基于生物毒性测试的水质安全评价方法及其应用研究

【摘要】水质安全不仅关乎生态系统的健康,更关乎人类的生存和发展。近年来随着人类活动的加剧,越来越多的化学污染物被直接或间接地排入环境水体,造成严重的水体污染。由于排入环境水体中污染物种类繁多,同时每种污染物往往具有多种生物效应,所以传统方法中借助水质标准浓度限值评价水质安全存在一定不足。而生物毒性测试能够直观反映水体中所有共存污染物的综合毒性特征,已逐渐发展成为水质安全评价的重要补充。本文首先从污染物的生物效应出发,总结了常用的生物毒性测试方法,讨论了水样毒性大小的表征方法和基于生物毒性测试的水质安全评价方法,并阐述了各种方法的优点和不足,综述了该领域的研究进展。其次为评价环境水样中污染物的多种生物效应,本文优化了两种急性毒性测试方法(大型蚤急性致死、发光细菌增殖抑制)和两种特殊毒性测试方法(内分泌干扰毒性、遗传毒性)。在保证毒性测试准确度的前提下,对样品体积、受试生物数量、暴露溶液的浓度设置、测试仪器等几个方面进行了优化。比如将发光细菌毒性试验从传统方法改为96孔板法,不仅减小了暴露溶液体积,还缩短了实验时间；将大型蚤毒性试验在传统方法的基础上,采用24孔板作为毒性暴露容器,降低了暴露溶液体积,减少了待测样品用量从而减轻野外采样负担；对于酵母双杂交实验而言,确定了毒性测试的浓度梯度、以及毒性测试结果的表述方法,同时在溶液准备和实验步骤上进行了一系列的简化,实现了快速高效检测的目的。随后本文在成组生物毒性检测的基础上建立了简便易懂而又便于操作的水质安全评价方法,即水质安全分级法。最后,利用优化后的生物毒性测试方法和新建立的水质安全评价方法,对无锡某制药厂废水处理中试装置水样和北京某公园生态循环处理系统水样的毒性进行了评价。结果发现,无锡某制药厂废水毒性主要表现在遗传毒性和急性毒性方面,其所有水样的内分泌干扰效应均非常低。进水的生物毒性效应最为显著,急性毒性和遗传毒性检测的毒性得分均达到3,水样的毒性分级为C级,属于较差的水质。经兼氧处理,MBR处理,特别是纳滤处理后,水质的毒性分级从原来的C级升高到B级,进而升高到A级。而纳滤浓水的水质依然较差,毒性分级属于B级。此外,兼氧处理出水经氧化沟处理、沉淀池处理、浓缩池处理后的出水,水质也在逐渐转好,毒性分级水平从B级逐渐升高到A级,而兼氧处理的出水经过水解池处理后水质未得到明显提高,毒性分级依然为B级,从而可以看出,兼氧处理废水具有一定的处理效果,氧化沟处理、特别是纳滤处理对于去除毒性污染物、降低水质的毒性效应具有比较显著的效果。对于北京某公园生态循环处理系统而言,六个采样点水质最差的是进水,水质的毒性分级为C级,直接用于景观娱乐用水存在一定的风险。水流经过叠水花台曝气和人工湿地系统处理后,急性毒性和遗传毒性明显降低,水质的毒性分级升高到B级,然后再经混合氧化塘处理后进一步升高到A级,并在主湖中继续保持良好的A级水质,说明公园生态循环处理系统可以有效的降低再生水中的急性毒性、遗传毒性和内分泌干扰效应,起到改善水质的作用。
【作者】赵春桃；
【导师】徐建英；
【作者基本信息】首都师范大学，自然地理学，2014，硕士
【关键词】毒性；水质；评价；安全；测试方法；

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