二级出水氯消毒中急性毒性和遗传毒性变化研究

摘要

水资源短缺日益严重，污水再生利用是解决水资源短缺的有效途径，关键问题是水质的安全性。消毒是有效灭活病原微生物保障再生水卫生安全的必要措施，但消毒过程中产生的有毒副产物可能会带来一定的水质安全风险。相比消毒副产物理化指标分析，生物毒性评价能更有效综合的评价消毒的安全性，但目前这方面的研究还不足。因此，本研究主要是系统研究二级处理出水氯消毒过程中急性毒性及遗传毒性的变化规律，运用三维荧光光谱考察具体的有机物组成情况，进一步确定引起二级出水氯消毒遗传毒性变化的水质条件及物质类型，从而为优化消毒工艺、保障再生水的水质安全提供一定的理论依据。
　　 本研究以发光细菌急性毒性和umu遗传毒性作为毒性评价指标，考察了城市污水典型处理工艺过程中的急性毒性及遗传毒性变化，结果表明氯消毒是可能引起污水水质安全风险的关键处理单元。
　　 二级出水氯消毒急性毒性变化的研究发现：二级生物处理后的城市污水没有明显的急性毒性，但氯消毒后急性毒性增加，并且随氯投加量的增加而显著增加，增加的急性毒性主要来自于消毒副产物。脱氯后水样急性毒性明显下降，并低于检测限。
　　 二级出水氯消毒遗传毒性变化的研究发现：二级出水高氨氮时氯消毒遗传毒性升高，在有溴离子存在时氯消毒遗传毒性又显著减小。进一步采用树脂吸附分离将污水中的有机物分为亲水性物质、疏水酸性物质、疏水中性物质、疏水碱性物质4个组分，并分别测定各组分消毒前后的遗传毒性和三维荧光光谱变化，结果表明，亲水性物质和疏水性酸性物质是二级出水中的主要组分，而且在溴离子存在时各组分高氨氮条件下氯消毒遗传毒性均显著减小。并结合典型物质遗传毒性实验证实芳香族含氮化合物是导致氨氮较高时二级出水氯消毒后遗传毒性升高的一类重要前体物，而且溴离子可以使水样氯消毒遗传毒性降低。
　　 脱氯对二级出水氯消毒遗传毒性变化的研究发现：脱氯能使出水及各组分的遗传毒性降低，而且典型物质实验也证实脱氯不仅可以降低由余氯引起的遗传毒性，还能减小由消毒副产物引起的遗传毒性。

目录

文摘

英文文摘

符号说明

1 引言

1.1 污水再生利用的意义及风险评价

1.2 污水消毒副产物国内外研究现状

1.2.1 常用消毒方法及其副产物的生物毒性

1.2.2 消毒副产物的影响因素

1.3 生物毒性测试的研究现状及意义

1.3.1 生物毒性测试研究现状

1.3.2 急性毒性及遗传毒性测试方法

1.3.3 生物毒性测试的意义

1.4 研究方法及技术路线

1.4.1 研究目的

1.4.2 研究内容研究方法

1.4.3 研究技术路线

2 污水典型处理工艺过程中急性毒性和遗传毒性的变化

2.1 试验材料与方法

2.1.1 水样的采集

2.1.2 水质指标的测定

2.1.3 发光细菌急性毒性测试原理及方法

2.1.4 umu遗传毒性测试原理及方法

2.2 水样预处理方法

2.2.1 水样浓缩方法及装置

2.2.2 萃取柱和洗脱剂的选择

2.3 污水典型处理工艺过程中急性毒性的变化

2.4 污水典型处理工艺过程中遗传毒性的变化

2.5 小结

3 二级出水氯消毒急性毒性的变化

3.1 试验材料与方法

3.1.1 水样的采集和水质指标的测定

3.1.2 氯消毒

3.1.3 急性毒性的测定

3.2 脱氯对二级出水氯消毒急性毒性的影响

3.2.1 生物毒性测定仪

3.2.2 氯投加量对二级出水急性毒性的影响

3.2.3 脱氯对二级出水急性毒性的影响

3.3 小结

4 二级出水氯消毒遗传毒性的变化

4.1 试验材料与方法

4.1.1 水样的采集和水质指标的测定

4.1.2 水样中有机物的三维荧光光谱测定

4.1.3 水样中有机物的树脂吸附分离

4.2 二级出水及其组分水质和遗传毒性研究

4.2.1 二级出水及其组分水质情况

4.2.2 二级出水及其组分三维荧光光谱解析

4.2.3 二级出水及其组分遗传毒性分析

4.3 溴离子对二级出水氯消毒水质及遗传毒性的影响

4.3.1 溴离子对二级出水氯消毒遗传毒性的影响

4.3.2 溴离子对二级出水氯消毒三维荧光光谱的影响解析

4.4 溴离子对二级出水各组分氯消毒水质及遗传毒性的影响

4.4.1 溴离子对二级出水各组分氯消毒遗传毒性的影响

4.4.2 溴离子对二级出水各组分氯消毒三维荧光光谱影响解析

4.5 典型物质氯消毒遗传毒性的变化

4.5.1 氨基酸氯消毒遗传毒性的变化

4.5.2 溴离子对氟甲喹和氧氟沙星氯消毒遗传毒性影响

4.6 小结

5 脱氯对二级出水氯消毒遗传毒性的影响

5.1 实验材料与方法

5.1.1 水样的采集及水质指标的测定

5.1.2 氯消毒及脱氯剂

5.2 二级出水及其组分水质情况

5.2.1 二级出水及其组分水质和遗传毒性

5.2.2 二级出水及其组分三维荧光光谱解析

5.3 脱氯对二级出水及各组分氯消毒遗传毒性的影响研究

5.3.1 脱氯对二级出水氯消毒遗传毒性及三维荧光的影响

5.3.2 脱氯对二级出水各组分氯消毒遗传毒性影响

5.4 脱氯对典型物质遗传毒性的影响

5.4.1 脱氯对氧氟沙星遗传毒性的影响

5.4.2 高氨氮条件下脱氯对色氨酸氯消毒遗传毒性的影响

5.5 小结

6 结论与建议

6.1 结论

6.2 建议

致谢

参考文献

攻读学位期间发表及录用的学术论文目录