珠三角地区典型行业废水生物毒性评估与关键致毒物质甄别评价

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wodeblog1
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各类行业废水是水体环境中毒害污染物的主要来源。目前,我国行业废水排放的监督和管理主要采用物理、化学监测方法,根据物理、化学指标进行评价,计算污染负荷,进行总量控制。然而,常规的物理化学监测指标主要集中在化学需氧量(COD)、氨氮及少量污染物(如常见重金属)指标的控制上,所反映的只是废水中一种或几种污染物的浓度水平及贡献量,并不能反映废水对水体环境中的总体生物毒性以及对水体生态系统潜在的影响。由于行业废水基质复杂,致毒物质不一定都在监控范围之内。鉴定出废水中的致毒物质是对废水进行管控的基础,因而有必要评估行业废水综合毒性并甄别其关键致毒物质,采取措施降低行业废水对受纳水体的影响。我国目前仍缺乏规范的行业废水毒性甄别体系。  本文选取珠三角地区来自纺织印染、电子电镀、精细化工、造纸以及市政污水等行业排水为研究对象,采用发光菌(E.coliHB101pUCD607)、浮萍(Lemnaminor)、头状蹄形藻(Pseudokirchneriellasubcapitata)、大型蚤(Daphniamagna)、小型蚤(Ceriodaphniadubia)、斑马鱼(Daniorerio)等国际标准化生物毒性测试物种为受试生物,使用潜在生物毒性效应指数(PEEP)和综合毒性风险指数(TRI)评估这些工业废水的综合生物毒性;采用酵母雌激素活性晒选(YES)、酵母雄激素活性筛选(YAS)、酵母抗雌激素效应筛选(YAES)、酵母抗雄激素效应筛选(YAAS)以及umu/SOS等体外毒性测试方法结合化学分析方法评价这些工业废水的雌激素效应、雄激素效应、抗雌激素效应、抗雄激素效应以及遗传毒性效应,甄别引起这些毒性效应的关键致毒物质;以斑马鱼(D.rerio)胚胎作为毒性测试材料,用整合致死、亚致死等多种效应终点的鱼类致畸指数(FTI)评估工业废水对水生生物胚胎的发育毒性;用发光菌和斑马鱼(D.rerio)胚胎作为受试生物结合化学分析方法对行业排水中的关键致毒物质进行甄别评价。研究结果表明:  1.尽管不同生物对行业废水毒性的敏感度不同,但是电子电镀行业废水对受试的六种生物毒性都明显高于其它行业废水。六个电子电镀废水样品中,有5个样品的TRI指数处于高风险,只有一个样品为中等程度风险;采集的25家企业排水,其中有24家企业排水的PEEP指数介于4.17-8.22之间,其中有20家企业排水的PEEP指数处于高风险区域。  2.珠三角地区所有行业废水毒性都是多种类型污染物综合作用的结果。电子电镀行业废水毒性主要由Cu、Cr、Ni等金属引起,壬基酚(4-NP)、壬基酚聚氧乙烯醚(NPEOs)等有机污染物对电子电镀废水毒性也有一定的贡献;精细化工、纺织印染、造纸等行业废水毒性主要来源于PAEs,4-NP,NPEOs以及苯胺等非极性有机污染物。  3.所有类型的行业废水中均不同程度地检出雌激素效应、抗雌激素效应以及抗雄激素效应,但没有检出雄激素效应。通过YES检测到所采集的行业废水雌激素活性当量EEQ介于ND-40.7bg/L之间,平均EEQ为7.33ng/L。其中纺织印染废水雌激素效应要明显大于其它行业,其EEQs值介于3.39-53.1ng/L之间。行业废水中4-NP含量非常高,其中纺织印染、电子电镀和精细化工废水中的4-NP平均浓度分别达到56100ng/L、17300ng/L和23100ng/L。其雌激素活性当量EEQ占行业废水计算EEQ值的60%以上,尤其是在电子电镀废水、纺织印染废水中4-NP的雌激素活性当量EEQ值为行业废水计算EEQ值的85%以上。  4.在废水相对浓缩倍数为50和25时,绝大多数废水中检出遗传毒性效应。在添加体外代谢活化体系S9的条件下,行业废水中检出间接遗传毒性当量(BaPequivalemconcentration,BaPEQs)介于ND-88.2μg/L之间,其平均值为8.76μg/L。通过umu/SOS测定的遗传毒性效应当量BaPEQs是基于多环芳烃化合物浓度计算的BaPEQs值的1000倍左右,且它们之间不存在线性关系。这表明工业废水中目标多环芳烃化合物对废水的遗传毒性贡献很小,废水的遗传毒性效应很可能是由一些未知非目标化合物引起。  5.电子电镀废水和纺织印染废水对斑马鱼(D.rerio)胚胎具有很强的胚胎发育毒性。5个纺织印染废水样品中,有3个样品的FTI指数大于1.5;6个电子电镀废水样品中,有五个样品48h和72hFTI指数大于1.5;斑马鱼(D.rerio)胚胎发育毒性(FTI指数)与大型蚤(D.magna)、小型蚤(C.dubia)急性致死毒性,浮萍(L.minor)、头状蹄形藻(P.subcapitatal)的生长抑制毒性以及TRI指数之间具有较好相关性,其相关系数均大于0.5,而与成年斑马鱼(D.rerio)急性致死毒性的相关性比较小,其相关系数为0.33。
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