有草友在大缸（180L）內(nèi)使用，每天添加100mL（22倍建議用量），同時充氧，水草和魚狀況良好。（4） 單獨使用戊二醛的草缸，無法出現(xiàn)水草冒泡現(xiàn)象。缸內(nèi)pH值也不會降低。3、其它說明（1） 在草缸里使用的戊二醛溶液為2%濃度的（上文中除特別說明外，均指2%濃度的溶液），如果是濃溶液要稀釋后使用。稀釋操作要在通風環(huán)境中進行，戴好口罩、橡膠手套、護目鏡。（2） 有氧環(huán)境中，戊二醛在24小時內(nèi)能夠完全分解。無論是作為除藻劑還是碳源，都需要每天使用。（3） 戊二醛在堿性水體中毒性較高，北方水質(zhì)較低地區(qū)使用時需要注意，適當減少用量。（4） 戊二醛的殺菌作用可穿透菌膜，因此在硝化系統(tǒng)不完善的缸（新建缸、清洗濾材后）內(nèi)慎用。不過有草友在建缸之處就大量使用戊二醛，同時充分打氧，而未出現(xiàn)不良反映的例子。（5） 即使在按建議用量使用的