微纳米气泡研究发展历程

微纳米气泡研究发展历程摘要微纳米气泡（Micro/NanoBubbles,MNBs）作为一种新型的纳米尺度气泡，因其独特的物理性质和广泛的应用前景，近年来引起了科学界的广泛关注。本文综述了微纳米气泡的研究背景、基本理论、制备方法、应用领域及发展历程，并探讨了未来研究的方向与挑战。随着制备技术和表征手段的不断进步，微纳米气泡在环境保护、医药、化工、能源、农业等多个领域的应用得到了快速发展。通过分析其发展历程，本文旨在为未来的微纳米气泡研究提供参考。概述微纳米气泡（Micro/NanoBubbles,MNBs）是指气泡直径小于1微米（纳米级）至100微米（微米级）之间的气泡，其具有非常高的比表面积、较低的扩散速率、较长的稳定性等特殊性质。自20世纪90年代初期微纳米气泡的概念被提出以来，相关的基础研究和应用研究得到了快速发展。微纳米气泡在医学、环境保护、能源开发等领域表现出了巨大的潜力，尤其在解决可再生能源的波动性问题、水污染治理、药物输送等方面具有独特的优势。微纳米气泡的研究发展经历了从基础理论的建立、制备技术的突破，到实际应用的广泛探索。随着对微纳米气泡特性理解的深入，相关研究逐步扩展至纳米材料、流体力学、物理化学等多个学科领域。本文旨在回顾微纳米气泡研究的发展历程，并探讨该领域的技术难题、应用现状及未来趋势。第一部分微纳米气泡介绍一、微纳米气泡技术的发展历史早在19世纪，研究者们就已经利用流体力学和物理学开始了对于毫米级气泡在液体中生成、上升过程的研究。上个世纪50年代，在化工领域开始了对气泡和液滴的研究。其后，两相流（气液、液液）特别是气液分散相的基础现象的研究成果，极大地促进了化工机械的大/规模应用。气泡的微细化是化学工业中促进物质移动，增进化学反应速度的关键技术，但在当时尚未出现能够应用于化工领域的微纳米气泡发生技术和手段。微纳米气泡发生技术是20世纪90年代后期产生的，21世纪初在日本得到了蓬勃的发展，其制造方法包括旋回剪切、加压溶解、电化学、微孔加压、混合射流等方式，均可在一定条件下产生微纳米级的气泡。

二、微纳米气泡的定义

通常我们把气体在液体中的存在现象称作气泡。气泡的形成现象，在自然界中的许多过程中都能遇到，当气体在液体中受到剪切力的作用时就会形成大小、形状各不相同的气泡。目前，对气泡的分类与定义并不是十分严格，按照从大到小的顺序可分为厘米气泡（CMB）、毫米气泡（MMB）、微米气泡（MB）、微纳米气泡（MNB）、纳米气泡（NB）。所谓的微纳米气泡，是指气泡发生时直径在10微米左右到数百纳米之间的气泡，这种气泡是介于微米气泡和纳米气泡之间，具有常规气泡所不具备的物理与化学特性。

三、微纳米气泡的特性

1.比表面积大

气泡的体积和表面积的关系可以通过公式表示。气泡的体积公式为V=4π/3r3，气泡的表面积公式为A=4πr2，两公式合并可得A=3V/r，即V总=n·A=3V总/r。也就是说，在总体积不变（V不变）的情况下，气泡总的表面积与单个气泡的直径成反比。根据公式，10微米的气泡与1毫米的气泡相比较，在一定体积下前者的比表面积理论上是后者的100倍。空气和水的接触面积就增加了100倍，各种反应速度也增加了100倍。

2.上升速度慢

根据斯托克斯定律，气泡在水中的上升速度与气泡直径的平方成正比。气泡直径越小则气泡的上升速度越慢。从气泡上升速度与气泡直径的关系图可知，气泡直径1mm的气泡在水中上升的速度为6m/min，而直径10μm的气泡在水中的上升速度为3mm/min，后者是前者的1/2000。如果考虑到比表面积的增加，微纳米气泡的溶解能力比一般空气增加20万倍。

3.自身增压溶解

水中的气泡四周存有气液界面，而气液界面的存在使得气泡会受到水的表面张力的作用。对于具有球形界面的气泡，表面张力能压缩气泡内的气体，从而使更多的气泡内的气体溶解到水中。

根据杨-拉普拉斯方程，∆P=2σ/r,∆P代表压力上升的数值，σ代表表面张力，r代表气泡半径。直径在0.1mm以上的气泡所受压力很小可以忽略，而直径10μm的微小气泡会受到0.3个大气压的压力，而直径1μm的气泡会受高达3个大气压的压力。微纳米气泡在水中的溶解是一个气泡逐渐缩小的过程，压力的上升会增加气体的溶解速度，伴随着比表面积的增加，气泡缩小的速度会变的越来越快，从而最终溶解到水中，理论上气泡即将消失时的所受压力为无限大。

4.表面带电

纯水溶液是由水分子以及少量电离生成的H+和OH-组成，气泡在水中形成的气液界面具有容易接受H+和OH-的特点，而且通常阳离子比阴离子更容易离开气液界面，而使界面常带有负电荷。已经带上电荷的表面倾向于吸附介质中的反离子，特别是高价的反离子，从而形成稳定的双电层。微气泡的表面电荷产生的电势差常利用ζ电位来表征，ζ电位是决定气泡界面吸附性能的重要因素。当微纳米气泡在水中收缩时，电荷离子在非常狭小的气泡界面上得到了快速浓缩富集，表现为ζ电位的显著增加，到气泡破裂前在界面处可形成非常高的ζ电位值。

5.产生大量自由基

微气泡破裂瞬间，由于气液界面消失的剧烈变化，界面上集聚的高浓度离子将积蓄的化学能一下子释放出来，此时可激发产生大量的羟基自由基。羟基自由基具有超高的氧化还原电位，其产生的超强氧化作用可降解水中正常条件下难以氧化分解的污染物如苯酚等，实现对水质的净化作用。

6.传质效率高

气液传质是许多化学和生化工艺的限速步骤。研究表明，气液传质速率和效率与气泡直径成反比，微气泡直径极小，在传质过程中比传统气泡具有明显优势。当气泡直径较小时，微气泡界面处的表面张力对气泡特性的影响表现得较为显著。这时表面张力对内部气体产生了压缩作用，使得微气泡在上升过程中不断收缩并表现出自身增压效应。从理论上看，随着气泡直径的无限缩小，气泡界面的比表面积也随之无限增大，最终由于自身增压效应可导致内部气压增大到无限大。因此，微气泡在其体积收缩过程中，由于比表面积及内部气压地不断增大，使得更多的气体穿过气泡界面溶解到水中，且随着气泡直径的减小表面张力的作用效果也越来越明显，最终内部压力达到一定极限值而导致气泡界面破裂消失。因此，微气泡在收缩过程中的这种自身增压特性，可使气液界面处传质效率得到持续增强，并且这种特性使得微气泡即使在水体中气体含量达到过饱和条件时，仍可继续进行气体的传质过程并保持高效的传质效率。

7.气体溶解率高

微纳米气泡具有上升速度慢、自身增压溶解的特点，使得微纳米气泡在缓慢的上升过程中逐步缩小成纳米级，最后消减湮灭溶入水中，从而能够大大提高气体（空气、氧气、臭氧、二氧化碳等）在水中的溶解度。对于普通气泡，气体的溶解度往往受环境压力的影响和限制存在饱和溶解度。在标准环境下，气体的溶解度很难达到饱和溶解度以上。而微纳米气泡由于其内部的压力高于环境压力，使得以大气压为假定条件计算的气体过饱和溶解条件得以打破。

四、微纳米气泡的发生方法

旋回式气液混合型微纳米气泡发生技术是按照流体力学计算为依据进行结构设计的发生器，在进入发生器的气液混合流体在压力作用下高速旋转，并在发生器的中部形成负压轴，利用负压轴的吸力可将液体中混合的气体或者外部接入的气体集中到负压轴上，当高速旋转的液体和气体在适当的压力下从特别设计的喷射口喷出时，由于喷口处混合气液的超高的旋转速度与气液密度比（1:1000）的力学上的相乘效果，在气液接触界面间产生高速强力的剪切及高频率的压力变动，形成人造极端条件，在这种条件下生成大量微米、纳米级气泡的同时具有打碎聚合分子团，形成小分子团活性水的效果，并能够将小部分水分子电离分解，可以在微纳米气泡空间中产生活性氧、氧离子、氢离子和氢氧离子等自由基离子，尤其氢氧自由基有超高的还原电位，具有超强氧化效果可以分解水中正常条件下也难以分解的污染物，实现水质的净化。微纳米气泡在水中的溶解率超过85%，溶解氧浓度可以达到饱和浓度以上，并且微纳米气泡是以气泡的方式长时间（上升速度6cm/分钟）存留在水中，可以随着溶解氧的消耗不断地向水中补充活性氧，为处理污水的微生物提供了充足的活性氧、强氧化性离子团，并保证了活性氧充足的反应时间，由微纳米气泡处理过的水的净化能力远远高于自然条件下的自净能力。第二部分微纳米气泡研究历程一、微纳米气泡的研究起步（1990年代）1.微纳米气泡的提出与基本理论微纳米气泡的研究起源可以追溯到20世纪90年代。1994年，日本学者吉田秀雄（HideoYoshida）首次提出了微气泡的概念，并开始对其进行定量分析。随后，研究人员发现，当气泡的直径减小至微米或纳米尺度时，其物理性质发生了显著变化。特别是，微纳米气泡的稳定性大大增强，且在液体中的扩散速度较慢，这使得它们在长时间内能够保持相对稳定。在这一阶段，研究主要集中在微纳米气泡的形成机理、气泡动力学、气泡稳定性等基础理论方面。例如，研究者发现微纳米气泡具有很高的内外表面能，因此能够在液体中维持较长的存在时间。纳米气泡则因其较低的扩散系数和较高的比表面积而具有特殊的气-液交互作用。2.早期制备方法的探索在微纳米气泡的制备技术上，1990年代的研究还较为初步。早期的气泡生成技术主要包括：机械搅拌法：通过高速搅拌将气体注入液体，进而形成气泡。这种方法简单易行，但气泡的尺寸难以控制，且生成的气泡直径较大，通常在几百微米到1毫米之间。溶解气体法：通过对液体施加压力，使气体溶解于液体中，随后通过压力释放形成微气泡。这种方法能够产生更小的气泡，但仍难以达到纳米级别的精度。随着微气泡研究的深入，学者们开始尝试通过不同的物理方法控制气泡的生成过程，从而探讨如何在液体中稳定生成纳米级气泡。二、微纳米气泡的技术突破与应用初探（2000-2010）1.微纳米气泡的制备技术突破进入21世纪后，微纳米气泡的制备技术取得了显著的突破。特别是超声波气泡生成技术的出现，极大地推动了微纳米气泡研究的进展。具体的技术突破包括：超声波激励法：通过超声波作用，使液体中溶解的气体迅速形成气泡。超声波的频率和强度直接影响气泡的尺寸和分布，能够有效生成直径在纳米级别的气泡。2003年，研究人员在此基础上提出了利用超声波来控制气泡尺寸的方法，这一技术成为制备纳米气泡的关键技术之一。高压气体注入法：在较高压力下将气体注入液体，产生超微小气泡，并通过控制压力差来控制气泡的生成。在此过程中，气泡的尺寸和分布可以较好地控制。气体溶解法与纳米气泡增强法：这种方法通过在液体中充分溶解气体，然后施加外力使气体快速释放形成纳米气泡。该方法能够有效提高气泡的稳定性，并使其在液体中存在的时间更长。通过这些技术突破，微纳米气泡的稳定性和均匀性得到了显著提升，并且其可控性得到了进一步改善。2.微纳米气泡的应用初探2000年代初期，微纳米气泡的应用开始逐步扩展至多个领域，尤其是在水处理和环境保护方面。以下是一些典型的应用：水处理：微纳米气泡的表面积大，能够提供足够的气-液接触面积，因此在水处理领域表现出优异的性能。研究发现，微纳米气泡可以提高水中氧气的溶解度，增强水中有机物的降解速度，从而提高污水处理效率。具体的应用包括：水体脱氮、除磷、去除重金属离子等。农业：在农业灌溉方面，微纳米气泡通过提供更高效的氧气供应，可以促进植物根系的生长，增强作物对水分和养分的吸收能力。此外，微纳米气泡还可以有效抑制病菌的生长，减少农药的使用。食品加工：微纳米气泡在食品加工中也表现出了良好的应用潜力，例如用于食品清洗、杀菌以及食品加工中的气体溶解等过程。三、微纳米气泡的商业化应用与多领域发展（2010-2020）1.微纳米气泡制备技术的完善与工业化进入2010年代，随着制备技术的逐步完善，微纳米气泡的商业化应用也开始逐渐展开。特别是日本、欧美等国家的企业推动了微纳米气泡技术的产业化，使得这一技术开始走向市场。具体的技术进展包括：微纳米气泡发生器：一些企业开发了专门的微纳米气泡发生器，这些设备能够高效、稳定地生产微纳米气泡，广泛应用于水处理、农业、环境保护等领域。气泡尺寸控制技术：随着微纳米气泡生成设备的不断升级，气泡的尺寸控制技术也得到了显著改进。现在的微纳米气泡发生器不仅能够生产稳定的气泡，还可以根据不同的需求调节气泡的尺寸和分布。2.微纳米气泡的跨领域应用2010年代，微纳米气泡的应用逐渐扩展至多个行业。以下是一些具体领域的应用案例：医学领域：微纳米气泡在药物传递中的应用得到了广泛的研究。研究发现，微纳米气泡具有较强的药物载体功能，能够有效提高药物的靶向性和治疗效果。通过气泡的微气泡效应，药物能够更好地穿透细胞膜或血管壁，从而提升药物的效果。石油和天然气开采：在石油和天然气领域，微纳米气泡被用来增强油气回采率。气泡的微小尺寸可以增加油气与水的接触面积，促进油气的分离，提高采油效率。可再生能源：微纳米气泡也被广泛应用于风能、太阳能等可再生能源领域。例如，微纳米气泡能够提高水中的氧含量，从而促进水力发电系统中的水流动力和能量转换效率。四、微纳米气泡的未来发展方向1.高效制备技术的研发尽管微纳米气泡的制备技术已经取得了显著进展，但要实现大规模、低成本的生产，仍面临许多挑战。未来的研究将聚焦于：低能耗、高效率的制备方法：例如，利用纳米技术与生物技术相结合，开发新型的气泡生成材料与方法，进一步提升气泡的稳定性和生产效率。大规模生产设备：研究将致力于开发更加自动化、高效的大规模生产设备，以满足工业化应用的需求。2.多领域融合与应用深化未来的研究将更多地聚焦于微纳米气泡在多个行业的深度融合与创新应用。具体的方向包括：智能药物输送：通过结合微纳米气泡与智能药物载体技术，实现药物的精准定位与靶向释放。环境治理：在污水处理、生态恢复等方面，微纳米气泡的应用将更加广泛且高效。微纳米气泡作为一种具有巨大应用潜力的新型材料，经历了从基础理论研究到技术突破，再到应用实践的漫长发展过程。随着制备技术的进步和应用领域的不断扩展，微纳米气泡在环境保护、医学、农业、能源等多个领域的应用前景将更加广阔。未来的研究将重点解决制备成本、稳定性和大规模应用的问题，并推动微纳米气泡技术在各个行业的深度应用。第三部分微纳米气泡的研究应用1.环境治理和污水处理微纳米气泡在环境治理的应用体现在污水处理和地下水修复方面。它表面具有的负电荷和极大比表面积使其对污水中悬浮物有良好的吸附作用，且气泡破裂产生的羟基自由基可氧化降解有机污染物。研究表明，微纳米气泡预处理对污水中氟化物清除率可达76.7%，比未经预处理提高7.1%且表现出更好的清除效果。微纳米气泡强增氧作用可以不断补充微生物电子受体，促进好氧微生物对地下水污染物的降解，提高生物修复力。研究发现发现仅用过氧化氢处理三氯乙烯污染水效率很低，但与臭氧微纳米气泡联用两者形成羟基自由基，现场试验6d时总去除率可达99%，可见臭氧微纳米气泡对三氯乙烯污染地下水的修复有良好作用效果。

微纳米气泡是直径小于50微米的极细微气泡，微纳米气泡在水中上升速度慢、停留时间长、溶解效率高，并具备自增氧、带负电荷和富含强氧化性的自由基等特性。这些特点使得微纳米气泡在水处理上具有广泛的应用前景。悬浮物的吸附去除。微纳米气泡不仅表面电荷产生的电位高，而且比表面积很大，因此将微纳米技术与混凝工艺联用在废水预处理中，对悬浮物和油类表现出了良好的吸附效果与高效的去除率，对COD、氨氮及总磷也具有较好的去除效果。

难降解有机污染物的强化分解。微纳米气泡破裂时释放出的羟基自由基，可氧化分解很多有机污染物，目前在难降解废水处理与污泥处理方面，已表现出了潜在的应用前景。为了促使微纳米气泡在水中能够产生更多的羟基自由基，常采用其它强氧化手段进行协同作用，如紫外线、纯氧以及臭氧等强氧化手段，以更好地发挥对废水中有机污染物的氧化分解作用。2.水产养殖

在工厂化渔业的养殖上，特别是未来渔业的陆基养殖技术，大多是往高密度的集约化方向发展，在这种环境下，水体中高度溶氧的控制对鱼的健康及生长来说是至关重要的一环，采用超细微泡技术以代替传统的增氧方式，将是一项革命性的创新，可以大大提高鱼的活性与产量，是养殖业走向工厂化的有力保障，并且微纳米气泡具有刺激生物生长及增强免疫力的效果。在日本广岛的牡蛎养殖场中的试验证明，微纳米气泡可以促进牡蛎血液循环，提高生长速度，并增强免疫力，降低养殖成本。在日本的爱知万国博览会上由日本产业技术研究所展示的淡水鱼与海水鱼的混合高密度养殖实验中采用了微纳米气泡技术，结果在盐分浓度为1%的含有微纳米纯氧水的水槽中可将鲤鱼和鯛混合养殖。鯛是对盐分的变化非常敏感的海水鱼，鲤鱼是淡水鱼，如果在没有微纳米气泡存在的条件下，这两种鱼都是很难在1%的盐水中生存的。3.无土栽培

生态农业：在水培植物生产过程中，水中溶氧量是影响生长发育速度的重要因子，溶氧充足生长就快，溶氧度低不仅生长慢，而且低至植物所需溶氧的临界值以下，还会出现缺氧烂根，所以在生产上以提高水中溶氧作为水培的主体技术，不管是循环方式栽培模式如何多样化，但最终都是为围绕溶氧的提高作为其模式的可行性保障，凡是能让水中溶氧提高的技术措施，都是增进植物生长与促进发育的增产措施。在未来的生态农业技术中，超细微气泡技术必将是不可或缺的配套新技术。

在设施园艺和旱地滴灌中，已广泛采用气泵充氧等措施来增加水中溶氧量，提高作物根际氧含量，促进根系生长，进而增加产量，并提高水分和肥料利用效率。但是传统的充氧方式效率比较低，难以使灌溉水中溶氧值迅速增加，利用微纳米气泡快速发生装置对灌溉水进行曝气处理，可以使溶氧值迅速达到超饱和状态，形成微纳米气泡水用于灌溉。微纳米气泡水不仅能够提供充足的氧气，并且其特有的带电性、氧化性、杀菌性等使其具有特殊的生物生理活性，促进植物的生长发育。4.果蔬清洗和清洗领域的应用微纳米气泡在气-液两相间接触面积大，水中存留时间长，在清洗领域有独特优势。研究发现用微纳米气泡清洗金属表面油脂，与洗涤剂清洗效果相比不仅具有强去污作用，而且减少了化学洗涤剂使用量。研究发现，空气微纳米气泡用于就地清洗（CIP）时，膜通量和溶质脱除率分别提高24.62%和0.8%，且这种非化学清洗方法不会对环境造成污染。臭氧微纳米气泡清洗果蔬利用气泡破裂过程中引起的压强变化，对果蔬表面杂质吸附、洗涤，比传统机械振动清洗降低了对果蔬的损伤，且起到杀菌消毒作用，因此微纳米气泡可作为新型非化学洗涤方法用于采后果蔬清洗。

机能性的微纳米臭氧气泡水可以实现无害化的非热杀菌，既能保持其株型与原质，又可以达到无菌化的目的。臭氧具有强氧化性，可与蔬菜、水果中的残留有机磷农药发生反应，强氧化剂或自由基的强氧化作用可将农药分子的双键断开，苯环开环，破坏其分子结构，生成相应的酸、醇、胺或其氧化物等小分子化合物，这些小分子化合物大多无毒，易溶于水，可马上被洗涤出去。同时臭氧可杀灭表面的各种细菌和病毒，达到解毒目的。与一般的臭氧水相比，对去除鲜果、蔬菜上附着的残留农药有更显著的效果。5.洗浴保健

微纳米气泡浴：水中如果含有大量的微纳米气泡，就会降低水的透明度，颜色像牛奶一样发白，故微纳米气泡浴又称牛奶浴。水中的气泡从零开始增大至微米级气泡而破灭，产生的低音频率具有去除污垢的效果，同时低音频率更具有刺激脑内啡的产生，令人有镇静与愉悦的感觉。此外，如果水中含有以氧气产生的超微氧气泡，当身体浸泡在这种含高氧量的水中，可以滋养皮肤、延缓老化，达到高氧疗法之功效。并且没有任何添加剂，符合现代人对环保及健康生活的要求。

6.生态修复

研究发现富含微纳米氧气气泡的水对动植物都具有促进生物活性的作用。这是由于微纳米气泡在水中存在时间长，内部承载气体释放到水中的过程较慢，因此可实现对承载气体的充分利用，提供充足的活性氧以促进水中生物的新陈代谢活性。向污染的缺氧水域中鼓入微纳米气泡时，随着气泡内溶解氧的消耗不断向水中补充活性氧，可增强水中好氧微生物、浮游生物以及水生动物的生物活性，加速其对水体及底泥中污染物的生物降解过程，实现水质净化目的。

7.船舶减阻

船舶阻力是船舶能量消耗的主要根源，如果船舶阻力降低了，主机消耗的能量就降低，船舶能源消耗自然就降低了，同时，降低船舶阻力在主机功率消耗不变的情况下，可以显著提高船舶的航行速度。船舶阻力主要包括摩擦阻力、兴波阻力、粘压阻力，其中摩擦阻力要占很多部分。现有相对成熟的降低船舶摩擦阻的技术，主要是在设计船体时，尽可能减小船体上的湿表面积并使船体表面尽量光顺。采用气泡减阻技术的船舶统称为气泡船，气泡减阻技术是把空气通入船底，在船底表面形成流体密度较低的气-水混合两相流，通过改变边界层内流体的结构，以实现降低阻力的效果，来达到节约能源的目的。对与肥大型低速船舶来说，摩擦阻力占总阻力的80%以上，因此减小摩擦阻力是很有必要的，微气泡减阻技术可以很有效的减小摩擦阻力，这在实船试验中已经很好的得到了验证，气泡减阻技术有很大的发展前景。随着关于气泡减阻研究的不断深入，气泡减阻技术得到了广泛的认同。船舶微气泡减阻研究具有重要的经济、军事价值。尤其在目前节能减排环境下，降低船舶阻力研究已经成为各国普遍关注的问题。在近几十年内，国内外的研究者们以粘性流体力学为基础，一方面通过试验来优化船型，减小船舶的形状阻力；另一方面则考虑流体的粘性系数，用粘性系数低的流体代替粘性系数高的流体，以减小船体表面摩擦阻力。船舶气泡减阻方法于1876年由劳德首次提出，他构想在船表面和水之间注入一层气体，以空气代替水来与船表面接触，以降低船体表面摩擦阻力。但是，这一构想受到当时科技水平的限制，很难实现。随着科技水平的不断提升，国内外许多学者对气泡减阻技术进行了大量的理论和实验研究，结果大部分表明运用微纳米气泡减阻技术来降低摩擦阻力非常显著。8.生物医学领域的应用微纳米气泡内部存在气体核心，可作为气体、基因载体应用于生物医学方面。研究表明，空气微纳米气泡处理使猪表皮伤口清洁率提高24%，微生物膜降解率提高22%，能大大降低大肠杆菌膜繁殖力，促进伤口的愈合。利用微纳米气泡空化将基因传递至细胞，实现基因的非病毒转移。多项研究发现，超声介导微泡刺激可以非侵入性地调节目标心肌，促进充质干细胞的植入，对治疗心肌梗死有很大帮助。9.农业领域的应用微纳米气泡技术在农业领域也有应用。研究发现微纳米气泡可以净化池塘中蓝藻，改善作物生长环境，促进作物生长。经1.6mg·L-1臭氧微纳米气泡处理的番茄幼苗生长未受到影响，且携带的赤星病菌分生孢子数量减少2个数量级，这与臭氧的杀菌作用有关。微纳米气泡与气体结合可促进作物生长，研究表明，10～15mg·L-1氧微纳米气泡灌溉使普通白菜（小白菜、小油菜）、油麦菜产量显著提高；氮气纳米气泡几乎能够促进所有植物种子的萌发，其中叶用莴苣（生菜）种子的发芽率比自来水处理提高25%，主要归因于纳米气泡产生外源活性氧和氮气提供的生长元素两者共同的促进作用。10.微纳米气泡技术在果蔬采后的应用我国果蔬损耗率高，高损耗主要源于产后运输、采后保鲜环节。刚采摘的果蔬水分含量高，组织脆弱，易受机械损伤；采后果蔬仍具有生命力，存在呼吸作用并继续释放乙烯，所以贮藏期间会出现有机养分消耗、成熟衰老等现象，且成熟衰老过程引发了膜脂过氧化，增大细胞膜通透性，造成营养流失。目前已有研究发现，微纳米气泡与臭氧、二氧化碳和1-甲基环丙烯（1-MCP）结合能够延长果蔬贮藏期，达到采后保鲜目的。11.微纳米气泡与臭氧结合臭氧是一种强氧化剂，能够氧化果蔬呼吸代谢释放的乙烯、乙醇等气体，降低呼吸速率，使果蔬衰老速度减慢。臭氧还能够与微生物细胞膜组分如不饱和脂肪酸和蛋白质发生氧化反应，扩大细胞膜通透性，造成胞内物质流出，引发细胞死亡。氧气是臭氧分解产生的唯一产物，经臭氧处理的果蔬不存在有毒物质残留问题，但臭氧在水中极不稳定，很快就会分解。研究推测，臭氧与微纳米气泡结合能增大水中臭氧溶解度，但对提高臭氧稳定性没有帮助。当臭氧连续鼓泡供给可使其浓度在水中保持相对恒定，所以试验操作中一般采用连续供应臭氧。研究表明，与含次氯酸钠的纳米气泡处理相比，臭氧纳米气泡交替流动处理白菜样品，活菌数目减少了1个数量级，可起到良好的洗涤和细菌清除作用。将收集的甜瓜表面尖孢镰孢菌和胡萝卜软腐果胶杆菌亚种用同浓度臭氧微米气泡、臭氧毫米气泡处理，发现臭氧微米气泡在水中上升速度小于臭氧毫米气泡，且产生的羟基自由基（ROS）能够灭活水中的孢子和细菌，比相同条件下臭氧毫米气泡处理效果更好。研究了臭氧+微米气泡、同浓度臭氧水、微米气泡和自来水4种洗涤处理对栗子采后贮藏腐烂情况的影响，与对照（未作任何处理）栗子的需氧菌、霉菌、酵母菌微生物指标比较，臭氧+微米气泡处理效果最好，能够显著降低采后栗子腐烂的发生，延长了采后贮藏期。可见微纳米气泡技术与臭氧结合可起到果蔬采后保鲜作用。12.微纳米气泡与二氧化碳结合采后果蔬仍然存在呼吸作用，所以贮藏环境中二氧化碳含量对果蔬呼吸有直接影响。通过有效把控二氧化碳浓度，能抑制呼吸作用，降低养分消耗，达到保鲜目的。研究发现，高压二氧化碳（HPCD）技术通过在温度和压力作用下容器内形成高压、高酸和低氧环境，从而起到杀灭微生物作用，杀菌机理可能与二氧化碳溶解度有关。研究表明，鲜切胡萝卜经压力12MPa、温度22℃HPCD技术处理5min，大肠杆菌数量可降低到无法检测的水平；同样，HPCD技术对酵母、霉菌灭活率也很高。但有学者发现，相对低压（＜2M