發(fā)布時間：2020-10-26 01:55

　　 近年來隨著鋼鐵生產的快速增長,我國焦化行業(yè)取得了長足發(fā)展,但焦化廢水的大量排放,尤其是非達標排放也對環(huán)境造成了嚴重的污染。在典型的焦炭生產中,每噸焦炭的生產要排放0.4-0.9m3廢水,平均按0.65m3/t計算,山西省全年要排放焦化廢水5187萬m3,占全省廢水排放負荷總額的30%。焦化廢水中的有毒有害污染物種類繁多、成份復雜,特別是一些劇毒和致癌物質更是危害極大。其中以氰化物和酚類為主,其次有吡啶、多環(huán)芳烴、硫化物、氨及焦油等。雖然酚化物本身無致癌性,但其具有明顯的促癌作用,并能使細胞蛋白質變性,對細胞產生毒害作用;氰化物和硫氰化物,通過反應可以轉化為致死毒物HCN；氨及焦油中有很多是致癌物或生物活性物質；廢水中一些多環(huán)芳烴和雜環(huán)化合物會使水生生物中毒甚至死亡,若灌溉農田會使作物減產或枯死,而人飲用被其污染的水或食用含這些毒物的魚類和農作物,則會引起慢性中毒。焦化廢水導致的土壤污染也成為重要的環(huán)境問題,不僅直接影響作物的生長和產量,而且這些污染物通過作物的吸收、殘留及食物鏈最后危害人體健康。 目前國內外對焦化廢水的研究主要集中于焦化廢水的處理技術。近年來,研究人員在傳統(tǒng)的物理化學及生物處理工藝基礎上,結合新的廢水處理技術又發(fā)展出多種新方法如多相光催化氧化、TiO2光催化氧化、光合細菌等,并結合現(xiàn)代生物技術馴化處理焦化廢水的優(yōu)勢菌種和運用質粒在微生物體內植入DNA等遺傳物質培養(yǎng)特殊菌種。但焦化廢水生物毒理學效應的研究鮮見報道。焦化廢水含有多種有毒、有害、致畸、致癌的污染物,其綜合毒性是加強還是拮抗,其致毒機理仍待研究。因此,本研究擬進行焦化廢水理化性質CODCr的鑒定,在此基礎上采用植物檢測系統(tǒng),以北方常見植物物種(玉米、蠶豆、大麥)為研究材料,以水培進行焦化廢水進出水溶液的染毒,觀察不同濃度焦化廢水進出液處理組與對照組種子萌發(fā)率、萌根數(shù)、根重和芽重等的影響,并對植物幼苗根尖分生區(qū)細胞進行染色,在光鏡下觀察它們的有絲分裂情況和遺傳信息的完整性,從整體—細胞-分子水平探討焦化廢水對植物生長(以根長,芽長和干重為指標)和細胞超微結構(染色體變異和微核)特征的影響,來研究焦化廢水的環(huán)境毒理效應及其作用機制,其意義在于： (1)從環(huán)境毒理學的角度為焦化廢水對植物的毒理效應提供實驗依據,并探索其作用機制； (2)通過比較不同植物品系對焦化廢水的毒性反應,探索焦化廢水脅迫下植物中敏感種系和耐受種系; (3)初步建立焦化廢水的植物監(jiān)測系統(tǒng),彌補傳統(tǒng)的化學和物理監(jiān)測方法在環(huán)境毒理學和生態(tài)學方面的空白,并為環(huán)境質量標準、污染物排放標準等的制定提供理論依據; (4)為從生物毒效應方面進行污染物的環(huán)境評價提供一個新的理念。 本研究首先對焦化廢水進出水溶液的pH值、懸浮物、氨氮、揮發(fā)酚、CODCr、BOD5、總氰化物、硫化物、石油類和流量等一些表征工業(yè)污水水質的主要指標進行了測定,結果發(fā)現(xiàn),焦化廢水原水中CODCr、BOD5、揮發(fā)酚、硫化物和氰化物等指標非常高,經生化處理站處理后,這些污染物都可以得到一定的去除,雖明顯下降,但除pH值和揮發(fā)酚等個別指標外,其余指標均未達標,而且遠遠超過了國家相關排放標準。由于焦化廢水是含有多種復合污染物,且含有大量的難降解有機物和對微生物有毒害作用的污染物,給焦化廢水的生化處理帶來了相當大的困難。因此,焦化廢水出水溶液生化處理后焦化廢水的生物毒性如何,其出水會對生物體造成何種危害成為本研究關注的重點。 在毒理學實驗中,本研究以大麥和玉米種子為材料研究了焦化廢水進出水溶液對植物生長的影響,結果表明,焦化廢水可濃度依賴性和時間依賴性地抑制大麥和玉米種子的萌發(fā),但低濃度組與對照組無顯著差異,隨著染毒濃度的升高,處理組種子萌發(fā)率下降,與對照組間的差異也隨之增大。同時發(fā)現(xiàn),焦化廢水進出水還可抑制大麥和玉米種子的萌根數(shù),隨著處理濃度的升高和處理時間的延長,處理組和對照組間的萌根數(shù)差異越來越大,表現(xiàn)出對濃度和時間的雙重依賴性。實驗結果提示,焦化廢水中除含有大量有毒有害物質外,還含有一些能被植物利用的營養(yǎng)元素,因此在低濃度下幾乎對植物無脅迫作用：種子新根的萌生對污染物的敏感性比種子萌發(fā)的敏感性低,更容易適應惡劣環(huán)境,并通過利用有利因素來獲得生存,種子萌發(fā)可以作為一個監(jiān)測指標來檢測污染物毒性的大小,為環(huán)境監(jiān)測提供一些生物方面的實驗依據。 為了更加深入、全面地探討焦化廢水對植物生長發(fā)育的影響,以及焦化廢水進出水溶液對植物的生物毒效應差異,本課題又用不同濃度的焦化廢水進水溶液和出水溶液對大麥和蠶豆幼苗進行了染毒處理,并觀察染毒后大麥幼苗和蠶豆幼苗地根長、芽長和根重、芽重等生長指標,研究了焦化廢水進出水溶液對植物生長的影響,結果表明：(1)焦化廢水進出水溶液對大麥和蠶豆種子幼苗的生長整體表現(xiàn)為抑制作用,但在低濃度時抑制作用不明顯,甚至可促進植物(尤其是大麥)的生長;(2)焦化廢水進出水溶液對兩種植物的抑制作用具有濃度和時間的雙重依賴性,即隨著濃度增高其對植物種子萌發(fā)和幼苗生長的抑制作用增強,作用時間越長,抑制效應越明顯；(3)不同植物對焦化廢水進出水溶液的耐受限度不同,即焦化廢水進出水溶液暴露后所表現(xiàn)出的最高促進濃度或最低抑制濃度不同,同一作用濃度下出現(xiàn)明顯抑制的暴露時間也不同；(4)同一植物的不同器官,對焦化廢水毒性的敏感性也不同,一般而言,根部的敏感性大于地上部分；(5)CODCr值較為接近時,焦化廢水進水溶液比出水溶液對植物的毒性作用小,可能是由于進水溶液中含有更多的營養(yǎng)物質,從而抵消了其毒性作用,而出水中基本上只存在一些對植物有害的毒性物質。 另外,本課題通過對焦化廢水染毒后植物根尖細胞的有絲分裂情況、染色體損傷情況進行鏡檢觀察探討了焦化廢水的遺傳毒性,結果發(fā)現(xiàn),焦化廢水進出水溶液可濃度和時間依賴性地誘導植物根尖細胞的核固縮、核碎解、染色體斷裂、后期粘連、染色體橋等,破壞染色體的結構和遺傳穩(wěn)定性,同時大大增加根尖細胞的微核率、雙核率等,以上結果表明,焦化廢水不僅具有生長抑制毒效應,且是DNA分子的斷裂劑,這說明焦化廢水可通過影響植物細胞遺傳信息的完整性而影響其生長發(fā)育。 總之,焦化廢水是一種復合型環(huán)境污染物,因此其毒理學機制與單一污染物有很大區(qū)別。本研究利用不同的植物監(jiān)測系統(tǒng)考察了焦化廢水進出水的生物生長毒效應和遺傳毒效應,從而得知焦化廢水污染可影響植物的生長發(fā)育和遺傳,即便經過生化處理其毒效應仍然存在,因此應該進一步嚴格出水排放標準,并在標準設定的同時考慮其生物毒效應。還發(fā)現(xiàn),不同植物對同種污染物或同種廢水的敏感程度不同,同一植物的不同部位對待測污染物或污水的敏感度也不同,因此,在相同的實驗條件和染毒條件下,通過比較不同植物品系對同種焦化廢水的毒性反應,探索焦化廢水脅迫下植物中敏感種系和耐受種系,可為焦化廢水的植物灌溉或生物處理提供一定的理論依據,也可為環(huán)境監(jiān)測和環(huán)境評價提供一種新方法,這將成為環(huán)境科學發(fā)展史上的一項重要的里程碑,也是在廢水的環(huán)境毒理學研究方面的一個突破點和創(chuàng)新點。
【學位單位】：山西大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2010
【中圖分類】：X173
【部分圖文】：

驗結果進行比較，可以看出，焦化廢水進水CoDcr值為214.0和6n.︵霧︶娜鈴擂一對照一~.一.進水原濃‘勺，.南~進冰弓護‘一，卜一進水2護龜-~爹--進水齊一奮-，進水刁弓舀一進水2%12243648暴露時問(l，)一-，卜-一州卜一言一.喇~.出和暴露時問(lt)(A)焦化廢水進水對大麥種子萌發(fā)圖3.1(B)的影響焦化廢水出水對大麥種子的影響3.1(A)ImPactofcokingwastewater(in)onbarleyseedgerminationFigure3.1(B)ImPactofeokingwastewat(out)onbarleyseedgerminationQ0卯80拍60動40加加10

利用的成分，而出水組中則基本上都是有毒有害物質。將對照組、進水原液(CoDer=3o57.omg/L)與出水原液(CoDer=192.smg/L)對比發(fā)現(xiàn)(圖3.4)，在24h和144h的處理時間段內，焦化廢水進水原液處理組

影響植物種子的萌發(fā)，但濃度較高時，則能抑制玉米種子的萌發(fā)，推遲種子的發(fā)芽，部分種子不能萌發(fā)。從圖3.6中可以看出，焦化廢水進出水原液對玉米種子的萌發(fā)都有顯著抑制作用，進水原液的抑制作用更大。在處理24h后，進水原液處理組萌發(fā)率只占到對照組的27%，而出水原液處理組則占到82%;處理%h后，對照組種子萌發(fā)率達到農科院種子銷售中心所提供的萌發(fā)率數(shù)據，出水原液處理組為對照組的
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 臧宇,薛開先;蠶豆根尖微核試驗的應用與發(fā)展[J];癌變.畸變.突變;1999年03期

2 趙麗;王明仕;劉征濤;馮流;孔志明;;酚類化合物對小白鼠脾臟細胞DNA毒性的構效相關研究[J];安全與環(huán)境學報;2006年05期

3 胡中豪;李林;張鵬;;采用H.S.B菌液處理高濃度焦化廢水的工藝研究[J];北京化工大學學報(自然科學版);2007年01期

4 王璟,張志杰,孫先鋒,姜少亭;應用生物強化技術處理焦化廢水難降解有機物[J];城市環(huán)境與城市生態(tài);2000年06期

5 梁鎮(zhèn)海，許文林，孫彥平;焦化含酚廢水在Ti／PbO_2電極上的氧化處理[J];稀有金屬材料與工程;1996年03期

6 楊鳳,高悅勉,蘇延明,曹樹香;海灣扇貝幼貝對pH和氨態(tài)氮的耐受性研究[J];大連水產學院學報;1999年03期

7 杜浩;危起偉;劉鑒毅;楊德國;陳細華;朱永久;唐國盤;;苯酚、Cu~(2+)、亞硝酸鹽和總氨氮對中華鱘稚魚的急性毒性[J];大連水產學院學報;2007年02期

8 沈成鋼，楊鳳，劉長發(fā)，雷衍之, 鮑文奎，傅強;氨態(tài)氮在低溫下對魚的急性毒性研究[J];大連水產學院學報;1995年03期

9 盧培利,張代鈞,嚴晨敏,劉穎;活性污泥法動力學模型應用中的參數(shù)校核[J];環(huán)境科學與技術;2002年05期

10 樊麗華,梁英華,陳學青;焦化廢水治理技術進展[J];環(huán)境科學與技術;2002年06期

本文編號：2856311