典型城市污水处理工艺中多种生物毒性检测及水质安全评价

摘要

为评估城市生活污水的生物毒性以及处理工艺对污水毒性的削减情况，弥补传统水质理化指标检测方法的不足。本文采用发光细菌急性毒性、umu遗传毒性和重组酵母菌雌激素活性检测法分析氧化沟和A2O工艺两种典型的污水处理工艺对发光菌急性毒性、遗传毒性以及雌激素活性去除的状况及变化规律。同时通过酶联免疫法(ELISA)和斑马鱼体内实验分别检测了污水处理过程中E2浓度的归趋和污水及再生水对水生生物产生内分泌干扰效应的作用模式。运用毒性单位分级法、潜在生物毒性(PEEP)指数法、水质安全分级法对多种生物毒性测结果进行安全评价，以便建立有效的水质生物安全评价体系，检测和控制污染物对生态环境的影响。
　　实验结果表明：污水厂进水具有较强的急性毒性、遗传毒性、雌激素活性以及较高的E2浓度，经过氧化沟和A2O二级生物处理阶段后，急性毒性、雌激素活性和E2浓度显著降低，分别降低85.33％～91.67%、72.39%～73.33%和75.88%～77.84%；而氧化沟和A2O单元对遗传毒性的去除效果较差，去除率分别仅为34.56%和29.0%。此外，通过污泥吸附的雌二醇当量(estradiol equivalent,EEQ)和E2浓度分别为1.73～1.90ng·g-1和11.70～12.84ng·g-1，对污水雌激素效应的降低起到一定作用，但污水处理厂出水仍具有雌激素效应，对受纳水体仍具有潜在危害。另外实验结果表明加氯消毒会使得三种生物毒性和E2浓度有不同程度的升高。雄性斑马鱼肝脏内的卵黄原蛋白基因(vtg1)和雌激素受体基因(esr1)的表达水平在浓缩2.5倍后水样的影响下有不同程度上升，说明污染物可能干扰目的基因的表达，以此调控水生生物的内分泌活动。而生殖腺内esr1基因的表达被抑制表明污水还可能具有抗雌激素作用，因此，进行生物毒性效应分析时应从多个组织或器官层面考虑，从而获得更加准确全面的水质生物安全评价结果。最后实验结果分析表明酶联免疫法与酵母菌法具有很好的一致性，这为水环境雌激素的快速筛选和评价提供了一个新方法。
　　应用毒性单位分级法、PEEP指数法、水质安全分级法三种方法对多种生物毒性测试结果进行安全评价。毒性单位分级法结果表明：氧化沟和A2O工艺进水呈高毒，经二级生物处理后为中毒，出水仍为中毒。PEEP指数法结果显示：氧化沟和A2O工艺进水呈剧毒，经二级生物处理后为高毒，出水仍为高毒。水质安全分级法，对三种生物毒性进行水质安全分级，结果显示：原进水为C级，经生物处理后出水和消毒出水仍为B级。虽然不同的水质安全评价方法考虑因素和侧重点略有不同，但PEEP指数法专门考虑流量因素的作用，可以得出该方法较好的评价污水处理厂进出水的水质安全性。从实验结果分可以看出，目前典型城市污水处理工艺对污水毒性有一定的去除效果，特别是在二级生物处理阶段的作用比较大，然而不足以完全去除污水的毒性，出水水质的生态安全风险还需引起重视。

目录

声明

1 绪论

1.1 城市污水处理概述

1.2 生物毒性测试方法

1.3 基于生物毒性测试结果的水质安全评价方法

1.4 本课题研究概述

2 生物毒性检测方法的建立与毒性表征

2.1 发光细菌毒性实验

2.2 Umu遗传毒性实验

2.3 重组酵母菌雌激素活性实验

2.4 酶联免疫内分泌干扰物(ELISA-E2)检测实验

2.5 斑马鱼内分泌干扰效应实验

3 生物毒性测试方法在氧化沟和A2O系统中的应用

3.1系统概述

3.2 预处理实验材料与方法

3.3 结果与讨论

4 水质安全评价方法及其应用

4.1 水质安全评价方法概述

4.2 水质安全评价方法应用

4.3 小结

5 结论与建议

5.1 结论

5.2 建议

致谢

参考文献

附录 硕士研究生学习阶段发表论文