许晨 安鹏天 雷早娟 史云鹏 左建才

随着人们对生活环境的要求越来越高，景观水作为供人们观赏的一道风景越来越受到关注，但景观水的现状却令人堪忧，尤其是水体循环封闭、污染问题等。污染源主要来自内部和外部作用，内部是水源自身水质的不达标，外部原因则是各类垃圾、水生植物等^[1]。国外学者于20世纪就对污水处理进行了探究，20世纪50年代“近自然河道治理工程技术”在德国被创立并得到广泛应用；20世纪90年代日本开展了“创造多自然型河川计划”，用于恢复提高河流的自净能力^[2]。目前国内普遍采用化学修复、物理修复、生物修复和生态修复，其中生态修复研究较多。例如，王阳^[3]构建了一种复合微生物体系，筛选出植物+动物组合运用于景观水治理；徐震^[4]用新型生物栅技术代替传统的生态修复方法，系统运行期间，微生物能保持自身功能的完整性和稳定性，对污染物进行高效率的降解；王志超等^[5]则通过构建O/A型生态沟渠对寒旱区景观水体外源污染物进行控制，TN、NH₄⁺-N和TP去除率均在40%以上，水质指标大部分时间可以达到V类水标准，满足一般景观水域用水要求。有些学者则将新型技术与传统方式相结合运用于景观水的处理，如李萍等^[6]采用紫外消毒和垂直流人工湿地对总大肠菌群和粪大肠菌群进行杀菌，去除率分别达到98%和90%以上；胡悦^[7]研究新型太阳能曝气强化组合浮床装置，构建新型节能生态修复技术；郑玩燕等^[8]利用生态透析技术降低小西湖水氨氮、控制有害藻类爆发及湖面臭气的产生。

GB/T 18921—2019《城市污水再生利用 景观环境用水》中规定了景观环境用水的分类和水质标准，但是在生活中景观水与生活用水有存在交集的情况，生活用水在GB 5749—2022《生活饮用水卫生标准》中对生活饮用水中理化和微生物指标作出了规定，故本实验参照GB/T 5750.12—2006 《生活饮用水标准检验方法微生物指标》对菌落总数和总大肠菌群数量进行测定，采用GB/T 5750.4—2006 《生活饮用水标准检验方法感官性状和物理指标》对景观水的浑浊度和色度进行测定。本研究拟采用酸性氧化电位水作为杀菌剂，用于景观水消毒，此类消毒剂具有环保、杀菌速效的特点^[9]，与景观水作用后分解成水，将其应用于景观水消毒，既可达到美化环境的效果，又无副作用。

1 材料与方法

5种酸性氧化电位水均由河北凯瑞科技有限公司提供，pH值在2.0～3.0之间，有效氯含量在（80±12）mg/L，氧化还原电位≥1100 mV；景观水取自山东枣庄市中区东沙河君山路桥北水段。实验菌种有金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌和黑曲霉，均来自天津大学生物学院。

1.1 菌悬液制备

参照2002年版《消毒技术规范》制备金黄色葡萄球菌悬液、枯草芽孢杆菌芽孢悬液和黑曲霉孢子悬液，使其浓度分别达到10⁶ CFU/mL以上。

1.2 检测方法

参照2002年版《消毒技术规范》中活菌计数方法进行检测。将酸性氧化电位水与菌悬液充分混合，进行10倍系列稀释，选取适宜稀释度接种培养，放于（36±1）℃ 培养箱内培养48 h或者72 h后计数。

1.3 试验方法

将酸性氧化电位水添加进2种景观水中，观察消毒效果。景观水1中酸性氧化电位水浓度分别达到8 μl/L、10 μl/L、15 μl/L、20 μl/L、30 μl/L、40 μl/L，作用时间分别为3 min、5 min、8 min、10 min，参照GB/T 5750.12—2006平板计数法测定混合液中菌落总数含量；将酸性氧化电位水添加进景观水2中，使其浓度分别达到0.75 μl/L、1 μl/L、2 μl/L、5 μl/L、8 μl/L、10 μl/L，作用时间分别为5 min、10 min，参照GB/T 5750.12—2006平板计数法测定混合液中菌落总数含量，多管发酵法测定总大肠菌群含量；将酸性氧化电位水添加进2种景观水中，使其浓度分别达到8 μl/L、10 μl/L、15 μl/L、20 μl/L、30 μl/L、40 μl/L，作用5 min和10 min后，参照GB/T 5750.4—2006铂-钴标准比色法测定色度，目视比浊法-福尔马肼标准测定浑浊度。

2 结果与分析

2.1 金黄色葡萄球菌杀灭结果

5种酸性氧化电位水对金黄色葡萄球菌消毒时间为1 min，杀灭对数值均＞5，结果说明5种酸性氧化电位水对金黄色葡萄球菌的消毒效果均较好，见表1。

表1 5种电位水对金黄色葡萄球菌杀灭结果

Table 1 The killing effect of five kinds of acidic electrolyzed oxidizing water on Staphylococcus aureus

注: “—”为不计算杀灭对数值

2.2 枯草杆菌芽孢杀灭结果

5种酸性氧化电位水对枯草杆菌芽孢消毒时间为30 min，杀灭对数值分别为6.04、5.56、＞6.04、5.74、＞6.04，说明酸性氧化电位水对枯草杆菌芽孢的消毒效果最好的是第3种和第5种，效果最差的为第2种，见表2。

2.3 黑曲霉孢子杀灭结果

5种酸性氧化电位水对黑曲霉孢子消毒时间为10 min，杀灭对数值分别为3.90、4.15、3.94、2.69、4.48，5种酸性氧化电位水对黑曲霉孢子的消毒效果最好的是第5种，消毒效果最差的是第4种，见表3。

2.4 景观水消毒结果

2.4.1 景观水1中菌落总数测定结果

选取酸性氧化电位水5对景观水1（无总大肠菌群）进行消毒，测定菌落总数含量，结果发现：对景观水1消毒效果随着浓度增加逐渐增强，随着时间增长效果逐渐增强，当浓度达到20 μl/L时，8 min后能彻底杀死菌落，当达到40 μl/L时，3 min就能将菌落全部杀死，见表6，杀菌趋势如图1所示。

2.4.2 景观水2中菌落总数、总大肠菌群测定结果

选取酸性氧化电位水5对景观水2（有总大肠菌群）进行消毒，测定菌落总数、总大肠菌群含量，经过测定景观水2中菌落总数为14 CFU/mL，总大肠菌群为14 MPN/100 mL，菌落生长情况相对较少，根据酸性氧化电位水对景观水1的作用效果，对景观水2检测时添加酸性氧化电位水浓度较低，时间选取5 min和10 min。通过结果可以发现对景观水2在消毒剂浓度较低时就可以杀灭其中的微生物，当浓度达到8 μl/L，时间10 min后能彻底杀死菌落，当浓度达到10 μl/L时，5 min内即可杀死景观水2中的微生物，结果见表5。根据酸性氧化电位水对景观水2中菌落总数的杀菌情况，对相同浓度下10 min后总大肠菌群数量进行测定，结果发现在0.75 μl/L浓度下即可杀死总大肠菌群，见表6。

2.4.3 景观水中色度和浑浊度测定结果

采用50 mL比色管对2种景观水进行色度和浑浊度的测定，添加酸性氧化电位水后使其浓度为8 μl/L、10 μl/L、15 μl/L、20 μl/L、30 μl/L、40 μl/L，结果色度均为10度，浑浊度均为2 NTU，说明添加酸性氧化电位水对色度、浑浊度在短时间内无影响。

3 讨论

酸性氧化电位水的主要成分是次氯酸和活性氧，次氯酸是一种强氧化剂，可在数毫秒内杀死入侵的病原体。酸性氧化电位水的高氧化还原电位值改变了微生物的细胞膜电位，使细胞通透性增强、细菌肿胀，破坏细胞代谢酶，从而造成细胞内物质溢出、溶解，最终达到杀灭菌的作用^[10]。

本研究着重于不同浓度酸性氧化电位水作用于景观水的效果，总体来看，在同一浓度下，作用时间越长杀菌效果越好，说明酸性氧化电位水杀菌作用时间长，这一结果与何慕洁等^[11]人的发现一致，她们发现酸性氧化电位水对烧伤创面的杀菌时间能维持12 h；在相同时间下，随着酸性氧化电位水浓度的增加杀菌效果增强，如图1所示，但是对于某些生存能力较强的菌种来说，只有浓度达到一定程度才会彻底杀死该菌种，如表4中，在作用时间5 min时，酸性氧化电位水浓度为20 μl/L和30 μl/L时杀菌效果基本一致，只有达到40 μl/L时，才能彻底杀死菌落。对比景观水1和景观水2的结果，发现景观水1的作用浓度要高于景观水2的作用浓度，出现这种情况的原因可能是由于景观水2为消毒后的干道水，水中微生物菌落种类和数量相对较少，存活的微生物易被杀死。张学辉等^[12]发现酸性氧化电位水对大肠杆菌杀菌效果好，在本次研究中也发现此现象，在酸性氧化电位水浓度为0.75 μl/L时，作用10 min后即可杀死景观水中的总大肠菌群，相对于景观水2中的其他菌落添加的酸性氧化电位水浓度更低。

根据《生活饮用水消毒剂和消毒设备卫生安全评价规范》，大部分含氯消毒剂在生活饮用水中添加的剂量为10 mg/L（以Cl₂表示）时存在多种重金属残留，酸性氧化电位水，相比于部分含氯消毒剂使用剂量少，安全性能高^[13]，作用之后可还原成为普通水，不留残毒，无污染，无刺激性，综合来看，酸性氧化电位水是一种理想的消毒剂。

酸性氧化电位水既在杀菌效果方面显著，同时又兼具环保无害性，目前其常见适用领域有医疗卫生机构、食品加工场所、农业、畜牧业等，尚未见其用于景观水中，一是成本较高，二是稳定性较差。本次实验使用的酸性氧化电位水采用专门生产HOCL酸性氧化离子消毒液的生产设备，解决了传统工艺制造的酸性氧化电位水稳定性差、保质期短的缺陷，将保质期在不添加任何稳定剂的情况下提高到两年，将其设备安装在景观水附近，可快速制备消毒剂并投入到景观水中，通过其高效的杀菌效果，达到净化水体的目的。

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表2 5种电位水对枯草杆菌芽孢杀灭结果

Table 2 The killing effect of five kinds of acidic electrolyzed oxidizing water on Bacillus subtilis spores

注: “—”为不计算杀灭对数值

表3 5种电位水对黑曲霉孢子杀灭结果

Table 3 Killing results of five kinds of acidic electrolyzed

oxidizing water on Aspergillus Niger spores

注: “—”为不计算杀灭对数值

表4 酸性氧化电位水对景观水1中菌落总数杀菌效果

Table 4 Sterilization effect of acidic electrolyzed oxidizing water on aerobic plate count in landscape water 1

表5 酸性氧化电位水对景观水2中菌落总数杀菌效果

Table 5 Sterilization effect of acidic oxidizing potential water on aerobic plate count in landscape water 2

表6 酸性氧化电位水对景观水2中总大肠菌群杀菌效果

Table 6 Sterilization effect of acidic electrolyzed oxidizing water on total coliforms in landscape water 2

图1 不同浓度下酸性氧化电位水消毒菌落总数时间效果图

Fig.1 Effect diagram of aerobic plate count in acid electrolyzed oxidizing water at different concentrations