CN1323952C - 维生素k3在防治供水系统中红虫污染的应用 - Google Patents

Abstract

维生素K₃在防治供水系统中红虫污染的应用，涉及维生素K₃的新用途及其使用方法。能够有效杀死、去除或者灭活红虫的药剂为维生素K₃。将市售的工业级维生素K₃，其活性成分为β-甲基萘醌，将维生素K₃按照1.0mg/l浓度投放到供水系统中，杜绝其红虫污染。本发明使用安全，对人体在内的哺乳动物健康和水环境无害，使用条件宽松，操作简便，对设备无腐蚀，处理费用低廉，为0.12-0.16元/吨水。本发明作为生物控制技术可广泛用于防治供水系统中红虫污染，确保供水水质。

Description

维生素K3在防治供水系统中红虫污染的应用

                          技术领域

维生素K₃在防治供水系统中红虫污染的应用，涉及维生素K₃的新用途及其使用方法。属于生物控制技术在供水系统中应用的领域。

                          技术背景

近年来，关于饮用水污染的报道日益见多，其中在我国南方的许多地区，例如广东、四川、江苏、浙江、上海等地都相继在二次供水水箱和管网中发现了红色微型生物——摇蚊幼虫(俗称“红虫”)而惊恐。因为水箱中的红虫不仅直接影响到自来水体的感官指标，而且细菌和病毒有可能进入红虫体内，使疾病传播。随着水源水质的恶化，特别是水体的富营养化，水体中的红虫大量繁殖。二次供水中的红虫的控制问题一直是国内外供水行业所关心的问题。目前我国仍是以液氯消毒为主要的消毒方式，但是管网末端余氯浓度不高，氯气很难与红虫接触，导致灭活效果差，且水中红虫有一定的耐氯性，并且氯本身有剧毒，因此液氯无法有效地解决二次供水中的红虫污染问题。而臭氧对人体也会有一定影响，且杀虫效果受较多因素制约，没有持续性，处理成本较高。因此目前国内还采用0.25％的次氯酸钠或0.075％～0.150％的过氧化氢浸泡，或用400mg/L漂白粉精液清洗、消毒储水池及供水管网来治理红虫。在英国的艾塞克斯城曾采取在供水系统中直接添加除虫菊酯杀虫剂，将红虫治理成功的经验。值得注意的是：除虫菊酯在当时被认为是无毒无害的杀虫剂，但是90年代以后科研人员发现除虫菊酯对人的神经系统具有一定的损伤性。美国印第安那州的洛厄尔城选择了两种药剂即Cat floc Ls食品级聚合物和过氧化氢(H₂O₂)开展杀红虫试验。静态试验结果表明：Cat floc Ls的15天LC₅₀值(半致死浓度)低于水处理药剂允许投加的上限值，而Cat floc Ls(100mg/L)和H₂O₂(3mg/L)的3天LC₅₀值及H₂O₂的15天LC₅₀值则超出了上限值。鉴于研究结论以及该研究没有涉及到摇蚊污染对人类健康的影响，最终决定Cat floc Ls和35％浓度的H₂O₂溶液不能直接应用于供水系统中。美国一食品加工厂供水系统出现红虫污染。研究人员尝试利用89℃的水对整个水处理系统进行反冲洗，终于彻底杀灭所有的幼虫。但是每个月如此反冲洗1次的成本很大。因而，开发安全、环保、成本低廉的新型的供水系统中红虫杀生剂，成了目前水处理领域的一个急需解决的问题。

                          发明内容

本发明的目的在于公开一种能够有效地灭活红虫或控制红虫污染的药剂。这种药剂使用安全，对人体和水环境无害，使用条件宽松，操作简便，处理过程对设备无腐蚀，费用低廉。

为了达到上述目的，本发明在对具有灭杀其它生物的作用，使生物体内细胞凋亡，丧失活性的多种生物(如桉树、辣椒、无脊椎动物等)的生物化学研究中发现，从柿属植物、紫草、凤仙花以及其它一些植物中提取获得的活性成分具有抗菌、驱虫、抗突变、抗癌等药理活性。这些活性成分为醌类衍生物，已经作为抗生素或抗肿瘤药物应用于医疗。本发明经过大量实验发现自然界、人体和动、植物体内普遍存在的维生素K₃的主要成分为β-甲基萘醌(2-methyl-1，4-naphthoquinone，)具有类似功能。β-甲基萘醌外观为淡黄色晶体粉末，分子式C₁₁H₈O₂，分子量172.17，熔点105～107℃，难溶于水，溶于有机溶剂。β-甲基萘醌的结构式为

β-甲基萘醌作为维生素K₃的主要活性成分，是一种普遍存在于人类和动植物体内的天然物质，对生物体内许多新陈代谢过程功能的正常发挥具有重要的促进作用，对人体健康和水体生态无害。国内大连大江工贸有限公司生产主要活性成分β-甲基萘醌的维生素K₃。在医学上，维生素K₃能促进人体肝脏合成凝血因子，常用于出血性疾病的治疗；还可与维生素C一起用于抑制或破坏肿瘤细胞的生长。同时，维生素K₃还常用作饲料添加剂，促进动物生长和预防疾病。另一方面，β-甲基萘醌在水中易于降解，其半衰期为18-24h。经过现代生物、化学分析技术和大量实验证实β-甲基萘醌具有良好的杀灭水中微型生物红虫的效果，只要将其按照1.0mg/L浓度投放到供水系统中，就能有效地灭活红虫或控制红虫污染。

本发明的优越性能在于：

1.由于本发明在浓度很低(供水系统中48小时维生素K₃平均浓度为1.0mg/L)的情况下就能100％杀灭红虫(包括体积较大的IV龄期红虫)，因此用维生素K₃作为本发明的防治供水系统中红虫污染的生物控制剂具有能够有效地灭活红虫和控制红虫污染的优点。

2.由于本发明的β-甲基萘醌作为维生素K₃的主要活性成分，是一种普遍存在于人类和动植物体内的天然物质，对生物体内许多新陈代谢过程功能的正常发挥具有重要的促进作用，因此使用安全，对人体在内的哺乳动物健康和水环境无害。

3.由于本发明的维生素K₃生物活性强，在浓度很低的情况下就能起到效果，只要在供水中保持1.0mg/L浓度，就能杜绝红虫污染，因此具有使用条件宽松，操作简便的优点。

4.由于本发明的维生素K₃的活性成分β-甲基萘醌在水中易于降解，因此处理过程对设备无腐蚀。

5.本发明处理费用低廉。维生素K₃市场价格(本用途所采用的产品等级工业级)约为120-160元/kg。若按其投加量1.0mg/L进行计算，则处理费用为0.12-0.16元/吨水。

                          具体实施方式

本发明的用维生素K₃作为防治供水系统中红虫污染的生物控制的应用，是将由大连大江工贸有限公司生产的维生素K₃(活性成分β-甲基萘醌)，按照1.0mg/L浓度投放到供水系统中，能有效地灭活红虫或控制红虫污染，达到杜绝供水系统被红虫污染的目的。

其中红虫24小时控制效应见表1。供水中维生素K₃的5种药剂浓度(mg/L)和红虫的死亡率成为正比，红虫的平均死亡率随供水中所含药剂浓度的加大而上升。采用直线内差法计算得出的24小时的半致死浓度(LC50)为0.77mg/L。

                  表1红虫24小时控制效应

药剂浓度(mg/L)	0	1	2	3	4	5
							红虫死亡率(％)死亡率平均值(％)	00000	5080607065	100100100100100	100100100100100	100100100100100	100100100100100

四龄红虫的48小时半致死浓度(LC50)见表2。同样，红虫的灭杀率随供水中维生素K₃浓度的增加而上升，并且灭杀效果稳定。其LC50(48h)为0.64mg/L，相对LC50(24h)有了一定程度的降低。

                     表2红虫48小时控制效应

药剂浓度(mg/L)	0	0.5	0.6	0.7	0.8	0.9	1.0
								红虫死亡率(％)死亡率平均值(％)	0000	30301023.33	30404036.67	80805070	90906080	1001008093.33	100100100100

本发明的维生素K₃(生物控制剂)在供水系统中对红虫的灭杀时效变化：将市售的维生素K₃(粉剂)用水溶解后在6天内任何一天投药，其4龄红虫的杀灭率变化不大，控制效果稳定。具体是分别取当日配制的新鲜药剂以及配制后2、4、6天的药剂进行时效性实验，药剂浓度为2mg/L，配制的药剂放在4℃的冰箱内，保持低温避光的贮藏环境，它们对红虫的灭杀时效性可达6天。

维生素K₃杀灭红虫原理

由于维生素K₃的主要活性成分β-甲基萘醌具有的萘醌类结构，该结构可经过黄酶催化氧化还原诱导产生活性氧，从而诱导细胞凋亡，即细胞在生物体发育中，在其诱导下接受指令发生程序化事件，导致细胞最终自我消亡。  另一方面，这类物质还是一种重要的光敏剂，可导致DNA的光敏损伤，并且光子剂量越大，碱基组分越是暴露，DNA越是易于发生光敏损伤。因此从理论上分析，在红虫的活体细胞的不断分裂，DNA的不断复制，碱基的暴露会给维生素K₃的活性物质β-甲基萘醌更多的进攻机会，供水系统(被一级泵站吸入而进到水厂内的净水系统，或者外界摇蚊飞入清水池后，在池内进行二次繁殖或直接进入管网)的红虫因此被有效杀灭。

Claims (1)

1.维生素K₃在防治供水系统中红虫污染的应用，其特征在于：能够有效杀死、去除或者灭活红虫的药剂为维生素K₃，所述的杀死、去除或者灭活红虫的方法是将维生素K₃按照1.0mg/L浓度投放到供水系统中。