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纳米材料与水产养殖
2007年7月17日 作者:丁永良 访问次数:0 |
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世界上的材料分为两大类，一类为结构材料，如黄沙、石子；一类为功能材料，如磁性材料、超导材料。现在人们发现，一些结构无机材料，加工到纳米级后，也成了功能材料，具有与原来材料完全不同的特性。如：铜不导电了、塑料导电了、陶瓷打不碎了。它们的声、光、电、热、磁和乃至化学性质都发生了变化，出现了特异的表面效应、体积效应、量子小尺寸效应与隧道效应。而且，有的还富有辐射、吸收、杀菌、吸附等许多新特性，具有新的功能，可以用于改造人类的生产与生活。
1．基本原理
21世纪是纳米世纪，纳米技术将渗透到人类的生产、生活许多领域，将引起一场“新的世界工业化革命”。
纳米技术，国际上是十几年前发展起来的，1990年才召开了第一次世界纳米大会。我国近十年也有很大发展，上海、北京都成立了纳米研究中心，在医学、农业、生物领域已取得了一些成果。纳米技术应用于水产养殖，还只是近2--3年的事，而且都是原本不搞水产的“外行”搞起来的。
纳米材料我国已经可以产业化生产的有100多种，这些世界上原来没有的新物质，有什么功能，尚待人们去开发。上个世纪60年代前后激光技术的应用，推出了一批新的产业，后来又出现了个微米技术，也推出一批新产业。这两次浪潮，水产业都失之交臂，没有抓住机遇。
现在世界上出现了许多新现象，例如水体老化、环境污染，用原来的物质材料、传统科学已经不能解决了，或者说愈来愈不经济了。有人说地球环境最后一道防线是纳米技术。现在就是要创造一些新材料、新物质，运用纳米技术在原子、分子水平上进行设计，移动原子组成新材料。另外，特种定向催化剂的开发使设计特殊聚合物分子成为可能。水质好坏是看分子团的水分子多少，一般由6--7个水分子组成。水的分子团愈小，水的渗透力、溶解力、代谢力就越强，更容易进出细胞膜，运送养料、输出垃圾，成为最佳的运输载体。因此，小分子团的水最适合动物与植物细胞的吸收。
随着环境的恶化，水的缔合分子从原来的6--7个，变成了30--40个。这说明水老化了、退化了，水的结构出了问题，分子团逐渐变大，而且面目全非了。水的功能减退，成为一种病态水，有序排列成了无序排列，这种水会使动物的免疫功能下降，体内酸性物质增加，而对病原微生物抵抗力下降，细胞活性降低，鱼、虾容易致病，用药也难以治好。
水是有记忆的，有害电磁波进去了，就改变了电磁波频率。经过有害物质污染过的水，尽管通过多种物理、化学、生物等净化处理，将水中有害物质清除掉，但那些有害物质的原有信息仍然残存在水中。其表现就是分子团变大，就是人工加工的“纯净水”也是一种大分子水。所以，透明洁净的水不一定就是好水。
要恢复水的原始状态，即小分子团的水。就要用核磁共振仪测定其半幅宽，要小于100H2，水的分子团缔合分子为6--8个水分子，水的营养生理功能，即溶解力、渗透力、扩散力、代谢力、浮化力、洁净力仍为良好状态。
怎样才能使水的分子团变小，常用的办法是：一是远红外辐射；二是超声波处理；三是电场作用；四是磁场处理，或者几种办法复合处理。有一些矿物在粉碎到纳米、微米时，没有能量，也能连续地发射出远红外，使水分子降到6--8个。核磁共振的线幅半宽达70H2左右，水质是pH7．4，ORP降低，H2愈小，水的能量愈大，水的渗透力、溶解力、代谢力就愈强，排除有害物质能力也增强。
2．应用实例
目前，国内外运用纳米材料于渔业、农业及环保方面已初见成效的有：
①纳米污水处理(生活污水)。湖南、贵州已成功地建立了纳米材料污水处理厂，较常规污水处理厂投资省一半、耗电省一半、占地省一半。
②纳米养鱼、养龟、养虾。江西的纳米“863”在广西用于大面积养虾，换水量可减少50％，水质清晰，对虾无病，增产20％以上。南昌市养龟、鳖不加温，一年长到1kg。纳米材料用于养鱼还有促进生长与防病的作用。上海已有6个月不换水的纳米静水养鱼实例。日本用微米、纳米功能材料养对虾试验，增产87％。
③作净水用。日本用微纳米材料加净水菌种的混合体，撒布在琵琶湖，净化湖水。我国上海、苏州部分地区也作了类似试验，取得了同样效果。一个月后臭味消除，NH3-N从7X10（的负6次方）降至0．5x10（的负6次方）以下，不换水、不增氧，没有二次污染，无其他副作用。上海昆虫馆，在一个30平方米的鱼池使用纳米材料，放养40kg观赏鱼，6个月不换水、不增氧、不吸污，照常投喂饲料，水中的NH3-N从0．5x10（的负6次方）降至0．25x10（的负6次方）。
④用纳米负离子水养鱼。可以提高水中溶氧、提高pH与成活率，不增氧、不循环、不换水，也可长期养殖。
⑤处理禽畜污水。纳米材料用作禽、畜污水处理，乌黑的猪屎粪液，3天后除臭味，7天后变灰色，15天后水色明显变好。
⑥用作抑菌、灭菌。水经过纳米塑料管，即有抑菌、灭菌作用。用电子显微镜观察，细菌明显减少。
⑦加工饲料。纳米、微米材料加入饲料中，可以使饲料在常温下变成纳米多孔颗粒饲料，比重低于1，而长期浮在水面。深圳用纳米饲料养鳖，成活率提高。
⑧使水负离子化。经纳米材料处理，水中氯离子减少，呈弱碱性。供人饮用，可以增强免疫力，提高健康水平。
⑨海上用网箱的网片上涂了抗菌纳米材料就可以不结垢，不需要经常冲洗。
3．结束语
纳米材料在水产养殖上的应用，在近2--3年探索实践过程中，有以下体会：
①探索纳米技术在水产养殖上的应用，如同进入一个陌生的未知世界，什么都从“0”开始，是科研领域的一个“新大陆”。
②纳米世界是一个未知的科学世界。纳米养鱼，值得我们去探索，但是工作量是很大的，需要有更多的机构和人才去做。
③纳米材料在渔业上的应用，可以开出无数的课题，每一个题目，都可出一篇博士论文，因为没有人做过。例如，纳米陶粒与鱼、虾体重的关系，少了没有作用，多了能量太大，要伤鱼、虾，单一成份纳米与复配纳米又不一样。
④用纳米材料进行养鱼水处理，可以大大简化工业化养鱼技术，大幅度节电、节能。例如臭氧发生器、紫外线杀菌器、蛋白质分离器，甚至生物包等，都可以减少或取消。纳米材料可彻底改革饲料功能，养鱼、养虾也不需要再用药了。
⑤国内外一些纳米专家都在忙有关国计民生的大事，无暇来研究养鱼问题。例如纳米碳管，可以解决储氢问题，汽车就不用油了，纳米制人造血浆，治癌症的纳米生物弹导等，那一样的社会、经济效益都要比养鱼强。所以要解决纳米养鱼还得靠水产界自己。
⑥有人预计世界纳米技术的普遍使用需要30--50年，我看还要长一点。我在30年前提出工业化养鱼的设想，现在还刚刚在实质性起动。但这要有人来干才是30--50年，不去干，300--500年也没有用。到那个时候，我们还用老办法----远东古老养鱼法，延用污染环境的综合养鱼，这就只能开除我们的地球球籍了。 丁永良 (中国水产科学研究院渔业机械仪器研究所，上海 200092)
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| 返回上一页 来源:中国渔业经济 发布时间：2007-7-17 14:12:55 |
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