摘要

摇蚊幼虫在水厂的过度繁殖是一个难题。的失活苏云金杆菌无性系种群。israelensis以蒸馏水为试样，研究了不同龄期摇蚊幼虫的Bti活性。通过间歇试验分析了pH值、液氯、水温和氨氮对Bti灭活摇蚊幼虫效率的影响。在此基础上，对实际原水和预氯化混凝沉淀水中摇蚊幼虫的去除效果进行了评价。结果表明，Bti对摇蚊各龄期幼虫均有较好的灭活性能。Bti对3龄摇蚊幼虫24 h半致死浓度为0.423 mg/L。pH 9.2的失活率显著高于pH 4.4和pH 7.1。当Bti浓度为0.5 mg/L时，液氯的灭活率从0 mg/L时的74.22%降低到2.5 mg/L时的15.5%。15 ~ 35℃的水温对Bti的失活率没有影响。Bti浓度为0.125 mg/L时，氨氮的灭活率从0 mg/L时的17.32%显著提高到6 mg/L时的53.26%;实际原水中摇蚊幼虫的灭活率显著高于预氯化混凝沉淀水。 It could conclude static immersion with Bti solution in sedimentation tank is an effective method to control Chironomid larva.

关键字

Chironomid幼虫;苏云金杆菌无性系种群。israelensis；失活;水

介绍

摇蚊是一种与蚊子关系密切的双翅目线虫类昆虫，是一个多样性的类群，占据着一系列的环境生态位，利用广泛的食物来源。摇蚊常被用作水质指标，但也有一些是有害生物。摇蚊有四个生命阶段:卵、幼虫、蛹和成虫。幼虫期由4个龄期(幼龄期)组成，幼虫蜕皮并增大到下一个龄期。第一龄幼虫为浮游生物，而大多数物种的较龄幼虫(第二、第三和第四龄幼虫)迁移到沉积物中，用碎屑、藻类和沉积物颗粒[1]建造管道。摇蚊幼虫可在静水环境和静水环境中发现，通常在有机丰富的水域中。水库、淡水湖等水源由于富营养化，摇蚊幼虫密度迅速增加，导致水源水的1龄幼虫进入饮用水处理系统。英国、美国和中国的水处理系统都发生过多次严重的摇蚊幼虫污染事故。虽然没有迹象表明这些微生物对公共健康构成威胁，但它们的存在仍然没有得到重视，因为大多数人将这些微生物与低卫生[3]联系在一起。

1龄幼虫由于其运动性，很容易穿透砂过滤器进入水厂水库和市政管道[4,3]。一些研究人员调查发现，使用一般的饮用水设施很难灭活摇蚊幼虫[4,5]。二氯二苯三氯乙烷(DDT)、伽马烷、马拉硫磷、氯丹等用于灭蚊的化学农药也引起了其他严重问题。据报道，不仅蚊子对这些化学物质产生了抗药性，而且农药本身也对人类健康和生态系统构成了威胁。与化学杀虫剂不同，杀蚊杆菌作为杀幼虫剂对动物和环境都是安全的。目前,苏云金杆菌israelensis（BTI）和Bacillus sphaericus.正在用于水产环境，以控制AEDES，CULEX和ANOPHELES LARVA [6]的群体。BTI是一种普遍存在的孢子形成芽孢杆菌，其产生由五种原生蛋白蛋毒（Cry4a，Cry4b，Cryloa，Crylla和Cytla）组成的蚊子结晶蛋白（6-内毒素），对蚊子和黑色具有显着的蚊虫幼虫活性[7]。通过以下级联：（i）通过过滤喂养的毒素摄入，（i）在碱性pH下的毒素溶解，（iii）活性毒素的（iv）结合的毒素溶解（II）毒素溶解的毒素到肠道上皮细胞，导致细胞的裂解和最终的幼虫死亡。结果表明，微生物控制在城市供水中对依湿式污染控制有效和经济[8]。

有限的文献资料表明，Bti在饮用水处理中可以非常有效地灭活摇蚊幼虫。本实验对Bti对摇蚊幼虫的灭活效果进行了评价。这里讨论了以下两个具体目标:一是确定英国国际贸易局的有效性控制Chironomid幼虫在实际水厂原水和pre-chlorination凝固沉积水,另一个是检查Chironomid的幼虫阶段的影响,pH值,液氯,水的温度和氨氮的失活Chironomid幼虫发言。

材料和方法

Bti的制备

用蒸馏水稀释湖北康新药业有限公司Bti商品粉，制备Bti原液。为了便于在水样中加入低浓度的Bti溶液，通常将原Bti溶液稀释至浓度约为250 mg/L。

培养的幼虫

摇蚊卵团最初来源于深圳市东湖水库采集的一个群体，在实验室中维持了数代。摇蚊幼虫在充氧自来水的50 L不锈钢水族箱中培养。在鱼缸底部放置了由洗过的沙子和纤维素组成的5厘米厚的人工沉积物层。成蚊被关在木笼内，笼内盖有1毫米网眼大小的金属网。鱼缸置于恒温(25°C)光周期(15h光照/ 9h黑暗)下。

实验程序

为了研究摇蚊幼虫期、pH值、液氯、水温和氨氮等重要因素对Bti灭活的影响，首先在蒸馏水溶液中进行了实验。并以深圳水处理厂实际原水和预氯化混凝沉淀水为试验对象，研究了Bti的灭活效果。水的特性如表1所示。

一升烧杯被用作试验反应堆。除摇蚊不同幼虫期外，用玻璃吸管将易采、易观察、不化蛹的第三幼虫期生物转移到各试验瓶中。每个烧杯装100只幼虫。如果幼虫在用钳子抓取时不能做出持续和协调的反应(至少两个连续的波动动作，涉及体长的25%或更多)，则视为死亡。汇集死亡率数据，并使用Abbott 's公式对平均对照死亡率进行校正。每个处理组进行5个重复，对照组烧杯不添加Bti。氯化铵(NH₄用氯化钠(Cl)和次氯酸钠(NaClO, 9%活性氯)配制蒸馏水溶液中的氨氮和液氯。氢氧化钠或氢₂所以₄为试剂级，用于调节蒸馏水溶液的pH值。

结果与讨论

Bti对蒸馏水中不同龄期摇蚊幼虫的灭活作用

将不同剂量的Bti加入到给定体积的蒸馏水溶液中，暴露时间为24h。Bti浓度范围为0 ~ 1.0 mg/L。Bti在25℃，pH 7.0下灭活摇蚊幼虫的实验结果如图1所示。结果表明，不同龄期的摇蚊灭活率存在显著差异。从整体上看，Bti对第一幼虫期的灭活效率明显优于其他两种灭活剂。当摇蚊1龄幼虫100%失活时，所需Bti浓度为0.5 mg/L, 4龄幼虫抗性较高，所需Bti浓度为1.0 mg/L。Zhang和Jin[9]报道Bti对摇蚊幼虫的灭活率随摇蚊幼虫期的增加而降低。作者推测，Bti对较大龄期摇蚊幼虫的作用效率降低可能是由于膜的增加所致。

摇蚊3龄幼虫易被采食和观察，常用生物测定法[10]。在本研究中，24 h半致死浓度(LC₅₀Bti对摇蚊3龄幼虫的浓度为0.423 mg/L，为不同水体摇蚊幼虫防治的参考浓度。

pH值对BTI失活的影响

通过实验研究pH值在4.4-9.2范围内对Bti失活的影响。观察25℃下的失活效果，结果如图2所示。如图2所示，在所有Bti浓度下，pH 9.2的失活率均显著高于pH 4.4和7.1的失活率。Weiser[11]检测了蚊虫幼虫的Bti灭活，结果表明碱性环境有利于提高灭活效率。Goldberg和Margalit[12]推测，碱性溶液增加了蚊子幼虫的碱性中肠环境，芽孢杆菌在产孢过程中产生的蛋白质晶体(非活性原蛋白)被目标昆虫摄取，在碱性中肠环境下，蛋白酶将原蛋白转化为具有生物活性的毒素。最后毒素与蚊幼虫中肠上皮细胞的细胞表面受体(糖蛋白)结合，扰乱细胞膜的渗透调节机制，从而使中肠细胞肿胀和破裂。同样，在本研究中，pH值越高，摇蚊幼虫的失活率越高

图1:Bti在pH 7.0和25℃下对摇蚊幼虫的灭活效果

图2:pH值对25℃Bti灭活摇蚊幼虫的影响

图3:液体氯对Bti在25℃，pH 7.0下灭活摇蚊幼虫的影响

液氯对Bti失活的影响

在给定体积的蒸馏水溶液中加入不同剂量的Bti和液氯，暴露时间为24 h。液氯浓度为0 ~ 2.5 mg/L。Bti在25℃，pH 7.0条件下灭活摇蚊幼虫的实验结果见图3。数据显示,很明显,英国国际贸易局的灭活效率更没有液氯、液氯失活的发言有负面的影响,指出了降低失活率从74.22%的液氯浓度0 mg / L英国国际贸易局为2.5 mg / L时,15.5%浓度为0.5 mg / L。液体氯是水处理消毒剂之一，已有报道可有效灭活Bti和摇蚊幼虫等病原微生物[13,5]。说明液体氯可以抵消Bti对摇蚊幼虫的失活作用。

水温对Bti失活的影响

Bti浓度分别为0、0.125和0.5 mg/L，暴露时间为24h。在10-35℃的水温范围内对摇蚊幼虫进行灭活。评估水温对Bti灭活摇蚊幼虫作用的实验结果如图4所示。如图所示，摇蚊幼虫在10℃有/无Bti时的灭活率为100%，因为在[14]的水温下无法存活。水温对Bti灭活摇蚊幼虫无影响。Osano等．[15]报道残雪。piliensBti在16°C ~ 33°C范围内稳定。自来水厂摇蚊幼虫的爆发发生在夏季。因此，Bti防治摇蚊幼虫是可行的。

氨氮对Bti失活的影响

通过试验研究了不同氨氮浓度下Bti的灭活效果。Bti浓度分别为0、0.125和0.5 mg/L，暴露时间为24h。由图5可知，氨氮对Bti灭活摇蚊幼虫有显著影响，且对摇蚊幼虫有灭活作用。Bti浓度为0.125 mg/L时，氨氮的灭活率从0 mg/L时的17.32%显著提高到6 mg/L时的53.26%;这可能是由于当氨氮浓度升高时，氨氮浓度同时升高，且氨氮对水生生物具有灭活作用。

图4:温度对pH 7.0 Bti灭活摇蚊幼虫的影响

图5:pH 7.0时氨氮对Bti灭活摇蚊幼虫的影响

图6:Bti对不同水体摇蚊幼虫的灭活作用

Bti在不同水体中的灭活效果

为了更好地了解灭活过程的行为，从深圳WTP中取出的实际原水和氯化凝固沉降水也用作测试样品。比较实验以各种浓度的BTI进行，结果如图6所示。随着水式浓度的增加，逐渐加强依赖挥霍幼虫的去除效率。但是依赖于氯化凝固沉降水的实际原水中的依湿型幼虫的失活率明显高。太阳等。[16]当氨氮浓度超过1.0mg / L时报告，依湿型幼虫的死亡率增强。在该实验中，氨氮浓度为1.36mg / L实际的原水，导致BTI对依湿幼虫的灭活效率，是最好的所有实验水域。在预氯化凝固沉降水中，残留氯（一种消毒剂），对BTI（上述研究）和依湿式幼虫进行了不活动的影响[13]。许多外来氧化剂需求物质存在于预氯化凝固水中，包括有机化合物，藻类，细菌等。由于其中大多数可以通过残留的氯比依氯化物幼虫更容易地氧化，氯和BTI之间的反应总是在之前进行与依曲菩萨。该结果可以从湿湿幼虫的身体结构的点解释。 Contrasted to common bacteria or virus, Chironomid larva have a special surface structure consisting of seven layers cell tissue, such as bottom membrane, epithelium, calcific layer, etc [5]. The body surface provides Chironomid larva stronger protection against chlorine. Chironomid larva cannot be effectively inactivated unless the oxidant destroys its surface structure by oxidation or directly penetrates through it into the body as to oxidize inner protein to lose the enzyme activity. So penetration of chlorine on surface structure of Chironomid larva is the key to thoroughly inactivate Chironomid larva [5]. At lower dose conditions, chlorine cannot effectively penetrate surface structure of Chironomid larva, but has inactivity effect on Bti, which led to the inactivation efficiencies of Bti on Chironomid larva was low in pre-chlorination coagulation sedimentation water. In view point of the inactivation of Bti on Chironomid larva of drinking water treatment, it is necessary not to use pre-chlorination for raw water, which on the other hand also decreases the efficiency of Bti. From the study, we could conclude that in the large-scale outbreak of chironomid larva, static immersion with Bti solution in sedimentation tank is an effective method to control them.

结论

对Bti对摇蚊幼虫的灭活效果进行了实验研究。结果表明，Bti对摇蚊各龄期幼虫均有较好的灭活效果。24h半致死浓度(LC₅₀)对摇蚊3龄幼虫的浓度为0.423 mg/L。碱性环境有利于提高Bti对摇蚊幼虫的灭活效率。液氯浓度越高，失活率越低。氨氮可提高Bti的失活效率。水温15 ~ 35℃对Bti对摇蚊幼虫的灭活率无影响。不同Bti浓度下，实际原水的灭活效率高于预氯化混凝沉淀水。从水处理中Bti对摇蚊幼虫失活的角度来看，原水不需要预氯化，另一方面也降低了Bti的效率。在沉淀池中静浸Bti溶液是夏季防治摇蚊幼虫的有效方法。

确认

本研究由国家自然科学基金项目(41001321)(No.41471394)，沈阳师范大学重大原创计划项目(ZD201403)，沈阳师范大学生态与环境研究中心主任基金项目(EERC-T-201501)资助。我们感谢匿名审稿人对手稿的认真审核和宝贵建议。

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条信息

Aritcle类型:研究文章

引用:潘J，Yu L，Chi Shan Q，Yu JX，Guo YJ（2015）甲磺芽孢杆菌患者在水中失活。以色列人。INT J Water Wastewate Regine 1（1）：DOI http：//dx.doi。ORG / 10.16966 / 2381-5299.103

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出版的历史:

收到的日期：2015年6月12日

接受日期:2015年7月20

发表日期:2015年7月27日