典型工業(yè)企業(yè)全廢水的成組水生生物毒性研究.doc

1、-范文最新推薦- 典型工業(yè)企業(yè)全廢水的成組水生生物毒性研究 摘要：本課題主要研究典型工業(yè)企業(yè)全廢水的成組水生生物毒性。對于用水生生物測定毒性，方法多種多樣。例如藻類，毒性實驗能很好地反映廢水的急性毒性并評價處理工藝的優(yōu)劣， 但工作量大，測定周期較長。而水蚤這一類浮游動物，分布廣泛，繁殖能力強，對多種有毒物質(zhì)敏感， 是國際上普遍采用的標準毒性實驗生物。大型蚤作為急性毒性測試受試物在污染源監(jiān)測中具有快速、簡便、直觀等特點。魚類則是比藻類和大型蚤更敏感的動物，對于毒性測試也更靈敏，所以魚類急性毒性實驗具有更快速、簡便、靈敏和準確的優(yōu)點。分別用各種方法測定毒性效應，并比較方法的優(yōu)劣。5347關(guān)鍵詞：藻

2、類，蚤類，魚類，EC50Typical industrial enterprises wastewater into aquatic toxicity studyAbstract: The main subject of research is typical industrial enterprises wastewater toxic to aquatic life. There is a variety of methods of using aquatic organisms to determine the toxicity. Such as algae, toxicity test

3、s can reflect the acute toxicity of the waste water treatment process and evaluate the pros and cons so well, but the work is so heavy, the measurement period is so long. Daphnia zooplankton, distributed widely, the ability to reproduce is so powerful, and it is sensitive to a variety of toxic subst

4、ances. Daphnia magna is a widely used organism of international standard toxicity test. The feature Daphnia magna toxicity test is fast, simple and intuitive. Fish are more sensitive than algae and Daphnia magna animals for toxicity test, and it is more sensitive, so the fish acute toxicity test has

5、 the advantages of more rapid, simple, sensitive and accurate. We will used various methods of determining toxic effects,and comparing the advantages and disadvantages of method.Keywords: algae, fleas, fish, EC50第一章 緒論5 1.1.2化學檢測應用于工業(yè)廢水的不足之處為實施廢水、污水排放的監(jiān)控, 必須按水質(zhì)標準要求制定污染物排放標準, 其目的在于確?；瘜W污染物排入水環(huán)境后的環(huán)境濃度低

6、于該化學污染物的水質(zhì)標準值, 使其環(huán)境風險降低至可接受水平、生態(tài)安全和人群健康得以保障。根據(jù)污染物排放標準, 采用廢水、污水特征化學污染物的化學監(jiān)測來監(jiān)控有毒有害物質(zhì)排放, 是目前國內(nèi)外最常用環(huán)境管理手段, 迄今已有20 余年歷史。但是, 化學監(jiān)測法應用于組分十分復雜、富含有機毒物的廢水、污水排放的監(jiān)控和環(huán)境風險管理有許多缺陷, 難以有效監(jiān)控有毒有機污染物的排放。(1) 目前全世界已經(jīng)制定水質(zhì)標準的化學物質(zhì)不超過全球所有化學物質(zhì)的11% 。因此, 世界各國或其地方政府制定的排放標準所涉及的化學物質(zhì)也低于全球所有化學物質(zhì)數(shù)的11%; 對于絕大多數(shù)人工合成有機化合物, 尚缺乏為制定其水質(zhì)標準和排放

7、標準所必要的毒理學資料。(2) 組分十分復雜的廢水、污水中含有種類繁多的有毒有機污染物, 化學組分的定量分析不易, 甚至用最先進的分析技術(shù)也難以定量測定許多痕量有毒有機化合物。(3) 精確定量測定組分復雜廢水、污水中共存的有毒有機化合物的經(jīng)費和人力投入太大, 僅通過化學監(jiān)測也不可能提供廢水、污水毒性程度的資料。(4) 目前已有化學物質(zhì)的水質(zhì)標準, 主要是通過實驗室毒性試驗, 從獲得的毒性數(shù)據(jù)推導并外推至自然水環(huán)境, 以確保生態(tài)安全和人群健康。但限于目前人類的科學認知水平, 還不能考慮到廢水、污水中共存化學組分之間的相互作用( 拮抗、協(xié)同和加成) 。值得注意的是, 目前我國環(huán)保經(jīng)費投入有限, 有

8、機毒物的定量化學分析手段難以在短時期內(nèi)推廣普及, 通常僅以COD等極少參數(shù)的化學監(jiān)測法來監(jiān)控化學組分十分復雜的有毒廢水、污水排放, 更不可能有效地控制有毒有機污染物排放和達到環(huán)境風險管理要求。 1.2生物毒性種類生物毒性指物質(zhì)能引起生物機體損害的性質(zhì)和能力。其主要類型有：急性毒性、亞慢性毒性、慢性毒性、遺傳毒性、內(nèi)分泌干擾性等。1.2.1急性毒性和慢性毒性急性毒性是機體 1 次或 24 h 內(nèi)多次接觸外源化學物后在短期內(nèi)所產(chǎn)生的毒性效應。 慢性毒性是機體長期甚至終生反復接觸外源化學物所產(chǎn)生的毒性效應。慢性毒性的試驗期限較長，根據(jù)受試物的具體要求和實驗機體的物種而定。1.2.2 致突變性和遺傳毒

9、性致突變性和遺傳毒性指機體接觸外源化學物所產(chǎn)生 DNA 直接損傷或基因和染色體改變的效應。這種突變造成遺傳物質(zhì)復制錯亂， 有時可引起形態(tài)和結(jié)構(gòu)及功能的改變，導致遺傳缺陷和疾病。1.2.3 內(nèi)分泌干擾性內(nèi)分泌干擾性指能改變機體內(nèi)分泌功能并對機體、后代或（亞）群引起有害效應的外源性物質(zhì)引起的一系列影響。其中工業(yè)生產(chǎn)過程中形成的環(huán)境內(nèi)分泌干擾物包括多氯聯(lián)苯類、二 英類、烷基酚類（包括壬基酚和雙酚 A 等）、鄰苯二甲酸酯類、金屬類等。1.3生物毒性測試的意義工業(yè)廢水中污染物種類復雜， 難以一一測定所有污染物的濃度水平， 而且污染物之間的毒性效應往往還具有加和、協(xié)同、拮抗等作用。 國外對工業(yè)廢水中污染物

10、的理化指標監(jiān)測項目多達 120 余項，而國內(nèi)例行的常規(guī)理化監(jiān)測項目僅有 20 多項，主要測定廢水中的無機污染物和有機污染物， 很難反映其對環(huán)境的綜合影響。 因此有必要對污染物進行生物監(jiān)測。比如對于從油頁巖、煤和焦油砂沉積物中回收燃料的過程， 其排放出的大量具有生物毒性的廢水中含有多種有機和無機污染物， 不可能對每種有毒化合物進行單個分析， 這種情況下利用發(fā)光細菌測定其綜合毒性的方法就顯得比較優(yōu)越。理化監(jiān)測指標只能反映單一污染物的瞬時濃度，不能反映污染物作用于環(huán)境的綜合效應和長期效應。相比之下，生物監(jiān)測不僅能監(jiān)測污染物對環(huán)境的影響狀況，更能說明污染物對生物生長、繁殖的影響問題。 因此，采用生物毒

11、性測試作為化學分析的補充手段是評價工業(yè)廢水處理工藝安全性的重要手段 用細菌來評價廢水毒性是基于毒性效應對細菌的某些可見特性的作用，如細胞生長、運動性、呼吸速率和生物發(fā)光、酶活性變化、ATP 水平、微熱量等的變化。細菌用來做毒性評價有以下優(yōu)點：生物機體小、種群數(shù)量大、生長繁殖快、保存簡單方便、試驗費用低、對環(huán)境變化的反應快、生長條件便利，并且同高等動物有著類似的物理化學特性和酶作用過程等特點，因此特別適合于生物毒性試驗，有些已被許多國家定為廢水毒性測定的標準方法。微生物毒性測試方法中應用最多的當屬 20 世紀 80 年代發(fā)展起來的Microtox誖法，它是采用海洋發(fā)光菌作為毒性測試的指示生物，其

12、原理是發(fā)光細菌體內(nèi)的熒光素酶催化熒光素的氧化作用，反應如下式所示：FMNH2+O2+R-CO-H→FMN+R-COOH+H2O+光發(fā)光細菌與毒性物質(zhì)接觸時細胞的狀態(tài) （包括細胞壁、細胞膜、電子的轉(zhuǎn)移系統(tǒng)、酶及細胞質(zhì)的結(jié)構(gòu)）將被改變從而將導致生物發(fā)光的減弱，通過測定發(fā)光強度的減弱程度確定污染的毒性強弱。用三種發(fā)光菌測試系統(tǒng)測定了 80 多種化合物的毒性并將結(jié)果進行了比較，認為三種測試系統(tǒng)有很好的相關(guān)性。采用發(fā)光細菌，藻、大型蚤和食蚊魚的肝癌細胞來評估硝酸銦的毒性，發(fā)現(xiàn)費希爾（氏）弧菌是對硝酸銦最靈敏的指示生物，其最大無作用劑量是 0.2 mM， 接觸 15 min 的 EC50值為 0

13、.04 mM， 證明了硝酸銦對水生生物有慢性毒性危害。發(fā)光菌不但可以測試單一化合物的毒性，還可以測試不同污染物混合之后的聯(lián)合毒性效應。測定了苯胺及其衍生物對發(fā)光菌的單一毒性及不同毒性單位配比條件下的聯(lián)合毒性， 并采用相加指數(shù)法對聯(lián)合毒性進行了評價， 發(fā)現(xiàn)苯胺與其衍生物的二元混合物在不同配比下對發(fā)光菌的聯(lián)合毒性均為相加作用。 發(fā)光細菌法對很多毒物特別敏感， 該方法的靈敏度和可靠性可以與魚體 96 h 培養(yǎng)測定的急性毒性方法相比，具有簡便、快速、可靠、經(jīng)濟等優(yōu)點。 目前， 國內(nèi)外已開發(fā)出多種基于發(fā)光細菌法測定毒性的商品化毒性檢測系統(tǒng)，如美國 Azur Environmental公司的 Microt

14、ox-OS 毒性檢測系統(tǒng)、Beckman 公司的LUMIStox 及 Merck 公司的 Tox-Alert誖等，清華大學亦研制出一種基于類似原理的在線水質(zhì)毒性監(jiān)測儀。 因此，該方法已經(jīng)成為快速、經(jīng)濟的毒性測試方法，并得到了廣泛的應用。1.4.2 藻類毒性實驗藻類在水生生態(tài)系統(tǒng)及水生食物鏈中是初級生產(chǎn)者，其個體小、繁殖快、對毒物敏感，易于分離、培養(yǎng)，并可直接觀察細胞水平上的中毒癥狀，是一種較理想的生物毒性實驗材料。樓霄等對南京市13 個行業(yè)25 家工廠的廢水進行了藻類急性毒性實驗研究。結(jié)果表明LC50（或EC50）能反映廢水的綜合毒性程度，并建立了工業(yè)廢水毒性強度分級標準，確定了優(yōu)先監(jiān)測和控制

15、的工業(yè)廢水類型。根據(jù)廢水處理前后LC50（或EC50）的變化，可監(jiān)控廢水處理設施的處理效果。藻類毒性實驗能很好地反映廢水的急性毒性并評價處理工藝的優(yōu)劣，但工作量大，測定周期較長。藻類是水體中主要的初級生產(chǎn)者, 在光的作用下它們吸收水中的無機營養(yǎng)鹽類和二氧化碳， 合成有機物， 是水生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)循環(huán)和能量流動中的最基礎(chǔ)環(huán)節(jié)。 通過各種途徑進入水體的污染物首先作用于藻類，對其產(chǎn)生危害, 因此藻類是評價化學物質(zhì)對水生生物的影響的主要環(huán)節(jié)之一。 藻類對于許多毒物比魚類、甲殼類更敏感，具有生長周期短、易于分離培養(yǎng)、 可直接觀察細胞水平上的中毒癥狀和可以得到化學物質(zhì)對許多世代及種群水平影響等特點，是較為理

16、想的毒性分析試驗材料。 一般而言，藻類毒性試驗的重現(xiàn)性較差，而且，目前用藻類進行廢水綜合毒性的研究報道還較少。1.4.3 蚤類毒性實驗水蚤是一類浮游動物，分布廣泛，繁殖能力強，對多種有毒物質(zhì)敏感，是國際上普遍采用的標準毒性實驗生物。潘力軍等對幾家鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)污染源排放口的水樣進行測試，發(fā)現(xiàn)大型水蚤對皮革廠沉淀池排水和化工廠排污口出水的敏感性較好，而且說明了大型蚤的急性毒性實驗適用于對工業(yè)廢水的測定，是一種靈敏、價廉和快速的毒性測試方法。另外，李淑嬈等對鐵嶺市32 家有代表性的企業(yè)所排放的廢水進行了大型蚤急性毒性實驗，通過劃分出廢水的毒性級別，可以確定優(yōu)先監(jiān)測及控制的工業(yè)污染源。同時論證了大型蚤作為

17、急性毒性測試受試物在污染源監(jiān)測中具有快速、簡便、直觀等特點。但相對于藻類及發(fā)光細菌，大型蚤的前期養(yǎng)殖工作比較困難。水蚤屬甲殼綱、 鰓足亞綱的枝角類浮游生物，廣泛分布于淡水中，是魚類的天然餌料，是淡水食物鏈中重要的一環(huán)，它繁殖快、生命周期短、培養(yǎng)簡便、對許多毒物敏感， 是國際公認的標準試驗生物。 目前， 對大型蚤生存繁殖能力影響的毒性試驗已經(jīng)成為環(huán)境污染物生態(tài)毒性評價的常規(guī)方法， 被許多國家廣泛地用于環(huán)境污染物的毒性評價。在蚤類毒性測試技術(shù)中，國際公認的、應用較多的測試生物為大型溞，大型蚤的生物測試技術(shù)已廣泛地用于各種新的有機物和對人體和環(huán)境有生理影響的物質(zhì)的測試。以水蚤、蚊和魚為受試對象， 采

18、用凈水廠富含鐵的污泥對水生生物進行了毒性試驗研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然污泥對試驗生物無急性毒性影響， 但是這些未經(jīng)處理的污泥一旦排放，隨著受納水體中 SS、濁度、電導率、COD 和硬度的增加， 其對下游的水生生物群仍然存在慢性毒性效應。研究了兩種光照（光暗比=14:10 h 和0:24 h）條件下，20 種蒽醌類化合物對大型溞的急性毒性，比較了兩種助溶劑（二甲基亞砜和丙酮）對此類化合物毒性的影響， 并根據(jù)毒性數(shù)據(jù)建立了定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系（QSAR）模型。 蘇麗敏等17利用大型水蚤研究了苯胺與 6 種取代苯胺的單一毒性和聯(lián)合毒性，采用相加指數(shù)法對聯(lián)合毒性進行了評價。測定了 13 種苯胺類化合物在不同

19、pH 下（6.0,7.8, 9.0）對大型蚤的 24 h 半數(shù)致死濃度 24 h LC50， 應用三種理化參數(shù) logP、TSA 和pKa 對毒性數(shù)據(jù)進行了定量構(gòu)效關(guān)系 （QSAR s）研究, 并在此基礎(chǔ)上初步探討了苯胺類化合物的毒性機制。曾利用大型蚤急性毒性試驗分析了鐵嶺市 32 家有代表性的企業(yè)所排放的廢水的毒性，認為化工行業(yè)的廢水毒性最大，電子、儀器、儀表、機械等行業(yè)次之，食品、飲料行業(yè)所排放的廢水毒性較小或無毒。 郜煒曾利用大型水蚤的慢性毒性試驗來檢驗遼化（長排）、慶化（南排）、造紙（黃口）三家工業(yè)廢水的生物毒性，結(jié)合理化測試結(jié)果，完全可以說明廢水的水質(zhì)狀況和綜合污染程度， 為綜合治理

20、污水提供理論依據(jù)。 1.4.4 魚的毒性實驗魚類對水環(huán)境的變化十分敏感，當水體中有毒物質(zhì)達到一定濃度時，就會引起一系列中毒反應，因而被廣泛用于有毒物質(zhì)和廢水的生物監(jiān)測、評價，并據(jù)此進行質(zhì)量標準和排放標準的制定以及工業(yè)廢水的管理等。據(jù)文獻報道早在1946 年，就有人用一種比較小的食蚊魚做廢水毒性的現(xiàn)場檢驗。李麗君等用斑馬魚檢測某市重點工業(yè)污染源廢水毒性，其結(jié)果能客觀準確地反映各行業(yè)污水的毒性、污水處理的效果以及污水的綜合毒性，補充了水質(zhì)理化方法監(jiān)測的不足。以斑馬魚、孔雀魚為實驗對象，對造紙、印染廢水的急性毒性響進行了研究，探索魚類急性毒性實驗作為評價工業(yè)廢水毒性方法的可行性，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，斑馬魚、孔

21、雀魚對于廢水各污染梯度的反應均有較明顯的差異。魚是比藻類和大型蚤更敏感的動物，對于毒性測試也更靈敏，所以魚類急性毒性實驗具有更快速、簡便、靈敏和準確的優(yōu)點，可以在較大范圍內(nèi)推廣應用于工業(yè)廢水的毒性監(jiān)測，是目前工業(yè)污水綜合急性毒性監(jiān)測的較佳方法。目前越來越多的研究者開始關(guān)注多種生物測試的方法，以求更全面更合理地對出水的水質(zhì)和生物指標進行評價，為毒性監(jiān)測提供科學依據(jù)。美國環(huán)保局的“全水毒性測試（WET）”利用藻和魚作為實驗材料，對廢水處理廠出水進行慢性毒性實驗，通過對半致死濃度、無影響濃度，魚類胚胎幼魚的存活、致畸、致死，藻類的生長、繁殖等實驗指標的測定來預測有毒排放物質(zhì)對

22、納污水體的生態(tài)影響。結(jié)合應用樣品富集和分級方法，毒性測試可以作為昂貴儀器分析的前期診斷。唐偉等采用發(fā)光菌、蠶豆根尖、魚類等生物，應用生物毒性監(jiān)測方法，對撫順市石油、化工、金屬、食品及制藥等五大類行業(yè)廢水的毒性進行了監(jiān)測與評價。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，制藥廢水在3 種實驗中的毒性都是最大的，表明了實驗結(jié)果的一致性。 在人為控制的條件下， 所進行的各種魚類毒性試驗，不僅可以用于化學品毒性測定，水體污染程度檢測，廢水及其處理效果檢查，而且還可以為制定水質(zhì)標準、 評價水環(huán)境質(zhì)量和管理廢水排放提供科學依據(jù)。 由于斑馬魚胚胎技術(shù)具有成本低、操作簡易、影響因素少、毒性指標豐富、靈敏度高等優(yōu)點，正逐步成為傳統(tǒng)魚類急性毒性試

23、驗的替代手段。第二章 紡織廢水對綠藻的毒性效應2.1.實驗儀器1.一般藻類實驗的實驗設備。2.實驗容器：三角瓶，根據(jù)需要可選擇一定容量的試驗容器，同一批試驗的容器應規(guī)格一致。3.培養(yǎng)設備：使用溫度范圍為2125°C±2°C且連續(xù)均勻光照，光譜范圍為400700nm的培養(yǎng)箱。4.機械振蕩器或定時人工搖動若干次。5.培養(yǎng)容器應用海綿、海綿塞、濾紙、紗布（23層）錫箔紙封閉，揮發(fā)性化學品試驗時應用磨口玻璃塞完全密閉。6.監(jiān)測細胞濃度的設備，如電子顆粒計數(shù)儀、分光光度計、比色計、顯微鏡、血球計數(shù)板、定量吸管（0.1ml）、手動計數(shù)器等。7.電子分析天平、ph計、高壓滅菌鍋

24、。2.2實驗試劑藻類培養(yǎng)基營養(yǎng)鹽儲備液濃度測試液中終濃度貯備液1：常量營養(yǎng)鹽氯化銨（NH4Cl）氯化鎂（MgCl2•6H2O）氯化鈣（CaCl2•2H2O）硫酸鎂（MgSO4•7H2O）磷酸二氫鉀（KH4PO4）1.5g/L1.2g/L1.8g/L1.5g/L0.16g/L15mg/L12mg/L18mg/L15mg/L1.6mg/L貯備液2：Fe-EDTAFeCl3•6H2ONa2EDTA•2H2O80 mg/L100 mg/L80μ/L100μ/L貯備液3：微量元素硼酸（H3BO3） 設置濃度mg/LABCDE00.111010

25、00h4444433333均值44434424h911115412131053均值1112115448h3441361310393732178均值37393415972h123127927121126122887929均值125125907525A2412250819381170390IA——-4.019.751.583.8 濃度對數(shù)——0.601.301.561.721.831.922.000h80899480899480899480899480899480899480899480899485918591859185918591859185918591均值88888888888824h818973758277627168696572685659596163485761535552 72h60635947574646485343475146524141484235323427252958674956444740444248394427373524均值615148454