全 文 ：第 25卷第 10期
2005年 10月
生 态 学 报
ACTAECOLOGICASINICA
Vol.25,No.10
Oct.,2005
余氯对水生生物的影响
曾江宁1,2,3,陈全震1,3,郑 平2,高爱根1,3,廖一波1,3,杨关铭1
(1.国家海洋局海洋生态系统与生物地球化学重点实验室 第二海洋研究所,杭州 310012;
2.浙江大学环境与资源学院,杭州 310029;3.农业部海洋与河口渔业重点开放实验室,上海 200090)
基金项目:国家科技部社会公益研究专项资金资助项目(2004DIB3J087);浙江省自然科学基金资助项目(Y504012);国家海洋局青年科学基金
资助(2005106);农业部海洋与河口渔业重点开放实验室基金资助项目
收稿日期:2004-11-07;修订日期:2005-05-10
作者简介:曾江宁(1975～),男,江西新干人,博士生,主要从事海洋生态环境研究.E-mail:jnzeng@zju.edu.cn
致谢:宁修仁教授对论文写作给予了很大帮助,特此致谢!
Foundationitem:ProgramonResearchforPublicGoodofMOST(No.2004DIB3J087),ProvincialNaturalScienceFoundationofZhejiang(No.
Y504012),YouthFoundationofMarineScienceofStateOceanicAdministration(No.2005106),FoundationoftheKeyLaboratoryofMarine
andEstuarineFisheriesofChineseMinistryofAgriculture
Receiveddate:2004-11-07;Accepteddate:2005-05-10
Biography:ZENGJiang-Ning,Ph.D.candidate,mainlyengagedinmarineecologyandenvironment.E-mail:jnzeng@zju.edu.cn
摘要:氯是滨河、滨海企业冷却水常用的防治污损生物的处理剂。总结近年来国内外氯在企业冷却水中的应用、氯对浮游植物、
浮游动物、贝类、鱼类等影响的研究成果,为制定冷却水余氯排放标准和水产养殖的合理布局提供了参考,针对我国大量滨海
电厂即将建立的现状,分析了余氯研究在中国海域研究的不足,提出了氯对我国海洋生物影响不同层面的研究方向。认为氯对生物种
群的毒性,氯对生物群落组成、结构和生态演替的影响,以及减轻或避免余氯污染的对策是需要进一步解决的科学问题。
关键词:余氯;水生生物;热(核)电厂;生物污损
文章编号:1000-0933(2005)10-2717-08 中图分类号:Q178.1;X55 文献标识码:A
Advancedineffectofresidualchlorineonhydrobios
ZENG Jiang-Ning1,2,3,CHEN Quan-Zhen1,3,ZHENG Ping2,GAO Ai-Gen1,3,LIAO Yi-Bo1,3,YANG
Guan-Ming1 (1.LaboratoryofMarineEcosystemandBiogeochemistry,SecondInstituteofOceangraphyStateOceanicAdministration,
Hangzhou310012,China;2.CollegeofEnvironmentalandResourceScience,ZhejiangUniversity,Hangzhou310029,China;3.Key
LaboratoryofMarineandEstuarineFisheries,MinistryofAgriculture,Shanghai200090,China).ActaEcologicaSinica,2005,25(10):2717～
2724.
Abstract:Chlorinationiswidelyusedforpreventingbiofoulinginpowerplantcoolingwatersystems.Recentresearchhas
indicatedthatchlorinesourcedfromthecoolingwaterofpowerplantisoneofthemajorharmfulfactorswhichdamageadjacent
waterecosystem.Inthispaper,thetechnologyandresearchprogressontheutilizationofchlorineinthecoolingwaterof
enterprisesandharmfuleffectsoftheresidualchlorineonphytoplankton,zooplankton,fishandshelfish,etc.werereviewed.
Though0.2mgL-1chlorinemaykil60%～80% unicelularalgae,phytoplanktonbiomasscouldberecoveredafter3～5
days,butthespeciescompositionwouldbechanged.
Zooplanktonismoresensitivetochlorinethanphytoplankton.Whenitisexposedtothechlorine,andthelethal
concentration50% islowerincontinuouslyfilingofthechlorinethaninintermittentway.
Theeffectofchlorineonshelfishismorecomplicatedthanotheranimals,itvarieswiththevariousspecies,ages,chlorine
concentration,temperature,andseasonalteration,butexceptforBrachidontesstriatulus.
Regardingfinfish,chlorineexposurewouldleadtogildamage,butsomeconfusedresultshavebeenreported,e.g.
minnowscouldacclimatetochlorine,andtheavoidancereactionofBrevoortiatyrannuscolonytochlorineismoresuperiorthan
thatofitsindividual,however,themechanismofthesephenomenaisstilunclear.
Asreferences,dataandviewpointsfromvariousdocumentsaresignificantforstipulatingfordrainagest
===================================================================
andardofresidual
chlorineincoolingwater,andtherationaldistributionofaquiculture.Uptodate,however,noresearchontoxicityofchlorine
tomostmarinespecieshasbeendoneinChina,andasaresult,thereisnotanycriterionforjudgingmarineecologicalsecurity,
whenmanylargepowerplantsareconstructedinthecoast.
Theauthorconsidersthatinthefuturestudiesonthetoxicityofchlorinetomarinepopulations,theeffectofchlorineon
speciescomposition,communitystructureandecologicalsuccession,aswelasthecountermeasuresforavoidingorlightening
polutionoftheresidualchlorineshouldbefocusedon.
Keywords:residualchlorine;hydrobios;ecosystem;powerplant
滨河、滨海电厂和企业生产通常采用附近的自然水体作为冷却水,冷却系统在运行过程中会出现水生生物附着生长。这一
现象被称为生物污损(biofouling)[1]。生物污损可分为两类:一类是由贻贝、藤壶和水螅虫等大型生物引起的管道系统和排水渠
的阻塞;另一类是由细菌和真菌等微生物生长形成的生物膜[2,3]。两类生物污损相互联系,生物膜是大型生物附着的基础[2],两
者都可导致热传输效率降低,给企业运行带来不良影响。美国早在 1924年便采用氯进行电厂污损生物的控制[4],20世纪 40年
代开始,加氯和生产废水的余氯对水域自然生态的负面影响逐渐为国外学者所关注,Turner[5]研究了氯对海水管道中附着生物
的影响。之后,不同研究者陆续在余氯对水域生产力的影响[6,7]、余氯对水生生物的毒性及毒性机理[3,8～12]、不同形态余氯的毒
性差异[13]、余氯和温升对水生生物的交互作用[14～18]等方面进行了广泛研究。而我国关于余氯对水生生物影响研究起步较
晚[19～22],至今还没有冷却水余氯排放标准。
本文旨在综述国内外的研究成果,并对今后的研究重点进行展望,同时为我国以自然水为冷却用水的企业确定水体加氯浓
度和制定冷却水余氯排放标准提供科学依据。
1 氯在企业冷却水中的应用
滨河、滨海企业冷却系统的主要防污针对的是软体动物的幼体[16,23]。连续向海水中加低浓度氯(0.1～0.5mgL-1)便可阻
止翡翠贻贝幼体在冷却系统内的附着[24]。氯对多形饰贝(Dreissenapolymorpha)[17]和紫贻贝(Mytilusedulis)[23]的幼虫毒性实
验则表明 0.1mgL-1的余氯就会引起幼虫死亡。因此,企业日常运行一般采用低剂量氯来防治贻贝等生物附着[16],这一剂量通
常低于 1mgL-1[25],或低于 0.2mgL-1[24],甚至更低,为 0.1mgL-1[15,26]。
为了降低生产成本和减少对水生生态的影响,企业经常采用间歇通氯的方式防止污损生物在冷却系统中的附着,但有时却
不能奏效[24,27]。Rajagopal等[24]报道 Madras核电厂从 1976年开始对冷却水采用间歇通氯进行附着生物的控制,该厂冷却水排
放口余氯浓度控制在 1～2mgL-1,持续 1h,偶然持续 8h,1987年调查却发现该厂冷却系统中污损生物量为 35～211kgm-2。
Rajagopal等[27]指出,对于食物丰富的环境,每天通氯几小时或者每月通氯几天,即使采用高浓度(3～5mgL-1)也不能杀死贻
贝,原因在于当加氯处理时贻贝外壳闭合,而停止加氯后 7～15min便能恢复进食;对于食物贫乏的环境,相同浓度的余氯却会
因营养限制的原因可以很好的控制贻贝的生长。对多形饰贝、Mytilopsisleucophaeata、紫贻贝进一步研究发现,连续通氯使受试
贝类达到 100%死亡的同期内,间歇通氯(通 4h,停 4h)只有 0～5%死亡[27]。
氯对冷却水中水生生物致毒的主要因素是余氯浓度水平和作用时间,同时还受水体温度、盐度、pH和有机质的影响[27,28]。
余氯和热的共同作用可以导致斑马贻贝(zebramussel)的死亡提前,如驯化温度为 20～25℃,无氯 30℃条件下斑马贻贝死亡
95%的时间为 842h,而 0.5mgL-1余氯 30℃条件下该时间仅为 32.8h,死亡时间缩短大约 95%[18]。
Saravanane[29]从余氯对海洋浮游植物生物量影响的角度分析,认为余氯本身对海域造成的影响很微弱。因为 1)氯在处理
冷却水过程中,与其他因素协同作用于水生生物,这些因素包括温升、水泵中的剪切力、冲刷作用、压力剧变等;2)海水运动对余
氯排放区域有强稀释作用;3)由氯产生的残余氧化剂在海水中的衰减很快,这一衰减由水体需氯量、有机物卤化、卤化物降解等
化学衰减过程构成。
实际上,由于氯元素性质活泼,其在自然水体中多以-1价离子态存在。因此,人为增加的 0价或+1价余氯必然会对水生
生物产生影响。
2 余氯对水生生物的影响
海洋生态系统是一个动态系统,许多食物网交错存在,其中任何一个种群发生变化都可能导致其他生物种群的巨大变
化[29]。
2.1 余氯对浮游植物的影响
电厂温排水中的余氯是损害浮游植物的主要因素,而温排水的热冲击对浮游植物的影响不大[30]。0.2mgL-1的氯可以直
接杀死冷却水中 60%～80%的藻类[31]。
但 Glasstone等[32]认为即使 20%的浮游植物种群被杀死,水域的净影响也可以被忽略。Hamilton等[30]按氯处理时损失
8172 生 态 学 报 25卷
91%的浮游植物,氯处理时间占一天的 25%,冷却用水占河流流量的 30%,则对美国马里兰州 Patuxent河畔 ChalkPoint电厂
邻近水域浮游植物受氯处理的损失估算结果仅为 6.6%。Sarvanane等[29]在海滨电厂排水口有效氯浓度控制在 0.2～0.5mgL-1
时,将取水口、冷却管内、排水口的 3份水样进行室内培养,硅藻的初始浓度分别为 413、352、381ind/ml,达到同一细胞密度
(6.7×104～8.3×104ind/ml)分别需要 3、6、8d,说明浮游植物具有较强的恢复潜能,余氯对浮游植物的损伤能得到较快恢复。
但恢复后的浮游植物种类组成发生变化,如电厂取水口、冷却管内、排水口水样的藻类培养试验表明透明海链藻(Thalassiosira
hyalina)在培养初期所占比例与其他浮游植物接近,但在冷却管内和排水口水样的培养后期却成为优势种,优势度达到 100%。
此外,不同水质条件下,氯对浮游植物的影响程度不一。当海水中总颗粒物和溶解有机碳占比例较高时,则同样浓度的氯对
浮游植物的影响较小,因为大量氯主要被前者所消耗[7,29]。
2.2 余氯对浮游动物的影响
浮游动物虽是水生生态系统的重要组成部分,但目前对浮游动物受氯的影响研究报道较少(见表 1)。从表 1可见,浮游动
物对氯较敏感,较低浓度的氯即可对浮游动物产生明显的影响;浮游动物受氯连续暴露影响的浓度低于间歇暴露的浓度。
表 1 余氯对浮游动物的影响①
Table1 Effectofresidualchlorinetovariouszooplankton
物种
Species
温度
Temperature(℃)
盐度
Salinity
判定指标
Criterion
影响浓度
Effectconcentration(mgL-1)
参考文献
Reference
大型 Daphniamagna 25±1 淡水 freshwater 48-hLC50② 0.032 [3]
25±1 淡水 freshwater 48-hILC50③ 0.055④ [3]
16 淡水 freshwater 24-hLC50 0.038 [19]
19 淡水 freshwater 24-hLC50 0.047 [19]
25 淡水 freshwater 24-hLC50 0.043 [19]
Hyalellaazteca 25±1 淡水 freshwater 96-hLC50 0.078 [3]
25±1 淡水 freshwater 96-hILC50 0.301④ [3]
Mysidopsisbahia 25±1 20 96-hLC50 0.062(0.052～0.074) [3]
25±1 20 96-hILC50 0.210(0.169～0.257)④ [3]
25±1 20 LC50 0.073 [12]
25±1 20 96-hILC50 0.267⑤ [12]
Neomysissp. 15 28 LC50 0.162 [33]
①未作说明均为连续通氯 Unmarkedorganismsweretestedforcontinuousexposures;②LC50:连续暴露的半数致死浓度 Theconcentration
resultingin50% ofthetestorganismslethalforcontinuousexposures;③ILC50:间歇暴露的半数致死浓度 Theconcentrationresultingin50% of
thetestorganismslethalforintermittentexposures;④每隔 8h通氯气 40minOrganismswereexposedintermittentlytoadilutionseriesof
oxidantfor40minevery8h;⑤每隔 2h通氯气 40minOrganismswereexposedintermittentlytoadilutionseriesofoxidantfor40minevery2h
2.3 余氯对贝类的影响
余氯可造成贝类滤食率、足活动频率、外壳开闭频率、耗氧量、足丝分泌量、排粪量等亚致死参数的降低,从而使贝类失去附
着能力[8,28,34～37]。当余氯浓度低于 1mgL-1时,贝类仍可以打开外壳进行摄食,但摄食速率降低[36];浓度更高时,贝类便被迫关
闭外壳,依靠体内积蓄的能量和缺氧呼吸作用生存,直至能量完全消耗或代谢废物达到毒害水平[23,36]。
Masilamoni等[28]认为余氯对贝类致毒的机理可能为:(1)氯直接对贝类鳃上皮细胞造成伤害;(2)由氯造成的氧化作用破
坏贝类呼吸膜,导致其体内缺氧、窒息而死;(3)氯直接参加贝类酶系统的氧化作用。
余氯对贝类的影响存在物种间差异。Lewis[23]报道称紫贻贝经 4.43mgL-1余氯处理 49h,放回原海水中可在 30min内恢
复活动。Rajagopal等[36]报道 0.75mgL-1的余氯是条纹短齿蛤(Brachidontesstriatulus)生理功能受到影响的临界值,条纹短齿
蛤甚至对 0.25mgL-l的低浓度余氯也能作出滤食率降低 6%～30%的反应。翡翠贻贝(Pernaviridis)对余氯非常敏感(<0.15
mgL-1)[28]。斑马贻贝甚至可以感知 0.04mgL-1的余氯作用,并立即作出关闭外壳的反应[38]。Rajagopal[27,37]研究发现,紫贻
贝、翡翠贻贝、股贻贝(Pernaperna)、条纹短齿蛤、变化短齿蛤(Brachidontesvariabilis)和菲律 宾 偏 顶 蛤 (Modiolus
philippinarum)用氯处理时,达到 100%死亡率的时间存在较大差异,1mg·L-1余氯作用下,受试个体全部死亡的时间介于
288h和 1104h之间,紫贻贝最长,变化短齿蛤最短。
余氯对贝类的影响存在体龄差异。M.leucophaeata的余氯毒性试验表明,0.25mgL-1余氯作用下,其 2mm个体全部死亡
917210期 曾江宁 等:余氯对水生生物的影响
的时间为 89d,而 10mm个体全部死亡的时间为 109d[27]。但变化短齿蛤的个体大小对氯的响应没有显著性差异[37]。
余氯对贝类的影响存在温度差异。Jenner等[16]报道翡翠贻贝在 0.5mgL-1余氯作用下,30℃时达到 95%死亡率的时间是
1d,而在 34℃时,这一时间仅为 1h。Rajagopal等[39]报道 M.leucophaeata在 0.5mgL-1余氯作用下,5℃时达到 95%死亡率的
时间为 99d,30℃时则为 47d。斑马贻贝[15,17]也有同样的趋势。
余氯对贝类的影响存在浓度差异。同一种贝类,余氯浓度越高,则其死亡时间越短[9,28,36,40]。
余氯对贝类的影响存在季节差异。Jenner[15]研究发现多形饰贝受相同浓度余氯作用时,春季和夏季全部死亡的时间不同。
Rajagopal等[39]用采自 6月(夏季)和 11月(冬季)的 M.leucophaeta,经 20℃驯化 2周后,用 1,2mgL-1和 3mgL-1氯进行毒性
试验,均发现该贝非养殖季节(11月～翌年 4月)比养殖季节(6～10月)对氯的忍耐性强。
余氯对贝类的影响研究结果列于表 2。
表 2 余氯对贝类的影响①
Table2 Effectoftotalresidualchlorinetovariousmusselspecies
物种
Species
总余氯②
(mgL-1)
温度
Temperature(℃)
持续时间
Duration
死亡率
Mortality(%)
参考文献
Reference
紫贻贝 Mytilusedulis 1.00 - 39d 100 [9]
10.00 - 7d 100 [9]
4.43 16.6 20d 100 [23]
1.00 20 966h 100 [27]
翡翠贻贝 Pernaviridis 1.00 29～30 34d 100 [40]
5.00 29～30 5d 100 [40]
0.5 30 1d 95 [16]
0.5 34 1h 95 [16]
0.72 30.4～31.0 588h 100 [28]
9.7 30.4～31.0 4d 100 [28]
1.00 29.1 34d 100 [37]
Pernaindica 1.00 29～30 14d 100 [26]
变化短齿蛤 Brachidontesvariabilis 1.00 29.1 260h 100 [37]
条纹短齿蛤 Brachidontesstriatulus 1.00 29～30 24d 100 [36]
2.00 29～30 15d 100 [36]
3.00 29～30 10d 100 [36]
偏顶蛤 Modiolusmodiolus 1.00 29～30 11d 100 [26]
多形饰贝 Dreissenapolymorpha 0.4 春季 Spring > 3weeks 100 [15]
0.4 夏季 Summer 2weeks 100 [15]
0.25 12～15 21d 90 [38]
0.50 12～15 19d 93 [38]
1.00 12～15 17d 93 [38]
0.50 18～21 9d 100 [11]
0.50 17～27 9d 100 [41]
1.00 20～22 20d 80 [13]
2.50 20～22 13d 100 [13]
5.00 20～22 7d 100 [13]
1.00 20 588h 100 [27]
2.00 20.1 18.5d 100 [39]
1.00 - 23d 95 [42]
Mytilopsisleucophaeta 1.00 20 36d 100 [35]
2.50 20 15d 100 [35]
5.00 20 15d 100 [35]
10.00 20 36d 100 [35]
0.5 5 99d 95 [39]
0.5 30 47d 95 [39]
1.00 20 1104h 100 [27]
①所有生物均为连续暴露试验 Alorganismsweretestedforcontinuousexposures;②Totalresidualchlorine
2.4 余氯对鱼类的影响
余氯对鱼鳃有损伤作用,使鱼鳃组织发生病变,如组织增生、上皮组织脱离、鳃中积累大量粘液、生成动脉瘤等,从而影响并
0272 生 态 学 报 25卷
阻碍鱼鳃与水中溶解氧的交换[43,44]。余氯也可能会通过鱼鳃组织渗入血液中,把血液中能携带氧的还原性血红蛋白氧化成不
能携带氧的正铁血红蛋白,还可能抑制正铁血红蛋白还原性酶的活性,从而导致血液运载氧的能力下降[45]。表 3为文献中报道
的余氯对鱼类的影响结果。
有些鱼类可以通过自身的调节,对氯产生一定的抗性,提高自身对氯的忍耐力[10,46]。如 Lotts等[46]认为 0.04～0.08mg
L-1的余氯可以引发鲤科鱼对氯的适应能力,但这一适应过程中鱼类生理和生化方面的变化并不清楚。令人奇怪的是,鱼类群
体比鱼类个体对氯更敏感,如大西洋油鲱(Brevoortiatyrannus)群体对余氯的回避反应比个体强[14]。
表 3 余氯对鱼类的影响①
Table3 Effectofresidualchlorinetovariousfish
物种
Species
来源
Source
鱼龄
Age(d)
判定指标
Criterion
影响浓度
Effectconcentration
mgL-1
参考文献
Reference
虹鳟 Oncorhynchusmykiss 淡水 freshwater 15 96-hLC50② 0.059(0.050～0.071) [3]
金体美鳊 Notemigonuscrysoleucas 淡水 Freshwater 幼鱼 Young 96-hLC50 0.304(0.255～0.358) [3]
斑 Ictaluruspunctatus 淡水 Freshwater - 100%急性死亡③ 0.24～0.30 [44]
白鲢 Hypophthalmichthysmolitrix 淡水 Freshwater 幼鱼 Young 回避反应 Avoidingreaction0.15～0.20 [19]
条纹石 Moronesaxatilis 半咸水 Brackishwater 22 96-hLC50 0.14 [47]
60 96-hLC50 0.19 [47]
388 96-hLC50 0.23 [47]
月银汉鱼 Menidiaberyllina 咸水 Saltwater 11 96-hILC50④ 0.193(0.149～0.241)⑤ [3]
- 96-hILC50 0.227⑥ [12]
- LC50 0.128 [12]
- 96-hLC50 0.143(0.115～0.183) [3]
大西洋月银汉鱼 Menidiamenidia - - 96-hLC50 0.037 [48]
Menidiapeninsulae - - 96-hLC50 0.054 [49]
大西洋油鲱 Brevoortiatyrannus 海水 Seawater - 强回避反应⑦ 0.10～0.15 [14]
平鲷 Rhabdosargussarba 海水 Seawater 幼鱼 Young 48-hLC50 0.19(0.16～0.22) [22]
黑鲷 Sparusmacrocephalus 海水 Seawater 幼鱼 Young 48-hLC50 0.18(0.15～0.22) [22]
①未作说明均为连续通氯 Unmarkedorganismsweretestedforcontinuousexposures;②LC50:连续暴露的半数致死浓度 Theconcentration
resultingin50% ofthetestorganismslethalforcontinuousexposures;③100% acutedeath;④ILC50:间歇暴露的半数致死浓度 The
concentrationresultingin50% ofthetestorganismslethalforintermittentexposures;⑤每隔 8h通氯气 40min Organismswereexposed
intermittentlytoadilutionseriesofoxidantfor40minevery8h;⑥每隔 2h通氯气 40min Organismswereexposedintermittentlytoadilution
seriesofoxidantfor40minevery2h;⑦ Intensiveavoidingreaction
3 总结与展望
氯气凭借其广谱性、价格低廉、来源方便、使用简便等特点,被广泛用作生物防污的化学试剂[16]。但不同物种对氯的忍受性
存在差异,而我国氯对许多海洋物种的毒性研究资料却很少;加之掌握生物杀伤剂对目标生物的致死毒性和亚致死毒性的准确
信息对于研制合适的生物杀伤剂非常重要[16]。因此,有必要针对我国不同区域的污损生物开展氯忍耐性研究,为有效控制污损
生物提供科学的理论依据。
尹伊伟等[19]就氯对我国淡水水生生物的毒性已作了详细的研究,为我国制定淡水渔业水质标准提供了科学依据。但随着
近年来许多大型火电厂和核电厂都将建在经济发达的海滨(河口或港湾),冷却水的余氯自然会对海域生态和养殖环境产生一
定负面影响。如养殖鱼类受网箱等限制,不能逃离氯污染区域。因此,为了充分利用海水资源和兼顾保护海域生态的平衡,就必
需限制工业冷却水余氯的排放浓度,给定一个允许标准,而该标准又必须以主要经济生物及其他水生生物的最大耐受浓度值为
依据。因此,针对我国不同海区的主要经济生物开展氯的影响研究具有重要现实意义。
从经济学和环境安全的角度考虑,必须对余氯影响下水生生物种群的响应有一个恰当的认识[3,39]。但余氯对不同浮游植物
种类的影响以及对浮游植物生物量的研究报道都很少。如果氯的影响足以改变水生生物群落的组成结构,就会导致物种多样性
降低、生态系统异源演替、乃至关键种丧失,甚至可能导致生态系统退化。因此,开展氯对生物群落的组成、结构和生态演替的影
127210期 曾江宁 等:余氯对水生生物的影响
响具有重大生态学意义。
冷却水排放中余氯的影响可以通过源头控制来降低。通过改进系统设计,或者在生产中采用更有效的系统管理和经营方
式,都可以降低氯气和其他生物杀伤剂的用量。设计冷却系统的工业解决方案中,可以采用钛金属代替铜合金作热交换系统的
防腐蚀材料、增加输水系统表面光滑度、提高水流速度都可以降低系统受到生物污损的可能性。如可以采用效率更高的隔栅和
过滤设施使进入系统的碎屑最小化,结合海绵球过滤系统,对系统管道增加硅酮涂层等措施来降低污损生物的附着[50]。
此外,氯气与自然水体中有机质、NH4+等反应生成多种具有毒性的副产物[2],基于环境友好的角度,污损生物防治的新技
术研究还在继续进行[16,51],并在生产实践中发展了许多替代生物防污技术。如采用 ClO2、Br2、优氯净、二氯异氰尿酸钠、异噻唑
啉酮、30%Talow1,3-丙二胺、氨丙烷等具有表面活性的生物杀伤剂[50,52]。顾继东等[51]则发现从斑马贻贝体内分离的细菌及其
体外代谢物可用防止斑马贻贝的附着。但这些技术的成本或者高于氯气,或者离实际应用还有很长距离,因此新型低价长效生
物防污剂的研制仍是今后研究的重点。
References:
[1] HuangZG,CaiRX.Marinefoulingorganismsandantifouling.Beijing:OceanPress,1984.1.
[2] AlonierAS,KhalanskiM,CamelV,etal.CharacterizationofChlorinationBy-productsinCoolingEffluentsofCoastalNuclearPower
Stations.MarinePollutionBulletin,1999,38(12):1232～1241.
[3] FisherDJ,BurtonDT,YonkosLT,etal.Therelativeacutetoxicityofcontinuousandintermittentexposuresofchlorineandbromine
toaquaticorganismsinthepresenceandabsenceofammonia.WaterResearch,1999,33(3),760～768.
[4] HolmesN J.Theeffectsofchlorinationonmussels(ReportNo.RD/L/R/16723).CentralElectricityResearchLaboratories,
Leatherhead,Surrey,1970.
[5] TurnerHJ,ReynoldsDM,RedfieldAC.Chlorineandsodiumpentachlorphenateasfoulingpreventivesinseawaterconduits.Ind.
Eng.Chem.,1948,40:450～453.
[6] BrookAJ,BakerAL.Chlorinationatpowerplants:impactonphytoplanktonproductivity.Science,1972,176:1414～1415.
[7] GoldmanJC,QuinbyHL.Phytoplanktonrecoveryafterpowerplantentrainment.J.Wat.Poll.Con.Fed.,1979,51:1816～1823.
[8] WhiteW R.Effectoflow-levelchlorinationonmusselsatPoolepowerstation(ReportNo.RD/L/N 17/66).CentralElectricity
ResearchLaboratories,Leatherhead,Surry,1966.1～5.
[9] JamesW G.Musselfoulinganduseofexomotivechlorination.ChemistryandIndustry,1967,24:994～996.
[10] DeGraeveGM,WardRW.Acclimationoffatheadminnowsandlaketrouttoresidualchlorineandbrominechlorine.J.WaterPollut.
ControlFed.,1977,44:212～220.
[11] DeGirolamoDJ,JensenJN,VanBenschotenJE.Inactivationofadultzebramusselsbychlorine.In:AmericanWaterWorks
AssociationAnnualConference(Abstract),Philadephia,USA,1991.
[12] FisherDJ,BurtonDT,YonkosLT,etal.Acuteandshort-term chroniceffectsofcontinuousandintermittentchlorinationon
MysidopsisbahiaandMenidiaberyllina.Environ.Toxicol.Chem.,1994,13:1525～1534.
[13] MartinID,MackieGL,BakerM A.Controlofthebiofoulingmolusk,Dreissenapolymorpha(Bivalvia:Dreissenidae),withsodium
hypochloriteandwithpolyquaternaryammoniaandbenzothiazolecompounds.ArchivesofEnvironmentalContaminationandToxicology,
1993,24:381～388.
[14] HalLW,BurtonDT,MargreySL,etal.AcomparisonoftheavoidanceresponsesofindividualandschoolingjuvenileAtlantic
menhaden,BrevoortiatyrannussubjectedtosimultaneouschlorineanddeltaTconditions.JToxicol.Environ.Health.,1982,10:1017～
1026.
[15] JennerH A.ChlorineminimizationinmacrofoulingcontrolintheNetherlands.In:JolyRL,BulRJ,DaviesW P,etal.eds.
Proceedingsofthefifthconferenceonwaterchlorination:chemistry,environmentalimpactandhealtheffects.Michigan:LewisPublishers
Inc.,1985.1425～1433.
[16] JennerHA,WhitehouseJW,TaylorCJL,etal.CoolingwatermanagementinEuropeanpowerstationsbiologyandcontroloffouling.
HydroecologieAppliqueeTome,1998,10(1):1～225.
[17] VanBenschotenJE,JensenJN,LewisD,etal.Chemicaloxidantsforcontrolingzebramussels(Dreissenapolymorpha):asynthesisof
recentlaboratoryandfieldstudies.In:NalepaTF,SchloesserDW,eds.ZebraMussels:Biology,ImpactsandControl.London:Lewis
Publishers,1993.599～619.
[18] HarringtonDK,VanBenschotenJE,JensenJN,etal.Combineduseofheatandoxidantsforcontrolingadultzebramussels.Water
Research,1997,31(11):2783～2791.
2272 生 态 学 报 25卷
[19] YinYW,WenXY,LuSH,etal.Toxicityofresidualchlorineonhydrobiosatdifferenttemperatureanddiscussionofestablishing
fisherywaterstandard.EcologyScience,1992,(2):41～49.
[20] WenW Y,HuangXP,WuSQ,etal.Impactofcoolingeffluentsofcoastalpowerstationsonmarineenvironment.TropicOceanology,
1993,12(3):99～103.
[21] HuangHH,WangZD,ZhangH.Impactofresidualchlorineincoolingeffluentsofpowerstationsonadjacentwatersecology.Nanhai
YanjiuYuKaifa,1998,(2):46～58.
[22] HuangHH,ZhangS,ChenH,etal.StudiesontoxicityofresidualchlorinetolarvaeofRhabdosargussarbaandSparusmacrocephalus
inDayaBay.TropicOceanology,1999,18(3):38～44.
[23] LewisBG.Musselcontrolandchlorination(ReportN.TPRD/L/2810/R85).CentralElectricityResearchLaboratories,Leatherhead,
Surrey,1985.1～33.
[24] RajagopalS,NairKVK,AzariahJ,etal.ChlorinationandMusselControlintheCoolingConduitsofaTropicalCoastalPowerStation.
MarineEnvironmentalResearch,1996,41(2):201～221.
[25] WhitehouseJW,KhalanskiM,SarogliaM G,etal.Thecontrolofbiofoulinginmarineandestuarinepowerstations:acolaborative
researchworkinggroupreportforusebystationdesignersandstationmanagers(CEGBNW Region191-9-85).CEGB,EdF,ENEL,
KEMA,1985.
[26] RajagopalS,SasikumarN,AzariahJ,etal.Someobservationsonbiofoulinginthecoolingwaterconduitsofacoastalpowerplant.
Biofouling,1991,3:311～324.
[27] RajagopalS,VanderVeldeG,VanderGaagM,etal.Howeffectiveisintermittentchlorinationtocontroladultmusselfoulingin
coolingwatersystems?WaterResearch,2003,37:329～338.
[28] MasilamoniG,JesudossaKS,NandakumarbK,etal.Lethalandsub-lethaleffectsofchlorinationongreenmusselPernaviridisinthe
contextofbiofoulingcontrolinapowerplantcoolingwatersystem.MarineEnvironmentalResearch,2002,53:65～76.
[29] SaravananeN,SatpathyKK,NairKVK,etal.Preliminaryobservationsontherecoveryoftropicalphytoplanktonafterentrainment.
J.Therm.Biol.,1998,23(2):91～97.
[30] HamiltonDH,JrFlemerDA,etal.Powerplants:Effectsofchlorinationonestuarineprimaryproduction.Science,1970,166:197～
198.
[31] LangfordTE.Ecologyandcoolingwaterusebypowerstations.Atom.,1988,385:4～7.
[32] GlasstoneS,JordanW H.Thedisposalofwasteheat.InNuclearpoweranditsenvironmentaleffects.AnNuclearSociety,LaGaange
park,Ilinois,1980.304～340.
[33] ThatcherTO.TherelativesensitivityofPacificNorthwestfishesandinvertebratestochlorinatedseawater.In:JoleyRL,GorchevH,
HamiltonDH,etal.eds.WaterChlorination:EnvironmentalImpactandHealthEffects.AnnArborSci.Publ.,AnnArbor,MI.
1978.2:351～360.
[34] KhalanskiM,BordetF.Effectsofchlorinationonmarinemussels.In:JolyRL,BrungsW A,CummingRBeds.WaterChlorination:
Chemistry,EnvironmentalImpactandHealthEffects.Michigan:AnnArbor,1980,3:557～567.
[35] RajagopalS,vanderVeldeG,JennerHA.Biologyandcontrolofbrackishwatermussel,MytilopsisleucophaetaintheVelsenand
Hemwegpowerstations,theNetherlands.PartⅡ.Controlmeasures(ReportNo.163871-KES/WBR94-3128).KEMAEnvironmental
Services,Arnhem,theNetherlands,1994.1～45.
[36] RajagopalS,NairKVK,vanderVeldeG,etal.ResponseofmusselBrachidontesstriatulustochlorination:anexperimentalstudy.
AquaticToxicology,1997,39(2):135～149.
[37] RajagopalS,VenugopalanVP,VanderVeldeG,etal.Toleranceoffivespeciesoftropicalmarinemusselstocontinuouschlorination.
MarineEnvironmentalResearch,2003,55(4):277～291.
[38] JennerH A,Janssen-MommenP M.MonitoringandcontrolofDreissenapolymorphaandothermacrofoulingbivalvesinthe
Netherlands.In:NalepaTF,SchloesserDW eds.ZebraMussels:Biology,ImpactsandControl.London:LewisPublishers,1993.537
～554.
[39] RajagopalS,VanderGaagM,VanderVeldeG,etal.ControlofBrackishWaterFoulingMussel,Mytilopsisleucophaeata(Conrad),
withSodiumHypochlorite.Arch.Environ.Contam.Toxicol.,2002,43:296～300.
[40] RajagopalS,VenugopalanVP,NairKVK,etal.Responseofgreenmussel,Pernaviridis(L.)tochlorineinthecontextofpower
plantbiofoulingcontrol.MarineandFreshwaterBehaviourandPhysiology,1995,25:261～274.
[41] KlerksPL,FraleighPC.Controlofadultzebramusselswithsodiumhypochlorite,potassiumpermanganateandhydrogenperoxidewith
iron.In:ZebraMusselsMitigationOptionsforIndustries(Abstract),Toronto,Ontario,February,1991Canada.
327210期 曾江宁 等:余氯对水生生物的影响
[42] VanBenschotenJE,JensenJN,HarringtonDK,etal.Zebramusselmortalitywithchlorine.J.Am.WaterWorksAssoc.,1995,87:
101～108.
[43] CohenGM,ValenzuelaJM.Gildamageinthemosquitofish,gambusiaaffinis,causedbychlorineinfreshwater.ScienceofBiology
Journal,1977,361～371.
[44] MitzSV,GiesyJP.Sewageeffluentbiomonitoring Ⅰ.Survival,growth,andhistopathologicaleffectsinchannelcatfish.Ecotoxicol.
Environ.Saf.,1985,10:22～39.
[45] ZeitounIH.Theeffectofchlorinetoxicityoncertainbloodparametersofrainbowtrout(Salmogairdneri).Environ.Biol.Fish.,1977,
1:189～195.
[46] LottsJW,StewartAJ.Minnowscanacclimatetototalresidualchlorine.EnvironmentalToxicologyandChemistry,1995,14(8):1365
～1374.
[47] HalLW,GravesW C,BurtonDT,etal.Acomparisonofchlorinetoxicitytothreelifestagesofstripedbass.Bull.Environ.Contam.
Toxicol.,1982,29:631～636.
[48] RobertsM H,DiazRJ,BenderM E,etal.Acutetoxicityofchlorinetoselectedestuarinespecies.J.Fish.Res.Bd.Can.,1975,32:
2525～2528.
[49] GoodmanLR,MiddaughDP,HansenDJ,etal.Earlylifestagetoxicitywithtidewatersilversides(Menidiapeninsulae)andchlorine-
producedoxidants.Environ.Toxicol.Chem.,1983,2:337～343.
[50] MaSW Y,KuehCSW,ChiuGW L,etal.EnvironmentalmanagementofcoastalcoolingwaterdischargesinHongKong.Wat.Sci.
Tech.,1998,38(8～9):267～274.
[51] GuJi-Dong,FangYan-Zhen,RalphM.Biologicalcontrolofzebramusselsbyindigenouspathogenicbacteriaandtheirextracelular
products.Chin.J.Appl.Environ.Biol.,2001,7(6):572～576.
[52] KuangQi-Jun,BiYong-Hong,HuZheng-Yu,etal.Studyontheremovingefficiencyofalgaebyanovelalgaecide-stationaryClO2.Acta
HydrobiologicaSinica,2003,27(5):554～556.
参考文献:
[1] 黄宗国,蔡如星.海洋污损生物及其防除.北京:海洋出版社,1984.1.
[19] 尹伊伟,温晓艳,吕颂辉,等.不同温度下氯对水生生物的毒性及制订渔业水质标准的探讨.生态科学,1992,(2):41～49.
[21] 温伟英,黄小平,吴仕权,等.电厂冷却水余氯对海洋环境影响的探讨.热带海洋,1993,12(3):99～103.
[22] 黄洪辉,王肇鼎,张穗.电厂温排水中的余氯对邻近水域生态环境的影响.南海研究与开发,1998,(2):46～58.
[22] 黄洪辉,张穗,陈浩如,等.余氯对大亚湾海区平鲷和黑鲷幼鱼的毒性研究.热带海洋,1999,18(3):38～44.
[51] 顾继东,范延臻,RalphM.土著致病菌及其胞外物在生物防治斑马贝中的作用.应用与环境生物学报,2001,7(6):572～576.
[52] 况琪军,毕永红,胡征宇,等.稳定性二氧化氯的杀藻效果研究.水生生物学报,2003,27(5):554～556.
4272 生 态 学 报 25卷