纳滤浓缩垃圾渗滤液的深度处理及遗传毒性

摘要

垃圾渗滤液是垃圾在填埋过程中腐败产生的棕褐色液体，含有大量的有毒有害污染物，能产生很强的遗传毒性,对生态环境和人类健康带来严重的威胁。纳滤膜浓缩液是垃圾渗滤液经过纳滤膜处理后中不允许排放，也不允许进入市政污水处理系统的浓缩液体，有毒有害成分更高，危害更大。因此，纳滤浓缩液的处理迫在眉睫。目前，国家评价纳滤浓缩液处理技术是否有效的方法主要为物化指标的监测，而缺乏遗传毒性指标的监测。基于遗传毒性检测技术能够反映水体中有毒污染物作用于环境的综合毒性效应，因此该检测技术可应用在检测处理后的纳滤浓缩液的遗传毒性。不仅从遗传毒性角度评价纳滤浓缩液处理方法的有效性，而且为纳滤浓缩液处理技术有效性的评价提供新的评价方法和重要的实验依据。论文主要研究成果如下：
　　选用UV-Fenton法、Fenton法和活性炭吸附法处理深圳市下坪区填埋场的纳滤膜浓缩液。采用多参数水质分析仪测定处理过程中浓缩液的常规物化参数变化，三种处理方法都能明显降低浓缩液的色度、浊度、氨氮和 COD值，其中 UV-Fenton法的处理效果最佳，处理后出水的各项指标都接近国家排放标准。用高效液相色谱-质谱联用仪（HPLC-MS）分析处理前后浓缩液中双酚A（BPA）和壬基酚（NP）浓度的变化，三种处理方法都能明显降低BPA和NP的浓度，但降低程度不同，其大小关系依次为UV-Fenton法>Fenton法>活性炭吸附法，其中UV-Fenton法处理后出水中BPA和NP的浓度都在检测限以下，表明UV-Fenton法是降解浓缩液中BPA和NP的非常有效的方法。
　　微核试验之前，通过HepG2细胞毒性试验确定细胞的种板密度为1×105细胞/mL，浓缩液的染毒浓度为5％、10%、15%、20%、25%和30%（v/v），细胞染毒时间为24 h。在各参数的优化条件下测浓缩液的细胞毒性，实验结果表明浓缩液具有很大的细胞毒性，在最高处理浓度组30%（v/v），细胞毒性高达75%。经三种方法处理后，最后出水的细胞活力都大于80%，展示没有细胞毒性，即三种处理方法能明显去除浓缩液的细胞毒性。进一步微核试验表明，浓缩液能明显诱导细胞微核数的增加，即浓缩液具有明显的染色体损伤遗传毒性。经三种方法处理后，细胞微核数明显降低且UV-Fenton法中细胞微核数与空白对照组无差异，这表明三种处理方法能明显降低浓缩液的染色体损伤遗传毒性，其中UV-Fenton法处理后的出水展示无染色体损伤遗传毒性。
　　用HepG2细胞对未处理的浓缩液和经过UV-Fenton法、Fenton法和活性炭吸附法处理后的出水做了彗星试验。与空白对照组相比，HepG2细胞暴露到未处理的浓缩液时尾部DNA占的比例、尾长和尾矩都展示了增加的水平，表明浓缩液具有明显的DNA损伤遗传毒性，且浓缩液的遗传毒性与染毒浓度间存在剂量-响应关系。HepG2细胞暴露到经三种方法处理后的出水时，尾部 DNA占的比例、尾长和尾矩都明显降低，表明三种处理方法都能明显降低浓缩液的遗传毒性，但降低程度不同，其大小关系依次为UV-Fenton法>Fenton法>活性炭吸附法。其中HepG2细胞暴露到经UV-Fenton法处理后的出水时，彗星试验参数与空白对照组间无明显的不同，说明UV-Fenton法处理后的出水在毒理学上是安全的。
　　物化参数、微核试验和彗星试验表明UV-Fenton法更适合用于处理复杂的垃圾渗滤液纳滤浓缩液，同时微核试验和彗星试验是评估复杂浓缩液遗传毒性风险的可行性工具。

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第一章 绪论

1.1垃圾渗滤液膜过滤浓缩液的背景知识介绍

1.2国内外常用的膜过滤浓缩液的处理方法

1.3水体环境的遗传毒性研究进展

1.4本课题研究的目的及意义、主要内容和创新

1.5技术路线

第二章 处理方法对浓缩液物化参数的减量评估

2.1实验材料及仪器

2.2浓缩液的处理方法

2.3处理过程中浓缩液理化指标的测定

2.4实验结果与讨论

2.5本章小结

第三章 HepG2细胞微核试评价浓缩液处理中的遗传毒性

3.1实验材料和仪器

3.2实验方法

3.3实验结果与讨论

3.4本章小结

第四章HepG2细胞彗星试验评价浓缩液处理中的遗传毒性

4.1实验材料与仪器

4.2实验方法

4.3结果与讨论

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

在校期间发表论文情况

致谢