紫茎泽兰活性炭（精选九篇）
紫茎泽兰活性炭 篇1
活性炭 (AC) 因其巨大的比表面积、发达的孔隙结构和极强的吸附能力, 已广泛应用于化工、制药、环保等多个领域, 而找到合适的制备活性炭的原料对活性炭的生产工艺具有重要意义[4]。研究表明, 紫茎泽兰碳化质量收率较高, 同时可以回收焦油、燃气等副产品, 是生产活性炭的优良基材。而目前在热解碳化上对紫茎泽兰的利用单一, 实现活性炭和高热值燃气的联产则未见报道[5,6]。因此以紫茎泽兰生产活性炭及高热值燃气可降低活性炭的生产成本, 减轻环境污染, 具有良好的环境、能源和社会效益。
响应曲面在化学研究中充分展现了它的优点, 通过研究反应体系中各因素对反应的影响, 其目的在于确定最优操作过程, 响应曲面已经越来越多地应用于各种生物化工处理过程的优化[7,8]。本实验以紫茎泽兰为原料, 研究了活化温度、活化时间、CO2流量等主要因素对紫茎泽兰活性炭 (EAAC) 得率和吸附性能的影响;通过采用响应曲面优化各因素, 实现最佳实验条件及活化燃气的调控;首次实现了利用紫茎泽兰同时得到优质活性炭和高热值燃气。
1 实验
1.1 原料
采用生长于云南的紫茎泽兰为原料, 将获取的紫茎泽兰破碎, 洗净除杂后放置于恒温箱中干燥备用, 其主要成分的检测结果为:灰分, 1.90%;挥发分, 76.41%;固定炭, 21.69%。
1.2 实验装置与方法
实验装置如图1所示, 将干燥后的紫茎泽兰在一定条件下进行炭化, 将一定量的炭化物料放入加热装置进行加热, 加热过程通入氮气为保护气体, 达到预定活化温度后改通入CO2活化气体进行活化, 活化停止后再次通入氮气保护至物料冷却, 取出得到活性炭产品。通过调控活化条件对活化气体进行收集, 得到高热值燃气。活性炭的碘吸附值根据《木质活性炭试验方法碘吸附值的测定》 (GB/T 12496.8-1999) 测定, 得率为活化后物料与活化前物料质量比。孔结构由美国康塔公司生产的氮气吸附仪进行表征, 燃气组分及含量由安捷伦7890A气相色谱仪测定, 燃气热值由气体各组分热值及含量计算得到。
2 结果及讨论
通过响应曲面模型中的中心复合设计 (CCD) 优化紫茎泽兰活性炭的制备条件, 以X1 (活化温度, ℃) 、X2 (活化时间, min) 及X3 (CO2流量, mL/min) 为影响因子, 以Y1 (碘吸附值, mg/g) 和Y2 (得率, %) 为活性炭的考察指标。实验设计方案与结果见表1。
2.1 方差分析
通过CCD设计, 采用方差分析 (ANOVA) 法对试验结果及模型的精确度进行分析, 得到紫茎泽兰活性炭碘吸附值及得率的方差分析如表2和表3所示。由表2可以看出, 在碘吸附值的模型精确度分析中, 模型的F值为25.58, Pb>F为小于0.0001 (Pb>F小于0.05即影响显著) , 表明模型可信度高, 模拟结果精确。从该分析中可以看出, 参数X1、X2、X3及相互作用参数X12、X22、X32为显著影响因素, 即对活性炭碘吸附值影响显著, 得到多项回归方程:
经拟合计算得到方程 (1) 的R2值为0.9584, R2值越接近于1, 则表明模型的预测值与实验实际值越接近, 相关性高[9]。
在得率的方差分析中 (表3) , 模型的F值为23.43, Pb>F为小于0.0001, 表明所选模型能较好模拟活性炭得率, 结果准确。其中参数X1、X2、X3及相互作用参数X12、X22、X32为显著影响因素, 即对活性炭碘吸附值影响显著, 得到多项回归方程:
经拟合计算得到方程 (2) 的R2值为0.9557, 表明模型的预测值与实验实际值越接近, 这表明在考察指标得率方面有95.57%的实验数据可以用该模型加以解释, 可信度较高。
2.2 EAAC碘吸附值
模型的统计结果表明, 在实验研究范围内, 模型对本实验能进行较精准的预测, 图2为EAAC碘吸附预测值与实际值对比图。从图2 (a) 中可以看出实验所得的结果点平均分布于预测直线的两侧, 这也与之前分析中R2值较高相吻合。
通过建立3D响应曲面图形来显示各个影响因子对EAAC碘吸附值的影响趋势。从图3可以看出 (影响因子分别为活化时间和活化温度 (a) , 活化温度和CO2流量 (b) , 活化时间和CO2流量 (c) ) , 在实验范围内, 活性炭的碘吸附值随3个因素交互影响而改变, 表现为响应因子值越大, 响应值越大。其中以活化时间影响相较其他两个因素较为显著, 这与之前方差分析中活化时间F值99.70相吻合, 而活化温度和活化时间影响趋势较为一致 (二者的F值相差不大) 。这说明, 活化温度的升高能升高物料内的活化点, 在实验范围内当温度达920℃以上时, 活化时间的延长更利于CO2与炭的反应, 促进活性炭造孔, 使得活性炭碘吸附值增加, 随着活化气体流量的增加, 进一步加深活化程度, EAAC形成发达的孔隙结构, 碘吸附值也达到最大。
2.3 EAAC得率
从图2 (b) 中可以看出, 模型对于EAAC得率也可进行较为精准的预测, 从之前的方差分析中可以看出, EAAC碘吸附值与得率的相关性系数R2值较为接近, 所获得的结果点亦平均分布于预测线的两侧。
图4为EAAC得率的3D响应曲面图 (影响因子分别为活化时间和活化温度 (a) , 活化温度和CO2流量 (b) , 活化时间和CO2流量 (c) ) , 在方差分析中, 可以看出活化时间的F值最大, 表现为对响应值的影响更为显著, 活化温度与CO2流量次之, 从3D响应曲面图中也看出, 得率随3个影响因素的增加而增加, 三者因素值达到最大时对应的EAAC得率最低。
与EAAC碘吸附值相反, 造孔的过程同时也是炭的烧蚀过程, 在实验研究范围内, 与炭反应需要较高的能量, 因此活化温度的升高有利于活化点的增加, 从而促进反应的进行;而当流量较低时, 只有少量的炭与活化剂反应, 增大流量使得越多的炭发生活化反应, 从而形成更为发达的孔结构, 得率也相应降低;当温度和流量达到实验范围内值时, 延长活化时间对EAAC得率影响最为明显, 这是因为越来越多的炭得以与活化剂充分反应, 促进了新孔的生成, 在碘吸附值增加的同时, 炭也在不断烧蚀, 同时也有部分之前生成的微孔、中孔被破坏形成大孔, 从而导致得率不断下降。
综上所述, 利用响应曲面模型对本试验进行设计和验证, 综合考察活性炭产品性能、得率等经济因素, 选取第8组试验条件为最佳活化条件:活化温度980℃、活化时间130min和CO2流量400mL/min, 在此条件下制备的EAAC碘吸附值达1002mg/g, 得率15.79%, 碘吸附值达到《木质味精精制用颗粒活性炭》 (GB/T 13803.1-1999) 中规定的一级品标准。
2.4 EAAC孔结构分析
氮气吸附作为活性炭孔结构的重要表征手段[10], 图5为最佳条件下EAAC和炭化料的氮气吸附曲线。从图5中可以明显看出, EAAC吸附容量明显高于活化前的物料, 这也表明炭化料经活化后孔结构得到了极大的丰富, 活化效果显著。采用BET算法, 计算EAAC比表面积为1076mg/g, 孔容为0.63mL/g, 平均孔径为2.36nm。图6为活化前物料和EAAC的SEM图, 从图6 (a) 中可以看出物料表面粗糙, 被杂质覆盖, 而图6 (b) 则可以观察到明显的孔隙结构, 说明活化效果明显, 这与之前的分析结果相吻合。
2.5 高热值燃气
在活性炭的制备过程中, 需要通入大量的活化气体以达到活化效果, 丰富孔结构。在以往的制备过程中, 活化气体往往以废气而被直接排放在大气中, 这不仅对环境造成污染也是资源的浪费。本实验通过调控CO2流量等因素, 在制得优质活性炭的同时也得到了一系列高热值燃气, 通过气相色谱仪对活化气体进行分析, 得到的活化气体主要是CO2、C2H4、H2、O2、N2、CH4、CO, 气体成分及含量见表4。
从表4中可以看出, 燃气以H2+CO为主要成分, 占气体总量的98%以上。燃气热值 (HV) 由C2H4、H2及CO燃气气体含量及热值计算而得, 计算公式为:
式中:Hm为气体热值, kJ/m3;HC2H4为C2H4气体热值, 63400kJ/m3;HH2为H2气体热值, 12740kJ/m3;PC2H4为C2H4的GC含量, %;PH2为H2的GC含量, %;PCO为CO的GC含量。结果表明, 在本实验条件下的燃气热值达11542.32kJ/m3, 燃气热值高, 可以作为富氢燃料使用。
3 结论
(1) 通过热解活化紫茎泽兰, 获得了高附加值产品。采用响应曲面模型对实验进行设计和验证, 确定最佳活化条件为:活化温度980℃、活化时间130min和CO2流量400mL/min, 在此条件下制备的EAAC碘吸附值达1002mg/g, 得率15.79%, 碘吸附值达到GB/T 13803.1-1999中规定的一级品标准。
(2) 通过氮气吸附对制得的EAAC进行表征, 其比表面积为1076m2/g, 孔容为0.63mL/g, 平均孔径为2.36nm。由炭化料和EAAC的SEM图对比可以看出活化效果明显, 孔结构发达。
(3) 在制备优质活性炭的同时, 首次对活化气体进行分析利用, 得到了活化气体主要为富氢燃气, 其热值达11542.32kJ/m3, 实现了紫茎泽兰资源的综合化利用, 同时也为活性炭制备过程提供了一个新的资源利用方向。
摘要：以紫茎泽兰为原料, 通过物理活化同时制得活性炭和高热值燃气。考察了活化温度、时间、CO2流量对多孔碳产品吸附性能和得率的影响。通过响应曲面法得到实验优化工艺条件:活化温度980℃, 活化时间130min, CO2流量400mL/min, 所制得活性炭碘吸附值和得率分别为1002mg/g, 15.79%。制得的多孔碳BET比表面积、孔容和平均孔径分别为1076m2/g、0.63mL/g、2.36nm。在此优化条件下得到高热值燃气, 燃气热值达11542.32kJ/m3。
关键词：紫茎泽兰活性炭,响应曲面,孔结构,高热值燃气
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紫茎泽兰不同繁殖材料繁殖比较 篇2
紫茎泽兰不同繁殖材料繁殖比较
在室内进行紫茎泽兰根、茎、种子等繁殖材料的发芽试验,结果表明:紫茎泽兰根不能长成新的植株,即不可进行无性繁殖.紫茎泽兰的繁殖体主要是种子、茎,且茎的`不同部位成株率不同,以上部一年生茎成株率较高,平均为51%;下部茎成株次之,为46%;中部茎成株率仅为29%.种子出苗率为26.5%.紫茎泽兰茎的生根原理为皮部生根.
作 者：徐德全 周世敏 李吉松 欧国腾 作者单位：贵州省罗甸县林业局,贵州罗甸,550100 刊 名：农技服务 英文刊名：SERVES OF AGRICULTURAL TECHNOLOGY 年，卷(期)：2009 26(10) 分类号：S45 关键词：紫茎泽兰 繁殖材料 繁殖 试验紫茎泽兰化学成分初步研究 篇3
1 实验材料
1.1 材料
紫茎泽兰采于贵州省安顺市,经安顺市鸿泰蜡染厂胡志红总工程师鉴定为菊科紫茎泽兰Eupatorium adenophorum Sprengel。
1.2 试剂
无水乙醇、石油醚、浓盐酸、醋酸酐、浓硫酸、浓氨水、氢氧化钠、硫酸铜、三氯化铁、冰醋酸、镁粉等均为AR级; 茚三酮试剂、双缩脲试剂、Fehling试剂、α-萘酚、三氯化铁试液、碘-碘化钾试液、硼酸试液、银氨试液、碘化铋钾试液、硅钨酸试液、醋酸镁试液、氯化钠明胶试剂、苦味酸试剂、3,5-二硝基苯甲酸、三氯化铝试剂、盐酸-镁粉试剂、亚硝基铁氰化钠试剂、醋酸镁甲醇试液、醋酐-浓硫酸、溴酚蓝试剂、异羟肟酸铁试剂、三氯化铁冰醋酸试剂,均自配。
1.3 实验仪器
HH-4数显恒温水浴锅,国华电器有限公司; FA2004型电子天平,上海良平仪器表有限公司; WFH-203三用紫外分析仪,上海精科有限实验公司。
2 方法与结果
2.1 样品制备
取一定量新鲜的紫茎泽兰茎叶,剪碎后作为实验粗品,备用。
(1)冷水供试液制备:
取新鲜的紫茎泽兰茎叶10 g,加入300 mL去离子水,浸提10 h,即得冷水供试液。
(2)热水供试液制备:
取新鲜的紫茎泽兰茎叶10 g,加入300 mL去离子水,于60 ℃恒温水浴中浸提10 h,趁热过滤,即得热水供试液。
(3)醇供试液液制备:
取实验品粗品10 g,置圆底烧瓶中,加入300 mL 95%乙醇,加热回流2 h,趁热滤过,既得醇供试液。
(4)酸水供试液制备:
取实验品粗品10 g,加入5%盐酸100 mL,加热浸取提取10 h,滤过,即得酸水供试液。
(5)石油醚供试液制备:
取实验品粗品10 g,加入石油醚300 mL,放置2～3 h,滤过,即为石油醚供试液。
2.2 化学成分预实验
(1)冷水供试液作蛋白质、多肽、氨基酸检查,结果见表1。
(2)热水供试液作糖、多糖、皂苷、苷类、鞣质、有机酸等检查,结果见表1。
(3)醇供试液作黄酮、蒽醌、酚、苷、香豆素、内酯、萜类、强心苷甾体等检查,结果见表2。
(4)酸水供试液作生物碱检查,结果见表2。
(5)石油醚供试液作挥发油、油脂检查,结果见表3。
“-”示无反应;“+”示有反应;“++”示反应显著。
“-”示无反应;“+”示有反应;“++”示反应显著。
“-”示无反应;“+”示有反应;“++”示反应显著。
3 结 论
以上试验结果表明,紫茎泽兰中可能含有蛋白质、糖、有机酸、黄酮、酚类、香豆素、内酯、挥发油和油脂等化学成分。
本文对紫茎泽兰进行了化学成分初步研究,初步确定了其可能含有的化学成分,为进一步研究紫茎泽兰提供基础研究。
摘要：采用系统预实验法对紫茎泽兰可能的化学成分进行了初步研究。采用试管反应法,对紫茎泽兰的冷热水、95%乙醇、5%盐酸、石油醚的提取液进行研究,通过多种指示剂和显色剂的沉淀反应或颜色反应,初步推断紫茎泽兰中可能含有的化学成分。初步确定紫茎泽兰可能含有的化学成分中可能含有蛋白质、糖、有机酸、黄酮类、酚类、香豆素、内酯、挥发油和油脂等化学成分,为紫茎泽兰的进一步开发利用提供了实验基础。
关键词：紫茎泽兰,化学成分,初步研究
参考文献
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紫茎泽兰活性炭 篇4
紫茎泽兰和多年生黑麦草的萌发及成苗研究
为探讨紫茎泽兰的防治方式,本研究开展了紫茎泽兰和黑麦草种子从萌发到幼苗形成阶段的实验,了解紫茎泽兰和黑麦草成苗前的`生长发育规律.研究结果表明,紫茎泽兰种子一旦萌发基本都能成苗,黑麦草和紫茎泽兰在萌发速度生长速度方面相近.
作 者：李辉 韦雪丹 田启航 冯金朝 LI Hui WEI Xue-dan TIAN Qi-hang FENG Jin-chao 作者单位：中央民族大学,生命与环境科学学院,北京100081 刊 名：中央民族大学学报（自然科学版） 英文刊名：JOURNAL OF THE CENTRAL UNIVERSITY FOR NATIONALITIES(NATURAL SCIENCES EDITION) 年，卷(期)：2009 18(2) 分类号：Q949 关键词：紫茎泽兰 多年生黑麦草 萌发率 成苗率紫茎泽兰的化学成分及应用研究进展 篇5
关键词：紫茎泽兰,化学成分,应用
紫茎泽兰(Eupatorium adenophorum Spreng)为菊科泽兰属多年生植物,原产美洲墨西哥,于20世纪40～50年代侵入我国西南地区,因其繁殖、物候学特征与适应能力强等因素使其迅速演变为西南地区的主要外来入侵植物,对入侵地区的植被生态平衡造成了巨大破坏。因此多年来对紫茎泽兰的研究陆续被报道,主要集中在紫茎泽兰的对动植物的化感作用、抗虫抗菌作用、化学成分、防除及其应用等方面。本文对紫茎泽兰化学成分、应用开发等方面的研究进展进行讨论,以期将其变废为宝,为开发新的农药、兽药、饲料及对其进行生物防治提供参考。
1 化学成分研究
随着近年来化学物质分离纯化及鉴定技术的发展和应用,越来越多的化学成分及化合物单体从紫茎泽兰中分离出来。任杰等[1]采用试管反应法,对紫茎泽兰的冷热水、95%乙醇、5%盐酸、石油醚的提取液进行了研究,通过多种指示剂和显色剂的沉淀反应或颜色反应,初步推断紫茎泽兰中可能含有蛋白质、糖、有机酸、黄酮类、酚类、香豆素、内酯、挥发油和油脂等化学成分。张烨等[2]分析了从紫茎泽兰茎秆、根中所含色素的化学成分,结果表明该色素中可能含有糖和多糖、蒽醌类、黄酮类、香豆素、内酯类等化学成分,不含有生物碱、蛋白质、皂苷类和强心苷类化学成分。夏泽敏等[3]从紫茎泽兰的CO2超临界萃取部分中共分离得到9个化合物,经过鉴定为(3β)-20(29)-烯基-3-羽扇豆醇硬脂酸酯、达玛烷-20,24-双烯-3α-乙酸酯、十七烷酸甲酯、(1S*,6R*,7R*,10R*)-杜松-4-烯-7-醇、表木栓醇、2-脱氧-2乙酰氧基-9-羰基泽兰酮、正二十三烷醇、豆甾醇、2,2'-(1,4-二萘基)双(苯并恶唑);同时从乙醇提取部分中分离得到5个化合物,分别为7-羰基泽兰酮、阿魏酸、蒲公英甾醇棕榈酸酯、邻羟基桂皮酸、(-)-(5S*,6S*,7S*,9R*,10S*)-7-hydroxy-5,7-epidioxycadinan-3-ene-2-one。杨亚峰等[4]运用非木质造纸原料成分分析法证明了紫茎泽兰茎秆中水分含量为10.00%～11.60%,灰分含量为3.54%,冷水抽提物含量为28.25%,热水抽提物含量为32.40%,苯醇抽提物含量为12.50%,1%氢氧化钠抽提物含量为52.40%,酸不溶木素的含量为17.84%,聚戊糖的含量为13.14%,综纤维素含量为51.81%,纤维素含量为26.45%,结果表明紫茎泽兰因其灰分及氢氧化钠抽提物高于木材并不适合制作纤维板。张梅等[5]研究了紫茎泽兰的酚类化合物,首次从紫茎泽兰乙醇提取物中分离得到芥子醛、苯乙基阿魏酯、3,4-二羟基苯甲酸、4-羟基-3-甲氧基苯甲酸、3,4-二甲氧基苯甲酸、没食子酸、3-(3,4-二羟基苯基)-1-丙醇、和4-O-β-D-葡萄糖苷-3,5-二甲氧基苯基-乙基酮等。张兰胜等[6]从紫茎泽兰中的挥发油中分离鉴定出31个化学成分,其中主要是(1-甲基亚乙基)-环丁烷(13.40%)、丁酸香叶酯(9.40%)、乙酸龙脑酯(7.23%)、3,5,6,7,8,8a-六氢-4,8a-二甲基-6-(1-甲基乙烯基)-2(1H)萘酮(5.53%)和氧化石竹烯(5.43%)。张玉玉等[7]从紫茎泽兰挥发性部分中鉴定出23种化合物,其中含有对动物皮肤及黏膜具有刺激性的1-甲基-2-(1-甲基乙基)苯、二甲硫醚、α-蒎烯、莰烯、β-蒎烯、2-蒈烯及冰片等成分。研究表明,紫茎泽兰中许多具有生物活性的成分主要是其小分子、极性小的部分,因此对该部分的化合物研究也较多,为紫茎泽兰的进一步开发利用提供了物质基础。
2 应用研究
2.1 对农业害虫及螺类的影响
紫茎泽兰中含有毒性物质,对昆虫及软体动物表现出一定的触杀作用,因此将其作用农用杀虫或杀螺剂的报道较多。李兵等[8]采用紫茎泽兰的根、茎、叶、花各自配制成0.05%～0.4%的5个浓度梯度的浸泡液,用于浸泡椎实螺,其中花浸泡液的杀灭效果最好,作用12 h后达到死亡高峰,LD50为0.1%;而叶的0.10%浸泡液在作用48 h后达到LD50;浸泡240 h后,根和茎浸泡液的LD50分别是0.40%和0.10%。陈晓娟等[9]用紫茎泽兰叶茎的水提液对福寿螺进行杀灭试验,使其死亡率在作用后48 h、72 h分别为26.7%和28.9%;而其以45%-95%乙醇提取的醇提物均表现出显著的杀螺效果,并以80%乙醇提取的醇提物在24 h时的杀灭率最高为68.22%。李钊君等[10]研究表明,用0.09～0.12 g/mL的紫茎泽兰叶水提液在处理大豆叶后饲喂蛞蝓4 d以上,可使其存活率低于40%,说明该提取液对蛞蝓具有较好的胃毒活性,但作用较慢;其毒杀机制主要是通过紫茎泽兰叶水提液抑制蛞蝓体内ATP酶活性来实现,这与王一丁等[11]提出的紫茎泽兰素A的灭蚜机理是一致的。范立鹏等[12]研究表明0.25～5.0 g/L的紫茎泽兰乙醇提取物溶液对美国白蛾4龄幼虫均有不同程度的杀灭效果,杀灭效果与作用浓度呈正相关,5.0 g/L的提取物溶液处理幼虫24 h后的致死率为64.85%,幼虫体内的乙酰胆碱酯酶及谷胱甘肽-S-转移酶的活性升高但不能解除紫茎泽兰的毒性。以上研究均表明紫茎泽兰灭虫灭螺成分既有低极性、亲脂性的物质如紫茎泽兰素A有较强的灭蚜活性,也有水提液中的某些极性较大的成分,其活性单体仍需要进一步的探索和鉴定。
2.2 对动物寄生虫的影响
在畜牧兽医相关研究方面,主要针对紫茎泽兰中的毒性成分对动物体内外寄生虫的体外杀灭效果进行了研究,也取得了一定的成果。赵平等[13]用紫茎泽兰的花、叶,分别配制成0.125%～2.0%5个梯度的冷、热浸泡液,在26℃下作用于含有马圆线虫虫卵的粪样,结果表明作用8 d后,2.0%浸泡液中的虫卵(或幼虫/卵壳)的检出数最少,且孵出的幼虫不能正常发育。张琼芬等[14]将紫茎泽兰的须根的热水浸提液对猪蛔虫进行离体杀灭试验,结果在8.0%浓度的提取液可使虫体活力显著降低,但在3.2%～5.3%的浓度下提取液可能刺激蛔虫活动加剧;而1.189%的浓度时引起蛔虫活动减弱,并于作用8 h后死亡。谭文彪等[15]分别用8种不同极性的试剂提取得到紫茎泽兰叶的提取物用于处理鸡球虫卵囊,结果显示8种提取物处理后均能不同程度的抑制球虫卵囊发育,以5%的丙酮和苯提取物处理后的球虫卵囊死亡率分别为47.7%和47.2%;此外,苯、丙酮和异丙醇提取物能显著降低球虫孢子囊的感染能力,减轻感染小鸡的病情。可见,紫茎泽兰的提取物可用于处理畜禽粪便,杀灭其中的寄生虫卵及幼虫,可减少寄生虫污染。
2.3 对动物的毒性作用
由于紫茎泽兰提取物对螺类有一定的杀灭作用,在实际应用时应控制其用量,减少对鱼类的毒性作用。尹立红等[16]研究表明紫茎泽兰枝叶的甲醇、95%乙醇、乙酸乙酯、水4种溶剂浸提物和花95%乙醇浸提物在不同浓度均对红鲫鱼的表现出一定的急性毒性,其中以花的乙醇浸提物的毒性最大,其LC50为232.86 mg/L,其次是枝叶95%乙醇及甲醇提取物,但在安全低毒范围内。紫茎泽兰提取物用于体外时往往毒性较低,但通过消化道进入动物体内则常引起中毒反应。董强等[17]将紫茎泽兰全草粉料添加到小鼠饲料中,结果表明各攻毒组的小鼠体重增长缓慢,8 g/kg剂量使小鼠的体重显著降低;剖解后发现小鼠心、肝、脾、肺、肾均有不同程度病理损害,其中肝脏、肾脏的病变较为严重;紫茎泽兰乙醇浸膏对家兔的皮肤和眼表现出轻度刺激性。许多临床病例也表明紫茎泽兰经过消化道途径进入动物体内具有较大的毒性作用,对山羊、牛等反刍动物的危害尤其大,常引起生长停滞、流产、肌肉痉挛、肠炎等疾病[18]。
2.4 开发为动物饲料原料
研究表明,紫茎泽兰干物质总能量为17.22 MJ/kg,鲜草产量达45 t/hm2,且在我国分布广泛[19],含有丰富的粗蛋白,粗脂肪,粗纤维,及多种氨基酸、矿物质和微量元素[20]。但由于紫茎泽兰含有对动物毒性较大的单宁类、香豆素类、挥发油类的毒性成分,限制了其利用价值。目前已经筛选出能降解这些毒素的微生物菌种如产黄青霉和焦曲霉,通过这两种混合菌种对紫茎泽兰进行脱毒处理,可将脱毒后的紫茎泽兰用作饲料原料。周自玮等[21]将脱毒紫茎泽兰按不同比例(20%、30%、40%)添加到山羊的饲料中,结果表明20%脱毒紫茎泽兰组的采食量和增重效果显著高于其余各组。此外,脱毒紫茎泽兰的也被成功用于猪、鸡饲料中。
3 结语
紫茎泽兰活性炭 篇6
关键词：紫茎泽兰,提取物,化感作用,芸豆,生长
0 引言
紫茎泽兰 (Eupatorium adenophorum L.) 为菊科泽兰属丛生型半灌木多年生草本植物, 原产于中、南美洲, 19世纪40年代传入云南, 现已在云南、贵州、四川的亚热带地区广泛分布和危害[1,2]。紫茎泽兰的入侵不仅影响本土植物的生长, 改变或恶化生态系统的结构和功能, 加速生物多样性的丧失和物种的灭绝, 而且还严重影响当地的农业生产[3]。
近些年, 随着对紫茎泽兰的化学成分、综合利用研究的深入, 紫茎泽兰中含有多种生物活性物质已被证实, 将其作为植物源农药开发利用, 不仅能为农作物病虫害提供安全有效的防治, 而且有助于对这种恶性外来入侵生物防控。据报道, 紫茎泽兰提取物对水稻稻瘟病原菌[4]、烟草疫霉[5]、禾谷镰刀菌及大豆炭疽病菌[6]等具有较高的抑制效果。但同时, 众多研究结果也表明, 紫茎泽兰对多种植物具有强烈的化感作用[7,8]。植物化感作用既可能是有害的, 也可能是有利的[9]。要将紫茎泽兰研发制成生物农药, 用于作物病害或虫害防治上, 首先必须了解紫茎泽兰化感作用对其是否安全。本试验以芸豆为材料, 初步研究了紫茎泽兰提取物对芸豆生长的影响, 以期为开发安全、高效的生物农药及紫茎泽兰提取液在芸豆生产上使用提供一定的参考。
1 材料与方法
1.1 试验材料
紫茎泽兰采集于盐源县棉桠林场, 采取新鲜植株地上部分。试验芸豆品种为西黑芸4号, 由西昌学院高原及亚热带作物研究所提供。
1.2 试验地点
西昌学院高原及亚热带作物重点实验室及棉桠试验农场。
1.3 试验设计
1.3.1 紫茎泽兰提取液的制备
将采集回来的紫茎泽兰鲜株洗净, 并自然阴干, 用40°C恒温干燥箱干燥48 h后, 粉碎过40目筛, 称重后与75%乙醇按1∶5 (质量/体积) 混合, 接下来用40°C水浴超声波震荡4 h。布氏漏斗过滤, 重复三次, 将每次的滤液混合。最后用旋转蒸发仪减压蒸馏 (水浴温度为65°C) 至黑色膏状物, 质量不再变化, 定容至1g/ml, 移装于具有塞刻度试管中, 封口保存备用。
1.3.2 试验处理
将紫茎泽兰提取液母液配置成5个浓度梯度, 分别为A:16%、B:8%、C:4%、D:2%、E:1%, 以清水喷施为对照 (ck) 。
1.3.3 紫茎泽兰提取液对芸豆种子萌发的影响
采用培养皿滤纸法进行种子萌发试验。种子预先用0.1%Na Cl O溶液进行表面消毒10 min, 再用蒸馏水冲洗3次, 选用籽粒饱满、大小均一的芸豆种子置于铺有一层滤纸的培养皿中, 每皿放置30粒种子, 分别加入15 m L各浓度紫茎泽兰提取液, 在30℃、80%湿度、30μmol/ (m2·s) 12 h光照的条件下进行培养, 每个处理3个重复组, 培养期间及时添加相应的提取液, 以免干燥影响发芽。每天记录发芽种子数量, 以胚芽冲破种皮为发芽, 并计算种子发芽率化感效应敏感指数RI值, 计算公式如下:
式中, T为处理值, C为对照值, RI表示化感作用强度大小, 负值表示抑制效应, 正值表示促进效应, 其绝对值大小反映化感作用的强弱[10]。
1.3.4 紫茎泽兰提取液对芸豆幼苗生长的影响
采用盆栽。2015年3月12日将泥炭土与一般土壤按一定比例混合, 浇水并湿润, 分装于盆钵中, 塑料盆钵直径29 cm, 高26 cm。3月18日播种, 每盆5粒种, 播种深度约为3 cm, 共种植72钵。出苗后, 每盆定苗3株, 在植株两叶时分别喷施不同浓度的紫茎泽兰提取液, 保持湿润, 以蒸馏水作为对照, 每个浓度处理4盆, 重复3个, 待对照进入分枝期时, 各处理每重复分别取1盆测定芸豆幼苗的株高及鲜质量, 计算株高及鲜质量的抑制率[11], 公式如下:
抑制率=[对照株高 (鲜质量) -处理株高 (鲜质量) /对照株高 (鲜质量) ×100]
1.3.5 紫茎泽兰提取液对芸豆产量构成及产量的影响
幼苗生长试验结束后, 对剩下的植株 (每个处理每重复3盆) 继续喷施提取液3次, 每次间隔15 d, 3次施药的时间分别为4月20日、5月5日、5月20日。期间调查芸豆开花数, 至芸豆成熟后全部收获, 室内考察芸豆有效荚数、荚果长、百粒重, 并计量实际产量。
2 调查结果与分析
2.1 不同浓度紫茎泽兰提液对芸豆种子萌发的影响
不同浓度处理对芸豆种子萌发的影响如表1所示。从表中可以看出, 提取液对芸豆种子萌发作用较明显, 芸豆种子的发芽率随紫茎泽兰提取液浓度的增大呈下降的趋势, 但在1%浓度处理下, 种子发芽率较对照高, 这与郑丽等[12]对10种草本植物种子萌发研究结论相同, 即低浓度的紫茎泽兰提取液对一些种子发芽有促进作用。紫茎泽兰水提取液在浓度大于8%时, 对芸豆种子萌发有较强的抑制作用, 发芽率差异极其显著, 当浓度降为4%时, 抑制作用明显降低, 种子发芽率明显提高。种子在浓度为16%的提取液下发芽率很低, 不到50%。
注:表中同列数据后小写英文字母不同者表示差异显著 (P<0.05) , 大写英文字母不同者表示差异极显著 (P<0.01) , 下同。
2.2 不同浓度紫茎泽兰提取液对芸豆幼苗生长的影响
从芸豆幼苗生长情况来看, 紫茎泽兰提取液处理的植株高度明显优于对照, 但幼苗鲜质量比对照小 (如表2所示) 。从表中可以看出, 紫茎泽兰提取液处理后, 芸豆株高变化规律性不强, 在2%浓度处理下, 植株高度最高, 比对照高6.38%, 与对照达极显著水平。但幼苗鲜质量变化规律性强, 对幼苗鲜质量抑制率随着浓度的增大而增强, 经方差分析表明, 在4%浓度处理下, 提取液对芸豆幼苗的鲜质量影响显著, 在8%浓度下, 提取液对芸豆幼苗鲜质量的影响极其显著, 1%、2%浓度差异不明显, 对芸豆鲜质量抑制率最大的浓度是16%, 抑制率为23.04%。由此可见, 紫茎泽兰提取液对芸豆茎干的伸长有一定程度的促进作用, 但对芸豆幼苗生长总体 (鲜质量) 有抑制作用, 并随着浓度的升高, 抑制作用增强。16%紫茎泽兰提取液对芸豆幼苗鲜质量的化感效应最强。
2.3 不同浓度紫茎泽兰提取液对芸豆开花数量的影响
各浓度提取液处理后的植株开花数量都比对照多 (如表3所示) 。开花数最多的处理为2%浓度, 其次为1%浓度处理。2个低浓度处理的开花数较之于前3个高浓度处理的开花数高。从植株开花数量可得出, 芸豆开花数随紫茎泽兰提取液浓度降低有增加的可能性, 即低浓度的紫茎泽兰提取液对提高芸豆开花数量有明显的促进作用。究其原因, 可能是紫茎泽兰提取物中的某种物质刺激了芸豆花原体的分化, 芸豆在受到外界不良因子作用下, 为繁衍种群, 自身选择尽可能多地开花, 但浓度太大又可能对其花的形成有一定影响。
2.4 不同浓度紫茎泽兰提取液对芸豆产量构成及产量的影响
2.4.1 不同浓度紫茎泽兰提取液对芸豆产量构成的影响
不同浓度紫茎泽兰提取液处理对芸豆产量构成因素的影响如表4所示。提取液处理的单株有效荚数均比对照多, 其数量随处理浓度的降低而增多, 2%浓度处理和1%浓度处理有效荚数量最多, 处理间差异不明显, 这与提取液对芸豆开花数量的影响变化规律相同。单株结荚率方面, 在不同处理结荚率在总体上是呈现随提取液浓度降低而上升的趋势, 1%浓度处理的结荚率最高, 16%浓度处理的结荚率最低, 处理间差异达显著水平。荚果长度方面, 其变化趋势又与幼苗鲜质量变化规律相同, 即随浓度的增大而减小, 这也进一步说明了紫茎泽兰提取液对芸豆植株体的生长有抑制作用。百粒重方面, 各处理间差距不大, 没有很明显的规律性, 均在18~20 g之间, 这说明百粒重是一个比较稳定的指标, 不易受外界的影响。
2.4.2 不同浓度紫茎泽兰提取液对芸豆产量的影响
从单株产量来看, 在一定浓度范围内, 低浓度处理产量增高, 高浓度处理产量降低 (如表5所示) 。通过对各处理产量方差分析, 1%浓度处理与其他处理有极显著差异, 2%浓度处理、CK和4%处理间无明显差异, 与其他处理有极显著差异, 16%、8%浓度处理间无显著差异。从这个试验结果中可以发现, 低浓度紫茎泽兰提取液对芸豆在一定程度上有增产的作用, 其中1%浓度处理的增产效果最为明显。
3 结论与讨论
试验结果表明, 紫茎泽兰提取液对芸豆种子萌发作用较明显, 芸豆种子的发芽率随紫茎泽兰提取液浓度的增大呈下降的趋势, 但低浓度处理对种子有一定的促进作用, 试验中, 1%浓度处理其RI值为3.2, 说明此浓度对芸豆种子萌发有促进效应。同时, 紫茎泽兰提取液对芸豆幼苗株高抑制率均为负值, 说明紫茎泽兰提取液对芸豆植株的茎干的伸长也有一定程度的促进作用, 但对芸豆幼苗生长总体 (鲜质量) 有抑制作用, 并随着浓度的升高, 抑制作用增强。在芸豆产量方面, 与对照相比, 提取液处理的单株有效荚数和结荚率都有不同程度的增多, 1%、2%浓度处理单株有效荚数最多, 结荚率最高。荚果长度则是随浓度的增大而减小。各处理中芸豆百粒重变化不大, 低浓度提取液处理的单株产量最终表现为增产。
试验初步证明, 紫茎泽兰对芸豆有一定的化感作用, 低浓度条件下对芸豆的生长影响不大, 对种子发芽和花芽分化有促进作用, 而且有一定的增产作用。究其原因, 一是这两种植物都起源于南美洲, 相同的生长环境和物种进化, 使芸豆对紫茎泽兰有较好的适应性, 二是芸豆为豆科作物, 多种植于生长条件较差、地力贫瘠的地区, 其抗逆性较强, 对紫茎泽兰有较好的抵抗性。因此, 将低浓度紫茎泽兰提取液作为生物农药应用到芸豆作物生产中是可行的。此次试验初步得出最佳的浓度范围是1%~2%。
紫茎泽兰在西南地区分布广泛, 原料丰富, 将其作为一种植物源农药开发利用具有深远的意义, 不但对这种恶性杂毒草达到了综合防治和利用, 而且对生态的可持续发展提供了重要的理论基础。
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紫茎泽兰活性炭 篇7
好氧颗粒污泥是通过微生物自凝聚形成的一种特殊形式的活性污泥,是一种新型的好氧微生物固定化技术。好氧颗粒污泥作为新一代的微生物水处理技术,好氧颗粒污泥具有良好的沉降性能,低含水率,高生物量,紧密的结构,能够耐高的有机负荷等优点[7]。目前关于好氧颗粒污泥的形成机理比较认同的可以大致分为“丝状菌假说”、“胞外聚合物假说”、“选择压聚合假说”、“自凝聚假说”等[8]。 其中底物组成,有机负荷,水体剪切力,进料策略,溶解氧,循环时间,沉降时间,p H,碳源等对好氧颗粒污泥的形成都有影响[9—11]。而添加培养基质对好氧颗粒污泥形成及处理废水的影响成为了近年来研究的热门。高阳等人[12]、高景峰等人[13]在培养好氧颗粒污泥过程中加入活性炭研究其对好氧颗粒污泥的影响。研究发现,活性炭的加入对颗粒污泥的形成有加速作用。魏燕杰等人[14]在培养好氧颗粒污泥过程中投加活性炭来强化好氧颗粒污泥的稳定性。实验结果表明,虽然投加活性炭延迟了好氧颗粒污泥的形成,但是培养出的好氧颗粒污泥结构密实,湿密度高。
实验利用制备成本比传统活性炭较低的紫茎泽兰炭作为添加物来强化好氧颗粒污泥的培养。研究其对于好氧颗粒污泥的培养及废水处理效果的影响。研究成果可为紫茎泽兰炭的进一步应用及好氧颗粒污泥的培养及应用提供较好的数据参考。
1材料与方法
1.1试验装置
试验采用的改装UASB( modify up-flow anaerobic sludge blanket,MUASB) 反应器( 图1 ) 是有机玻璃制成的圆筒。反应器高100 cm,内部直径40 cm, 容积125. 6 L。反应器左边最低出水口离地面5 cm, 最高出水口距离地面15 cm。右边最低出水口距离地面35 cm,其余出水口之间相差15 cm。反应器采用上液面以下中底部分曝气的方法。进水从下部抽水泵进水。出水由左边距离地面15 cm处人工导出。
1.2接种污泥及实验用水
接种污泥取自于西昌市小庙污水处理厂DE氧化沟污泥回流池。污泥沉降比( SV30) 为45% 。接种的活性污泥呈深黄褐色,疏松絮状结构。在反应器中接种污泥量为30 L,在装置运行后不再补加污泥。
试验采用的污水取自四川省某高校的生活污水。用淀粉增加COD浓度,在前五个周期COD控制在2 000 ~ 3 000 mg /L。第六个周期开始逐渐增加COD浓度,试验用水添加常量元素和微量元素以补充好氧颗粒污泥培养所需的营养( 见表1) 。
1.3紫茎泽兰炭的制备
试验所需紫茎泽兰炭通过将紫茎泽兰的茎秆干燥燥炭化制成。首先将紫茎泽兰收割去除叶和根后用 剪刀剪成5 cm左右; 其次将紫茎泽兰放在干燥箱了干燥箱里干燥,温度为105 ℃ ; 将干燥后的紫茎泽兰在粉碎机中粉碎,筛分出20 ~ 40目、40 ~ 60目、60 ~ 80目、80 ~ 100目和100 ~ 190目五种不同级数紫茎泽兰粉末; 最后将筛选出的紫茎泽兰粉末分别放入马弗炉中进行炭化。炭化温度450 ℃,时间15 min。每次在进水后加入30 g不同级数的紫茎泽兰炭,并对污水处理效果进行对比分析,选择最优级数紫茎泽兰炭。
1.4运行参数
曝气时间在前五个周期分别为24 h、18 h、 12 h、6 h、4 h。 从第六周期开始曝气时间固定为4 h。前5个周期进水CODcr在2 000 ~ 3 000 mg / L之间,通过在生活污水中添加淀粉将CODcr增至该浓度。具体运行时间见表2。
1.5检测方法
COD: GB11914—89重铬酸盐 法; TP: GB11893—89钼酸铵分光光度法; NH3-N: HJ535— 2009钠氏试剂分光光度法; DO: GB7489—87碘量法,其他水质标准均按照国家标准方法测定。
2结果与分析
2.1好氧颗粒污泥的培养
从西昌市某污水处理厂采集污泥后按照表2运行参数进行5个周期的培养,培养前加入30 g级数为40 ~ 60目紫茎泽兰炭。在培养过程中按比例添加营养液,并添加淀粉控制COD在2 000 ~ 3 000 mg / L左右。其处理效果见图2。
培养阶段污泥对COD去除率达95% 以上,氨氮去除率在99% 以上,总磷的去除率也在40% 以上,最高可达81% 。SV30< 86% ,MLSS > 15 g / L。 生活污水p H值6 ~ 8,出水p H值略大于进水p H值。五个周期之后好氧颗粒污泥粒径在1 ~ 2 mm左右。
2.2高浓度有机废水的处理效果
通过往蒸馏水中添加淀粉以不断提高 进水COD浓度,以探究好氧颗粒泥泥对于高浓度有机废水的适应及处理能力。每天运行两个周期,每周期4 h。进水时投加10 g紫茎泽兰炭,连续进水30 d。
2.2.1COD的处理效率
由图3可见,随着COD浓度的提高,出水COD浓度比较稳定。当停止投加紫茎泽兰炭后,污泥对COD的去除能力开始下降。为加强好氧颗粒污泥对污水的处理效果,分别在第9 d、15 d、21 d、27 d每天补投加10 g紫茎泽兰炭。当污泥对COD去除效果欠佳时在第9 d、15 d、21 d、27 d投加紫茎泽兰炭后,污泥对COD去除效果得到明显的改善。污水进水COD的逐渐提高,污泥对COD的去除率保持80% 以上,出水保持在1 000 mg / L以下。
2.2.2氨氮的处理情况
由图4可知,从连续运行30 d的处理效果看, 好氧颗粒污泥具有很好的脱氮性能,对于氨氮的去除率保持在80% 以上。
2.2.3总磷的处理情况
图5表明,TP的去除率变化较大,去除率在 - 66. 72% ~ 91. 37% 之间。初期污泥产生大量丝状菌致使对废水总磷的去除率较差。紫茎泽兰炭吸附能力到达极限,开始释放吸附的磷,导致对总磷的去除率下降[15—17]。在第9 d、15 d、21 d、27 d及时添加紫茎泽兰炭后污泥对水中总磷的去除率有明显的提高。
3结论
( 1) 不同级数紫茎泽兰炭对于污水处理起到的作用强度及程度不同,级数在40 ~ 60目时紫茎泽兰炭对于污 泥处理污 水最佳。对COD去除率达97. 9% ,对总磷的去除率最高可达85% 以上,对于氨氮去除率可达99% 。
( 2) 当污泥对污水去除率降低时加入紫茎泽兰炭,可以明显提高污水的处理效果,另一方面在好氧颗粒污泥培养过程中加入紫茎泽兰炭提高了污泥的稳定性,能够承受更高的有机负荷,当COD > 8 000 mg / L时,污泥对COD的去除率也能达到90% 。
( 3) 紫茎泽兰为入侵物种,缺少天敌,将紫茎泽兰制成紫茎泽兰炭实现了紫茎泽兰的资源化利用, 达到“以害制废”的目的。紫茎泽兰炭在好氧颗粒污泥培养及处理废水方面的良好表现为紫茎泽兰炭的进一步应用提供了新途径。
摘要：采用MUASB作为反应器,利用城市污水处理厂的活性污泥为接种污泥,加入不同级数紫茎泽兰炭通过间断曝气方式培养好氧颗粒污泥并用于处理高浓度有机废水。结果发现在20~40目、40~60目、60~80目、80~100目、100~190目紫茎泽兰炭中,添加40~60目紫茎泽兰炭在好氧颗粒污泥处理污水的表现上较为明显。在连续一个月的污水处理中,在好氧颗粒污泥中添加紫茎泽兰炭可调节污泥性能,并提高COD、NH3-N、TP的去除率。在COD>8 000 mg/L时去除率达到90%以上,NH3-N去除率最高为99%以上,TP最高去除率达85%以上。
紫茎泽兰活性炭 篇8
关键词：草甘膦,洗衣粉,紫茎泽兰,防效
通过在草甘膦中添加适量洗衣粉,增加制剂的吸附能力,旨在探究出化学防治紫茎泽兰的有效方法[1,2,3]。
1 材料与方法
1.1 供试材料
供试除草剂为50%草甘膦可溶性粉剂,添加剂为洗衣粉。
1.2 试验设计
试验共设7个处理,即50%草甘膦可溶性粉剂450 g/hm2(A)、50%草甘膦可溶性粉剂600 g/hm2(B)、50%草甘膦可溶性粉剂750 g/hm2(C)、50%草甘膦可溶性粉剂450 g/hm2+洗衣粉150 g/hm2(D)、50%草甘膦可溶性粉剂600 g/hm2+洗衣粉150 g/hm2(E)、50%草甘膦可溶性粉剂750 g/hm2+洗衣粉150g/hm2(F)、清水作对照(CK),各处理均对水187.5 kg/hm2。
1.3 施药方法
选取紫茎泽兰高度、盖度、分布均匀度相同地块,用山东临沂机械厂生产的机动喷雾器,将配制好的不同浓度药剂均匀地喷施于叶的正、反两面,以喷湿叶面不滴落为准,喷施面积200 m2。
1.4 调查内容与方法
在不同浓度不同处理施药地块布设10 m×10 m样地2个,在试验地段设置对照样地2个,规格10 m×10 m。采取梅花布点的方式布设1 m×1 m调查样方5个,样方内随机调查30株,挂牌定株调查[4,5,6,7]。施药后第1天、第3天、第7天、第12天、第21天、第25天、第30天进行观察,记录根、茎、叶的变化情况,统计叶、茎的萎蔫或枯死情况,测量茎枯死长度,调查根部杀伤情况[8,9,10,11]。第28天调查统计根、茎、叶的枯死量以及对其他非靶标植物受损情况。第60天调查施药样地紫茎泽兰新萌情况,最后确定杀除效果。由于紫茎泽兰根茎萌发力强,只有将根茎杀死才能达到除治效果,因此本试验引用株防效来衡量药剂除治效果。计算公式如下:
其中,PT为处理区残存基数,CK为空白对照区活草数。
1.5 评价标准
根据施药后除治紫茎泽兰的茎枯死长度、叶枯死量、株防效,分成无效、有效、良、优4个等次。无效:株防效≤30%;有效:株防效30%~60%,根部分枯死,茎部枯死,叶全部枯死;良:株防效60%~80%,根部分枯死,茎大部枯死,叶全部枯死;优:株防效≥80%,植株根、茎、叶枯死。
2 结果与分析
通过观察可知,50%草甘膦可湿性粉剂在施药后第3天紫茎泽兰植株出现萎蔫,到第7天叶全部黄,顶梢枯死,根茎枯死要持续到第25天。加洗衣粉比不加的效果好,处理F的效果最好,株防效高达95.33%(表1)。
3 结论与讨论
试验结果表明,50%草甘膦可湿性粉剂+洗衣粉防除紫茎泽兰的效果好于单独施用50%草甘膦可湿性粉剂的效果,其中50%草甘膦可湿性粉剂750 g/hm2+洗衣粉150 g/hm2+水187.5 kg/hm2配方效果最好,株防效达到95.33%,可推广应用。
参考文献
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紫茎泽兰活性炭 篇9
关键词：紫茎泽兰,提取物,治疗,鸡球虫病
球虫病是禽类的高发病, 给养殖业造成很大的经济损失[1,2,3,4]。球虫具有很强的抗药变异性, 迄今为止几乎现有的各种抗球虫药物均已出现抗药虫株[5], 如今即使在用药情况下仍可爆发球虫病或出现亚临床感染情况[6]。紫茎泽兰是一种有毒的外来入侵植物, 在我国南方广泛蔓延[7,8,9,10], 难以防治, 对当地生态系统造成严重破坏, 早已被国家环保总局列为外来有害物种[11]。为了对该毒草进行开发、利用, 研究以紫茎泽兰叶的第一级提取物为试验药物, 进行鸡球虫病的治疗试验, 探究该药物对鸡球虫的抑制能力, 旨在为治疗鸡球虫病探寻新的药物, 为紫茎泽兰的利用探索出新的途径。
1 材料
1.1 药物
紫茎泽兰鲜叶, 为野生植株。
1.2 病料
含球虫卵囊鸡粪, 采自爆发球虫病的养鸡场。
1.3 试验动物及饲料
25日龄铁脚麻小鸡, 购自昆明云岭广大种禽有限公司;饲料为无药物添加剂的小鸡饲料, 购自云南东道饲料有限公司。
1.4 主要试剂
异丙醇 (分析纯) , 广东光华化学厂有限公司生产;石油醚 (分析纯) 、生理盐水 (分析纯) , 天津市致远化学试剂有限公司生产;乙酸乙酯 (分析纯) , 天津市风船化学试剂科技有限公司生产;乙醇 (分析纯) , 天津市滨海科迪化学试剂有限公司生产;2.5%重铬酸钾溶液 (分析纯) , 天津市化学试剂六厂三分厂生产;硅胶 (200~300目) , 青岛海洋化工厂生产;地克珠利, 四川德润鑫动物药业有限公司生产;丙氨酸氨基转移酶测定试剂盒, 四川迈克生物科技股份有限公司生产;肝素, 上海惠世生化试剂有限公司生产。
1.5 主要仪器
干燥箱 (型号为101A-3) , 上海市崇明实验仪器厂生产;旋转蒸发仪 (型号为RE-3000C) , 上海越众仪器设备有限公司生产;培养箱 (型号为CO-150) , NEW BRUNSWICK公司生产;离心机 (型号为TDL-40B) , 上海安亭科学仪器厂生产;显微镜 (型号为CX21) , Olympus公司生产;微量移液器 (规格为0.5~10μL) , Eppendorf公司生产;色谱柱管 (规格为5 cm×100 cm) , 在本地某玻璃制品厂定制;电子天平 (型号为XT220A) , Precisa公司生产;半自动生化分析仪 (型号为RT-1904C) , Rayto公司生产。
2 方法
2.1 试验药物的获取
将紫茎泽兰鲜叶置干燥箱内, 于65℃条件下烘干, 粉碎后于试剂瓶中用异丙醇浸泡5 d;过滤, 用旋转蒸发仪浓缩滤液;用硅胶柱层析法对浓缩液进行组分分离, 各级洗脱液为石油醚、石油醚加乙酸乙酯 (分为5级, 即3∶1, 2∶1, 1∶1, 1∶2, 1∶3) 、乙酸乙酯、乙酸乙酯加乙醇 (分为3级, 即2∶1, 1∶1, 1∶2) 、乙醇, 最终分离出多种组分, 将第一级组分的洗脱液用旋转蒸发仪蒸发后即得试验药物。
2.2 球虫孢子囊的获取
将患球虫病鸡的粪便放入清水中搅拌成悬液后用棉布过滤, 滤液以3 000 r/min离心10 min;弃上清液, 加清水把沉淀物搅溶后再离心;重复上述操作3次, 弃上清液后得到球虫卵囊 (为多种球虫的卵囊) ;将球虫卵囊放入2.5%重铬酸钾溶液中, 于29℃培养5 d;在显微镜下观察, 确认卵囊孵化为孢子囊后将培养液离心;弃上清液后加清水洗涤、离心3次;弃上清液, 加入适量生理盐水得球虫孢子囊悬液, 用微量移液器吸取2μL于载玻片上, 显微镜下计数球虫孢子囊数量, 重复3次, 用3次的平均数算出每毫升悬液中球虫孢子囊的数量。
2.3 感染与治疗
铁脚麻小鸡购进后观察2 d, 淘汰特小个体, 随机分为3组, 每组10只, 第1组为空白对照组, 第2组为地克珠利对照组, 第3组为药物试验组。对各组小鸡分别称重, 第2, 3组小鸡滴喂球虫孢子囊悬液, 每只鸡的滴喂量为2万~4万个 (根据上述计数结果确定悬液滴喂量) ;接种球虫后第3天小鸡出现便血现象, 取血便于显微镜下检查, 确认患上球虫病后给第2组小鸡投喂抗球虫药物地克珠利, 用量为0.15 m L/L (按药物使用说明添加) ;给第3组投喂试验药物, 用量为0.5 g/kg;投药7 d后对各组小鸡分别称重, 抽血, 屠宰, 解剖。
2.4 试验药物的疗效评判
2.4.1 抗球虫指数 (ACI)
判定标准为:ACI≥180时为高效, 160≤ACI<180时为中效, 120≤ACI<160时为低效, ACI<120时为无效[12], 抗球虫指数的计算公式:抗球虫指数=相对增重率+存活率-病变值-平均卵囊值;相对增重率=药物试验组平均增重/空白对照组平均增重×100%;存活率=每组终末存活数/每组初始鸡只数×100%。
2.4.2 病变值
先根据病变的严重程度, 用Johnson&Reid标准进行病变记分[12], 具体记分方法为:肠壁无肉眼可见病变者记为0分;肠壁有少量散在的淤血点、肠壁不增厚、肠道内容物正常者记为1分;肠壁有较多的淤血点、肠道内容物明显带血、肠壁增厚、盲肠内容物正常者记为2分;肠道有较多血液或有盲肠芯 (血凝块或灰白色干酪样块状物) 、肠壁明显增厚者记为3分;肠道充满大量血液或盲肠芯很大致使盲肠肿大或死亡者记为4分。对每只鸡分别记分后算出各组的平均病变记分, 再计算每组病变值, 计算公式:病变值=组内平均病变记分×10。
2.4.3 平均卵囊值
取1 g肠道内容物于10 m L水中, 充分搅拌成悬液后用微量移液器吸取2μL于载玻片上, 在显微镜下计数卵囊数量, 重复3次, 用3次的平均数算出1 g肠道内容物中的卵囊数, 并计算克卵囊数 (OPG) 。克卵囊数的计算公式:克卵囊数=1 g肠道内容物的卵囊数×10-6。
按下述方法将克卵囊数折算为卵囊值:0≤OPG<0.1时, 卵囊值为0;0.1≤OPG<1时, 卵囊值为1, 1≤OPG<6时, 卵囊值为10;6≤OPG<11时, 卵囊值为20;OPG≥11时, 卵囊值为40。每只小鸡单独计算, 再算出各组的平均卵囊值。
2.5 试验药物毒性的测定
首先, 以小鸡血液中丙氨酸氨基转移酶活性的高低作为药物毒性大小的指标。屠宰前对小鸡进行采血, 每只小鸡采10 m L, 置于配好肝素的试管中, 轻摇约2 min后离心 (2 000 r/min离心10 min) ;取上清液, 加入丙氨酸氨基转移酶测定试剂, 充分反应后用半自动生化分析仪测定丙氨酸氨基转移酶活性;然后, 通过解剖观察了解小鸡各器官组织的病变情况, 以此判断试验药物毒副作用的大小。
2.6 试验药物分子结构的测定
取试验药物用质谱 (MS) 、红外光谱 (IR) 、核磁共振 (NMR) H谱和C谱测定其分子结构。
3 结果
3.1 试验药物的疗效 (见表1)
3.2 试验药物毒性的测定结果 (见表2)
3.3 解剖观察结果
对各组小鸡进行解剖观察, 结果发现, 地克珠利对照组和药物试验组除了肠道有病变症状外, 其他器官均未出现异常症状。
3.4 试验药物分子结构的测定结果
试验药物的分子结构在中国科学院昆明植物所植化分析测试中心测定, 测定结果显示试验药物为含二甲基苯胺和氯的结构复杂的脂类, 其分子结构见图1。
4 分析与讨论
4.1 试验药物的疗效
药物试验组的抗球虫指数仅略低于抗球虫药物地克珠利组, 疗效达到高效, 表明试验药物具有较强的抗球虫作用。从试验过程中小鸡的病情变化来看, 投喂药物后的第2天小鸡便血现象消失, 这也表明试验药物对鸡球虫有很好的抑制作用。
4.2 试验药物的毒性
地克珠利对照组和药物试验组的丙氨酸氨基转移酶活性平均值均低于空白对照组, 经计算, 地克珠利对照组丙氨酸氨基转移酶活性平均值比空白对照组约低29.8%, 药物试验组丙氨酸氨基转移酶活性平均值比空白对照组约低30.0%。用SPSS13.0统计软件进行独立样本t检验, 这2组的丙氨酸氨基转移酶活性与空白对照组比较均差异极显著 (α=0.01) , 这表明地克珠利和试验药物对小鸡有毒副作用。药物试验组与地克珠利对照组比较, 丙氨酸氨基转移酶活性差异不显著 (α=0.05) 。由表1结果可知, 这2组鸡的存活率和平均卵囊值相同, 相对增重率和病变值相近, 说明试验药物的毒性与地克珠利相当。从解剖观察结果来看, 这2组鸡除了肠道有病变症状外, 其他器官均未出现异常症状, 表明试验药物和地克珠利一样, 虽有毒性, 但较小, 均在小鸡的耐受范围之内。
4.3 试验药物的分子结构
试验药物为含二甲基苯胺和氯的结构复杂的脂类, 因条件所限, 本研究未能对其抑制球虫的作用机理进行研究, 仅测定了其分子结构, 希望能为紫茎泽兰的进一步开发研究提供参考资料。
5 结论
通过试验可知, 紫茎泽兰的第一级提取物对鸡球虫具有较强的抑制作用, 对鸡球虫病的治疗效果可与高效抗球虫药物地克珠利媲美。虽然试验药物对小鸡具有一定的毒副作用, 但其毒性在小鸡的耐受范围之内。
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