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饮用水处理中摇蚊幼虫(红虫)污染的防治与治理

      

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       摇蚊属于节肢动物门(Arthropoda),昆虫纲(Insecta),双翅目(Diptera),摇蚊科(Chironomidae)。摇蚊的生活史经过卵—幼虫—蛹—成虫4个阶段,其中幼虫期最长,也是摇蚊生活史中惟一须要进食的阶段。摇蚊幼虫在成蛹前共经历3次蜕皮,分为4个龄期。


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  摇蚊幼虫体内因含有血红素而呈红色,所以又俗称红虫。摇蚊的幼虫初期存在趋光性,经过3~6d浮游生活后,转入底栖生活。幼虫的食性有动物食性、捕食性与杂食性之分。动物食性品种以噬食动物组织为食,捕食性品种以甲壳类、寡毛类跟其余摇蚊幼虫为食,杂食性品种则以细菌、藻类、有机碎屑跟浮游动物为食。水体富营养化使得摇蚊幼虫在水库、湖泊类水源中大量孽生繁殖,直接导致其可以在给水处理系统中出现。1龄摇蚊幼虫具有较强的游动性,可以穿透滤池进入到清水池中,由于常规的水处理消毒工艺对其难以有效地灭活,在我国一些大中城市的管网水中都曾发现过摇蚊幼虫。尽管目前不能证实摇蚊幼虫会威胁到公众健康,但是人们常常把这些生物的存在和饮用水不卫生联系起来,引起他们对水质信心的下降。


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显微镜下的摇蚊幼虫


       通过两条途径来解决给水处理系统中摇蚊幼虫的威胁:一是研究摇蚊幼虫的生理生态学特性,为摇蚊幼虫的预测预报提供基础数据,以指导水厂在其暴发期间采取应急措施;另一条途径则是从改进与强化水处理工艺入手,研究行之有效的水处理工艺技术,达到使其被有效去除的目的。


       沈阳水源和给水处理系统中的摇蚊优势种属为花翅摇蚊。在18, 22,26, 30和34℃五个恒定温度下,研究了温度对花翅摇蚊的生长发育、存活及繁殖的影响。在试验温度范围内,花翅摇蚊各虫态发育历期随温度升高而逐渐缩短,发育速率与温度呈正比关系,并得出各虫态发育速率与温度的5个回归关系式,可用于花翅摇蚊发生期的有效积温预测。花翅摇蚊的世代发育起点温度和有效积温分别为6.68℃和742.97d-'C. 26℃时世代存活率、成虫繁殖力和种群增长指数均高于其它温度处理。在5个温度条件下,内享增长力仁rm)和周限增长速率仁几)均随温度的升高而增大,至34℃时最大,分别为 0.175和1.191。净增殖率仁R,o)在26℃时最大,其与温度呈二次抛物线关系。平均世代周期仁T)和种群数量加倍时间(t)均随温度的升高而缩短,至34℃最短,分别为24.53d和3.96d。花翅摇蚊对温度较敏感,30-34℃为其种群增长的最适温区。根据有效积温推算,花翅摇蚊在沈阳地区一年发生8个世代,5-10月为其多发期,这与沈阳地区夏秋季多发的动态相吻合。除温度外,湿度和光照周期等环境因子对花翅摇蚊的成虫繁殖力均具有显著影响。在一定范内,随湿度升高每雌产卵量逐渐增大,在85%RI3下每雌产卵量达到最大值,而后呈下降趋势。每雌产卵量与光照周期呈抛物线关系,并在光照12h时达到最高。以上结果为分析摇蚊种群动态规律提供了参考依据。


       三种化学氧化剂中,二氧化氯对摇蚊不同龄期幼虫的毒力最高,臭氧次之,液氯最低;25℃时二氧化氯、臭氧和液氯对4龄幼虫的24h半致死浓度分别为0.41mg/L, 2.16mg/L和3.01mg/L。化学氧化剂对摇蚊幼虫的毒力随幼虫龄期的增长而降低,1龄幼虫对化学氧化剂最敏感,其中二氧化氯对4龄幼虫是1龄幼虫的1.78倍。化学氧化剂的毒力在一定范围内符合正温度系数规律,二氧化氯对4龄幼虫的毒力在15~30℃范围内增加了2.16倍。


       通过扫描电镜和透射电镜观察,综合分析了氧化剂对摇蚊幼虫表皮和肌肉细胞超微结构的影响。结果表明,处理后的摇蚊幼虫表皮由于真皮细胞结构被破坏导致板层结构消失,真皮细胞层与内表皮层相分离。真皮细胞的损害表现为核仁变形、染色质固缩;线粒体内晴减少、解体、空饱化;内质网减少,小池扩张、囊泡化,表面核糖体数量减少。中毒的肌肉细胞内核仁变形;线粒体内峭溶解,空泡化严重。


       针对原水中存在的1龄摇蚊幼虫,研究了化学预氧化剂,包括二氧化氯,氯、臭氧等,对1龄幼虫的灭活效果,并对原水中1龄摇蚊幼虫经预氧化、混凝沉淀后的去除效果进行了考察。与其它两种氧化剂相比,二氧化氯对原水中摇蚊幼虫具有更好的灭活作用,在1.5 mg/L二氧化氯投量下接触30mn能够达到100%的灭活率。pH值在8范围内对二氧化氯的灭活效果不会产生影响,但温度在一定范围内的升高能够提高二氧化氯的灭活效果。二氧化氯投加量0. 8 mg/L,二氧化氯预氧化与混凝沉淀工艺的协同作用可以完全去除水中生物活性降低的1龄幼虫。

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