循环水产养殖系统（RAS）中物理等离子体水处理的安全性评估：毒性、诱变性与溴酸盐生成风险分析

本文系统评估了冷大气等离子体（CAP）技术在循环水产养殖系统（RAS）水处理中的应用安全性。研究通过鱼类细胞毒性测试（OECD 249）、水微生物毒性检测（Aliivibrio fischeri生物发光法，IC50=21%）及细菌回复突变试验（E. coli WP2 uvrA）证明，CAP处理水在30%添加浓度下无细胞毒性及诱变性，且未检测到致癌物溴酸盐生成。结果表明CAP是一种兼具高效灭菌性与生物安全性的新型水处理技术。

　　

章节亮点

模型水产养殖用水

如先前所述（Balazinski等，2025），本研究采用模拟水产养殖水进行等离子体处理，并基于此开展毒性与诱变潜力评估（除CAP对溴化物/溴酸盐影响的专项实验外）。该模拟水依据德国梅克伦堡-前波美拉尼亚渔业研究中心培育波罗的海鲟鱼的循环水系统水质成分分析配制而成。

CAP处理的鱼类细胞毒性

通过急性鱼类细胞毒性试验评估CAP对RTgill-W1鱼类细胞的总存活率影响。采用两种染料分别靶向细胞不同功能位点：使用刃天青（resazurin）检测细胞代谢活性（以荧光产物试卤灵resorufin的百分比表示，图1A），并通过5-羧基荧光素二乙酸乙酰氧甲酯（CFDA-AM）染料测定细胞膜完整性（图1B）。实验结果表明，CAP处理水在30%添加浓度下未观察到显著细胞毒性。

讨论

新型物理等离子体技术的安全性评估对实现其在水产养殖中的实际应用至关重要。消毒过程需在有效灭活病原体的同时，确保对鱼类、环境及人类健康无危害。

CAP的广谱抗菌效能已被大量文献证实。我们近期研究证明其对鱼类病原微生物的灭活效果显著（对数减少因子log₁₀ RF达2.1）。然而，技术应用必须兼顾生物安全性，本研究通过国际标准毒性测试体系（如OECD 249指南、DIN EN ISO 11348-1生物发光法）验证了CAP处理水在细胞与微生物层面的安全性。值得注意的是，CAP处理未引发溴酸盐（一种臭氧消毒中常见的致癌副产物）的生成或积累，这为其在含溴化物水体中的应用提供了关键优势。

结论

CAP技术已在生命科学多个领域（如医学、食品卫生）取得成功应用，但现有研究多集中于采后加工环节，对养殖生产环节（采前）的探索仍处于起步阶段。

本研究首次系统评估了CAP在鱼类养殖水处理中的生物安全性，证明其兼具高效灭菌性与多重安全特性（无细胞毒性、无诱变性、无溴酸盐生成风险）。尽管该技术在规模化应用与经济性方面仍需优化，但无疑为循环水产养殖系统提供了一种极具潜体的新型水处理策略。