【摘要】：環(huán)境水樣的生物毒性檢測(cè)已經(jīng)成為常規(guī)水環(huán)境監(jiān)測(cè)的重要補(bǔ)充，它能反映污染物對(duì)生物、環(huán)境以及人體的綜合毒性效應(yīng)。但是，與其它化學(xué)和儀器分析技術(shù)相比，生物毒性檢測(cè)還是相對(duì)較新的技術(shù)，尚處于發(fā)展和不斷完善的階段。采用生命周期較長(zhǎng)的受試生物進(jìn)行毒性檢測(cè)的專業(yè)性較強(qiáng)，很難在一般的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成，與此相比，基于發(fā)光細(xì)菌的生物毒性檢測(cè)具有分析周期短、操作簡(jiǎn)單易行等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛采用。在用于測(cè)試的發(fā)光細(xì)菌中，起源于我國(guó)的青�；【╒ibrioqinghaiensis sp. Q67，簡(jiǎn)稱“Q67”）是一種淡水發(fā)光細(xì)菌，可在不調(diào)整樣品鹽分的條件下進(jìn)行生物毒性檢測(cè)，具有廣闊的應(yīng)用前景。與其它發(fā)光細(xì)菌一樣，Q67生物毒性檢測(cè)對(duì)于低濃度樣品的檢測(cè)靈敏度有限，且易受共存無(wú)機(jī)離子的干擾。為了擴(kuò)大Q67生物毒性檢測(cè)的應(yīng)用范圍，提高檢測(cè)的靈敏度，本論文從環(huán)境水樣的預(yù)處理到Q67檢測(cè)方法的優(yōu)化開展了一系列研究，并應(yīng)用所建立的方法研究了典型污廢水的生物毒性成因。 本論文是國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目的部分研究?jī)?nèi)容。針對(duì)有機(jī)污染物的生物毒性檢測(cè)，建立了固相萃取（SPE）和Q67急性生物毒性檢測(cè)聯(lián)用技術(shù)；針對(duì)有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物生物毒性的同時(shí)檢測(cè)，以及無(wú)機(jī)鹽刺激發(fā)光干擾的排除，建立了反滲透（RO）和Q67慢性毒性檢測(cè)聯(lián)用技術(shù)；運(yùn)用SPE-Q67和RO-Q67檢測(cè)方法，分析測(cè)試了多種環(huán)境樣品的生物毒性，證明了方法的適用性，并針對(duì)城市生活污水和污染物構(gòu)成不同的幾種典型工業(yè)廢水，結(jié)合化學(xué)分析和Q67毒性檢測(cè)，研究了污廢水的生物毒性成因。論文的主要工作和成果如下： （1）針對(duì)以有機(jī)物為主要污染物的低毒性環(huán)境樣品，建立了SPE-Q67急性生物毒性檢測(cè)聯(lián)用方法。通過(guò)固相萃取條件的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了樣品中有機(jī)毒性物質(zhì)的富集和濃縮；通過(guò)起始發(fā)光值、加菌量、暴露時(shí)間、pH值等參數(shù)對(duì)發(fā)光細(xì)菌檢測(cè)的影響分析，確定了Q67急性毒性微孔板檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)條件為：起始菌懸液發(fā)光值控制在3×106~4×106RLU；加菌量和待測(cè)樣品體積均為100μL；暴露時(shí)間為15min；測(cè)試溶液pH值在5~10之間。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本研究建立的SPE-Q67急性生物毒性檢測(cè)法對(duì)試樣的有機(jī)毒性檢測(cè)具有較高的靈敏度和良好的重現(xiàn)性。 （2）針對(duì)無(wú)機(jī)污染物的生物毒性不可忽視的環(huán)境樣品，建立了RO-Q67慢性毒性檢測(cè)聯(lián)用方法。以總有機(jī)碳（TOC）和電導(dǎo)率作為試樣濃縮過(guò)程中有機(jī)物和無(wú)機(jī)離子富集的判別指標(biāo)，確立了RO樣品濃縮的操作方法，實(shí)現(xiàn)了有機(jī)污染物和無(wú)機(jī)污染物的同時(shí)有效濃縮；通過(guò)延長(zhǎng)Q67暴露時(shí)間的連續(xù)實(shí)驗(yàn)，考察了Q67接種后的生長(zhǎng)規(guī)律及對(duì)試樣中富集的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的利用情況，確定了暴露10h為評(píng)價(jià)試樣的綜合毒性，且有效排除無(wú)機(jī)鹽干擾的適宜條件。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本研究建立的RO-Q67慢性毒性檢測(cè)法對(duì)試樣有機(jī)和無(wú)機(jī)毒性的綜合檢測(cè)具有較高的靈敏度和良好的重現(xiàn)性，擴(kuò)展了Q67生物毒性檢測(cè)的應(yīng)用范圍。 （3）將建立的兩種Q67生物毒性檢測(cè)法應(yīng)用于城市污水處理過(guò)程的生物毒性削減功效的評(píng)價(jià)。SPE-Q67急性生物毒性檢測(cè)結(jié)果表明，在以活性污泥法二級(jí)處理工藝為主的城市污水處理中，有機(jī)物導(dǎo)致的急性毒性指數(shù)（TII50）值由進(jìn)水的50.51%可降低到二級(jí)出水的1.38%，表明隨著有機(jī)污染物的生化降解，其急性毒性得到有效抑制；但二級(jí)處理水加氯消毒后，出水的TII50值略有上升，表明氯和二級(jí)處理水中殘余的腐殖酸類微生物產(chǎn)物反應(yīng)生成的消毒副產(chǎn)物具有急性毒性；二級(jí)處理水經(jīng)活性炭吸附后，有機(jī)污染物濃度進(jìn)一步降低，水的急性毒性也得到進(jìn)一步消減。RO-Q67慢性毒性檢測(cè)結(jié)果表明，在活性污泥法二級(jí)處理中，，無(wú)機(jī)物和有機(jī)物共同導(dǎo)致的慢性生物毒性指數(shù)TII50值由進(jìn)水的47.62%降低到二級(jí)出水的6.21%，慢性毒性的消減幅度略低于急性毒性，表明常規(guī)二級(jí)生物處理尚不能高效去除生物毒性效應(yīng)緩慢的物質(zhì)。 （4）通過(guò)有機(jī)物分餾對(duì)城市生活污水中不同組分有機(jī)物的生物毒性進(jìn)行了評(píng)價(jià)。采用SPE進(jìn)行有機(jī)物萃取，通過(guò)不同極性的有機(jī)溶劑洗脫提取極性、弱極性和非極性有機(jī)物并進(jìn)行Q67急性毒性檢測(cè)。結(jié)果表明，極性和弱極性有機(jī)物是生活污水急性毒性的主要來(lái)源，并且單位質(zhì)量的有機(jī)物中弱極性組分對(duì)急性毒性的貢獻(xiàn)最大。采用三種樹脂對(duì)污水中的有機(jī)物進(jìn)行分餾，獲得按親疏水性和酸堿中性劃分的6種有機(jī)物組分并進(jìn)行慢性生物毒性檢測(cè)。結(jié)果表明，原污水和二級(jí)處理水中的有機(jī)物含量均以親水中性和疏水酸性物質(zhì)為主，但對(duì)原污水而言，疏水中性有機(jī)物對(duì)慢性毒性的貢獻(xiàn)最大，而對(duì)二級(jí)處理水而言，殘余的慢性生物毒性是由親水中性有機(jī)物引起的。 （5）將化學(xué)分析與Q67生物毒性檢測(cè)相結(jié)合，針對(duì)從不同工業(yè)企業(yè)（焦化、電鍍、印染、采氣、采油）采集的重金屬、有機(jī)物含量各不相同的工業(yè)廢水進(jìn)行毒性評(píng)價(jià)，探討了廢水的生物毒性成因。以廢水中普遍存在的Cu，Hg，Cr，Zn，Cd，Pb等重金屬離子為對(duì)象進(jìn)行急性毒性分析，確定了表征每種重金屬離子急性毒性的有效濃度EC50,metal；以廢水中普遍存在的6種有機(jī)物為對(duì)象進(jìn)行急性毒性分析，確定了表征每種有機(jī)物急性毒性的有效濃度EC50,TO（C以TOC濃度為指標(biāo)）；對(duì)各種廢水樣品進(jìn)行梯度稀釋后進(jìn)行急性毒性分析，確定了表征每種廢水急性毒性的有效濃度EC50,%（以稀釋百分比為指標(biāo)）�；谶@些有效濃度指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)果表明：EC50,%可以作為比較不同廢水急性毒性的宏觀指標(biāo)，即EC50,%值越小，急性毒性越強(qiáng)；將對(duì)應(yīng)于EC50,%的稀釋條件下的廢水TOC濃度與各種有機(jī)物（尤其是高毒性有機(jī)物）的EC50,TOC值進(jìn)行比較，從數(shù)值的接近程度可判斷有機(jī)物對(duì)該廢水生態(tài)毒性的貢獻(xiàn)；將對(duì)應(yīng)于EC50,%的稀釋條件下的廢水中存在重金屬種類和相應(yīng)的濃度與各種重金屬離子的EC50,metal值進(jìn)行比較，從數(shù)值的接近程度可判斷重金屬對(duì)該廢水急性毒性的貢獻(xiàn)。通過(guò)上述分析比較，結(jié)合Q67慢性毒性分析，可綜合評(píng)價(jià)廢水的生物毒性及其成因，為基于生物毒性控制的污廢水處理方法選擇提供理論依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：西安建筑科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：X832

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2643395