不同微藻對(duì)典型行業(yè)廢水急性毒性響應(yīng)的敏感性研究

張瑛，王斯揚(yáng)，張錫龍，王東洲，周斯蕓，周集體

大連理工大學(xué)化工與環(huán)境生命學(xué)部環(huán)境學(xué)院，工業(yè)生態(tài)與環(huán)境工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連116024

不同微藻對(duì)典型行業(yè)廢水急性毒性響應(yīng)的敏感性研究

張瑛*，王斯揚(yáng)，張錫龍，王東洲，周斯蕓，周集體

大連理工大學(xué)化工與環(huán)境生命學(xué)部環(huán)境學(xué)院，工業(yè)生態(tài)與環(huán)境工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，大連116024

研究考察了不同行業(yè)廢水對(duì)4種微藻24 h和72 h的急性毒性效應(yīng)。以斜生柵藻(Scenedesmus obliquus)、蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa)、海水小球藻(Chlorellaspp.)以及等鞭金藻(Isochrysis galbana)為指示生物，采用COD濃度較高的焦化廠實(shí)際生產(chǎn)廢水和制藥廠實(shí)際生產(chǎn)廢水、COD濃度較低的印染廠生化處理后出水和城市污水處理廠進(jìn)出水作為受試水體，以微藻的生長(zhǎng)抑制率為測(cè)試指標(biāo)，評(píng)價(jià)微藻對(duì)不同行業(yè)廢水的急性毒性效應(yīng)和敏感性。結(jié)果表明，不同行業(yè)廢水對(duì)4種微藻的急性毒性效應(yīng)有所不同：焦化廢水對(duì)等鞭金藻的生長(zhǎng)抑制作用最強(qiáng)，制藥廢水對(duì)斜生柵藻的毒性效應(yīng)最為明顯，印染廢水及城市污水處理廠的進(jìn)出水對(duì)海水小球藻的毒性較為顯著，說(shuō)明不同微藻對(duì)不同行業(yè)廢水毒性的敏感性存在差異。上述研究結(jié)果為廢水毒性評(píng)價(jià)中受試物種的選擇提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

焦化廢水；印染廢水；制藥廢水；城市廢水；微藻；生物毒性評(píng)價(jià)

張瑛,王斯揚(yáng),張錫龍,等.不同微藻對(duì)典型行業(yè)廢水急性毒性響應(yīng)的敏感性研究[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào)，2016,11(3):92-100

Zhang Y,Wang S Y,Zhang X L,et al.Comparative study on acute toxic effect response of four microalgae to typical industrial wastewaters[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2016,11(3):92-100(in Chinese)

我國(guó)排放到河流和海洋中的廢水，其中有毒有害污染物并沒(méi)有得到完全的去除，可能對(duì)受納水體中的生物產(chǎn)生毒害作用，造成水質(zhì)惡化、富營(yíng)養(yǎng)化等現(xiàn)象，帶來(lái)潛在的水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，并有可能通過(guò)食物鏈進(jìn)一步對(duì)人類(lèi)健康產(chǎn)生危害[1-8]。工業(yè)廢水組分復(fù)雜、有毒有害物質(zhì)濃度高，因此，其排放對(duì)受納水體的生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的潛在風(fēng)險(xiǎn)則更為受到人們的關(guān)注。由于我國(guó)特殊的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，焦化廢水、印染廢水等已經(jīng)成為具有中國(guó)特色的典型行業(yè)廢水。

目前我國(guó)廢水的排放標(biāo)準(zhǔn)中主要的控制指標(biāo)為化學(xué)需氧量(chemical oxygen demand，COD)、氨氮等理化指標(biāo)，缺乏表征廢水毒性的相關(guān)指標(biāo)。有研究表明，即使工業(yè)廢水的出水COD等化學(xué)指標(biāo)達(dá)到污水排放標(biāo)準(zhǔn)，仍然顯示出生物毒性效應(yīng)[9-10]。為控制水體的毒性及其相關(guān)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，有必要對(duì)廢水的毒性進(jìn)行監(jiān)測(cè)和表征。

關(guān)于廢水毒性的測(cè)試方法，國(guó)內(nèi)外已有應(yīng)用生物毒性測(cè)試評(píng)價(jià)廢水生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)性的相關(guān)方案[11]，如美國(guó)環(huán)保局于2002年提出的全廢水毒性測(cè)試(whole effluent toxicity,WET)[12]法。廢水急性毒性實(shí)驗(yàn)中，多采用發(fā)光細(xì)菌(費(fèi)希爾弧菌)、藻類(lèi)、水蚤類(lèi)和魚(yú)類(lèi)等作為指示生物。藻類(lèi)由于其個(gè)體小、繁殖世代時(shí)間短[13]、對(duì)環(huán)境影響相對(duì)敏感，被國(guó)內(nèi)外很多研究者用于毒性實(shí)驗(yàn)研究[14-15]，有研究表明它對(duì)某些毒性污染物的敏感性要優(yōu)于無(wú)脊椎動(dòng)物和魚(yú)類(lèi)[11,16]。

以微藻類(lèi)作為指示生物的毒性實(shí)驗(yàn)，目前的研究多集中在考察化學(xué)品及環(huán)境樣品中的毒性效應(yīng)及其相對(duì)敏感性等方面[14-15,17-23]。因此，在評(píng)價(jià)廢水的綜合毒性時(shí)，如果選用藻類(lèi)作為受試生物，必須考慮受試藻類(lèi)對(duì)污水的敏感性。但是，目前關(guān)于廢水對(duì)不同微藻的毒性效應(yīng)及藻類(lèi)相對(duì)敏感性的研究還鮮有報(bào)道。

為了解不同行業(yè)廢水可能帶來(lái)的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)，本研究考察了不同行業(yè)廢水對(duì)微藻的急性毒性效應(yīng)：受試藻類(lèi)選用國(guó)內(nèi)外研究者常用的[20-23]、在我國(guó)河流及近海海岸常見(jiàn)的淡水微藻(斜生柵藻Scenedesmus obliquus、蛋白核小球藻Chlorella pyrenoidosa)和海洋微藻(等鞭金藻Isochrysis galbana、海水小球藻Chlorellaspp.)各2種，典型行業(yè)廢水選用具有中國(guó)特色的4類(lèi)廢水(焦化廢水、制藥廢水、印染廢水和城市污水處理廠進(jìn)出水)，考察不同微藻對(duì)不同行業(yè)廢水的毒性響應(yīng)及其對(duì)不同組分廢水的敏感性，從而為廢水急性毒性評(píng)價(jià)中受試藻種的選擇提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法（Materials and methods）

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

實(shí)驗(yàn)用水：焦化廢水(2014年5月取自大連某鋼鐵廠生產(chǎn)工段的蒸氨廢水，COD濃度為2 000 mg· L-1左右)；制藥廢水(2014年7月取自福建莆田某制藥廠生產(chǎn)廢水，該廠主要產(chǎn)品為核糖核酸，COD濃度為2 000 mg·L-1左右)；印染廢水(2014年6月取自廣東佛山某印染廠生化處理后出水，廢水中有毒成分以染料、助劑為主，COD濃度為370 mg·L-1左右)；城市污水處理廠廢水(2014年12月取自大連某城市污水處理廠進(jìn)出水，該廢水以生活污水為主，COD濃度分別為218 mg·L-1和40 mg·L-1)。

實(shí)驗(yàn)用藻：斜生柵藻(Scenedesmus obliquus，標(biāo)號(hào)為FACHB-417)和蛋白核小球藻(Chlorella pyrenoidosa，標(biāo)號(hào)為FACHB-9)購(gòu)自中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所；等鞭金藻(Isochrysis galbana)和海水小球藻(Chlorellaspp.)由國(guó)家海洋環(huán)境檢測(cè)中心友情提供。

1.2 廢水理化指標(biāo)測(cè)定方法

COD采用重鉻酸鉀滴定法，氨氮采用納氏試劑光度法，硝氮采用酚二磺酸光度法，亞硝氮采用N-(1-萘基)-乙二胺光度法，總磷采用鉬銻抗分光光度法，色度采用稀釋倍數(shù)法，溶解氧使用便攜式溶解氧測(cè)定儀(METTLER TOLEDO FG4)，pH使用德國(guó)Sartorius PB-20型pH測(cè)定儀。

1.3 藻類(lèi)毒性實(shí)驗(yàn)方法

淡水微藻選擇水生四號(hào)培養(yǎng)基，海水微藻選擇CONWAY培養(yǎng)基。接種海水微藻時(shí)，營(yíng)養(yǎng)鹽與滅菌海水的比例為1:1 000，等鞭金藻還需按千分之一的比例加入維生素營(yíng)養(yǎng)液(VB120.5 mg+VH 0.5 mg+ VB1100 mg+l 000 mL蒸餾水）。培養(yǎng)條件按OECD 201指南進(jìn)行：溫度25℃，光照比12 h:12 h，平均光照強(qiáng)度5 000 lux，每天定時(shí)搖動(dòng)3次。微藻的接種和毒性實(shí)驗(yàn)均在無(wú)菌操作下進(jìn)行。

藻類(lèi)的毒性實(shí)驗(yàn)過(guò)程按照OECD 201指南進(jìn)行：實(shí)驗(yàn)在500 mL的錐形瓶中進(jìn)行，測(cè)試液體積總和為100 mL。選擇處于對(duì)數(shù)生長(zhǎng)期的微藻作為實(shí)驗(yàn)用藻；先通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)確定實(shí)驗(yàn)用水的濃度范圍，正式實(shí)驗(yàn)設(shè)置至少5個(gè)梯度濃度和1個(gè)空白，每一濃度設(shè)置3組平行；分別在微藻暴露24 h和72 h取樣測(cè)定藻液的吸光值(optical density,OD)。通過(guò)微藻的吸光度與細(xì)胞數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)曲線(xiàn)確定微藻細(xì)胞數(shù)。微藻的生長(zhǎng)抑制率按照OECD 201指南中的公式(1)、(2)計(jì)算：

式中，Nt，t時(shí)間微藻細(xì)胞數(shù)；N0，微藻初始細(xì)胞數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

利用EC50軟件(藍(lán)宙軟件開(kāi)發(fā)公司，1.01版本)計(jì)算半數(shù)效應(yīng)濃度(concentration for 50%of effect，EC50)；利用SPSS軟件，nonpara-mtric tests中的Mann-Whitney U檢驗(yàn)進(jìn)行差異性分析(P>0.05)。

2 結(jié)果（Results）

2.1 廢水理化指標(biāo)

實(shí)驗(yàn)用各行業(yè)廢水相關(guān)理化指標(biāo)見(jiàn)表1。

2.2 焦化廢水對(duì)4種微藻的急性毒性效應(yīng)

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選用不同稀釋濃度的水樣(對(duì)于斜生柵藻與蛋白核小球藻：22.2%、25%、28.6%、33.3%和40%；對(duì)于海水小球藻：14.3%、16.7%、20%、25%和3.3%；對(duì)于等鞭金藻：8.3%、9.1%、10%、11.1%和12.5%)對(duì)4種微藻進(jìn)行急性毒性實(shí)驗(yàn)，微藻在24 h和72 h的生長(zhǎng)抑制情況如圖1和2所示。

焦化廢水對(duì)斜生柵藻、蛋白核小球藻、海水小球藻、等鞭金藻的24 h和72 h急性毒性的EC50見(jiàn)表2。

由表2可見(jiàn)，焦化廢水對(duì)斜生柵藻、蛋白核小球藻、海水小球藻在24 h和72 h的EC50值比較接近，而等鞭金藻在24 h和72 h的EC50值最低，說(shuō)明在所用受試微藻中等鞭金藻對(duì)焦化廢水的敏感性最強(qiáng)。

另外，對(duì)微藻在24 h和72 h的生長(zhǎng)抑制情況數(shù)據(jù)進(jìn)行差異性檢驗(yàn)，結(jié)果表明，隨著暴露時(shí)間的延長(zhǎng)，微藻對(duì)焦化廢水在24 h和72 h的毒性效應(yīng)無(wú)顯著性差異。

2.3 制藥廢水對(duì)4種微藻的急性毒性效應(yīng)

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選用濃度為50%、25%、16.67%、12.5%、10%、5%、3.33%和2.5%的水樣進(jìn)行急性毒性實(shí)驗(yàn)，不同微藻在24 h和72 h的生長(zhǎng)影響情況如圖3所示。

圖1 焦化廢水對(duì)4種微藻生長(zhǎng)抑制率（24 h）

圖2 焦化廢水對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)抑制率（72 h）

圖3 制藥廢水對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)抑制率（24 h和72 h）

表2 焦化廢水對(duì)4種微藻的EC50（24 h和72 h）Table 2 EC50of the four microalgae in coking wastewater after 24 h and 72 h

圖4 印染廢水對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)抑制率（24 h和72 h）

圖5 城市污水處理廠進(jìn)出水對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)抑制率（24 h和72 h）

由圖3可見(jiàn)，制藥廢水對(duì)不同微藻的影響情況不同，并且差別較大。隨著水樣濃度的增大，水樣對(duì)斜生柵藻、蛋白核小球藻和海水小球藻的影響情況基本呈現(xiàn)先增強(qiáng)后減弱的趨勢(shì)，其中濃度為16.67%和12.5%的水樣對(duì)微藻的影響最大。在所用的4種受試藻類(lèi)中，斜生柵藻的生長(zhǎng)抑制情況隨水樣濃度的變化最為顯著，其對(duì)制藥廢水的毒性最為敏感；而等鞭金藻的生長(zhǎng)抑制情況隨水樣濃度的變化最不明顯，其對(duì)制藥廢水毒性的敏感性相對(duì)穩(wěn)定。

隨著暴露時(shí)間的增長(zhǎng)，4種微藻的生長(zhǎng)變化情況也有所不同。由圖3可見(jiàn)，在水樣濃度為16.67%、12.5%和10%時(shí)，廢水對(duì)海水小球藻的生長(zhǎng)促進(jìn)作用在72 h和24 h有明顯的差異，而對(duì)其他3種受試藻類(lèi)的影響差異較小。

2.4 印染廢水對(duì)4種微藻的急性毒性效應(yīng)

根據(jù)預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，選用濃度為100%、25%、12.5%、6.25%和3.125%的水樣進(jìn)行急性毒性實(shí)驗(yàn)，不同微藻在24 h和72 h的生長(zhǎng)影響情況如圖4所示。

由圖4可見(jiàn)，實(shí)驗(yàn)用低濃度的印染廢水對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)起促進(jìn)作用，但影響效果較小。隨著水樣濃度的降低，印染廢水對(duì)斜生柵藻和等鞭金藻24 h和72 h的生長(zhǎng)影響作用變化不大(生長(zhǎng)抑制率在-10%左右)，而對(duì)蛋白核小球藻和海水小球藻24 h和72 h的生長(zhǎng)影響呈逐漸減弱的趨勢(shì)。

同時(shí)，對(duì)比24 h和72 h的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)：印染廢水對(duì)斜生柵藻、蛋白核小球藻、等鞭金藻的促進(jìn)生長(zhǎng)影響作用隨暴露時(shí)間的增加變化不大，而對(duì)海水小球藻的生長(zhǎng)促進(jìn)作用隨暴露時(shí)間的增加變化比較明顯，這表明海水小球藻對(duì)印染廢水的毒性效應(yīng)較為敏感。

2.5 城市污水處理廠進(jìn)出水對(duì)4種微藻的急性毒性效應(yīng)

選擇馬欄河城市污水處理廠的進(jìn)出水進(jìn)行藻類(lèi)急性毒性實(shí)驗(yàn)，不同微藻在24 h和72 h的生長(zhǎng)影響情況如圖5所示。

由圖5可見(jiàn)：污水處理廠進(jìn)水對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)影響作用較為明顯(24 h時(shí)的影響作用范圍為-13.53%～-51.38%，72 h時(shí)的影響作用范圍為-15.96%～51.32%)。進(jìn)水對(duì)等鞭金藻的生長(zhǎng)影響與其他3種藻類(lèi)有所區(qū)別：72 h時(shí)，污水處理廠進(jìn)水對(duì)其的生長(zhǎng)影響作用由24 h的促進(jìn)作用變?yōu)橐种谱饔?抑制率達(dá)到55%)。污水處理廠出水對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)影響作用較小(24 h時(shí)的影響作用范圍為-27.3%～4.11%，72 h時(shí)的影響作用范圍為-23.88%～3.51%)。出水對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)影響無(wú)明顯差別。

對(duì)比進(jìn)出水對(duì)藻類(lèi)的生長(zhǎng)影響作用可以看出，出水對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)影響作用都有所降低，這說(shuō)明城市污水處理廠能在一定程度上去除廢水對(duì)微藻的毒性。同時(shí)，對(duì)比4種微藻的生長(zhǎng)影響作用結(jié)果可以看出，進(jìn)出水對(duì)海水小球藻的影響作用有較大差異，這表明海水小球藻對(duì)于城市污水處理廠進(jìn)出水的毒性效應(yīng)相對(duì)敏感。

3 討論（Discussion）

3.1 廢水對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響

在本文中是這樣定義藻類(lèi)的毒性作用的：藻類(lèi)在廢水暴露過(guò)程中的生長(zhǎng)情況跟控制組有顯著性差異，就認(rèn)為廢水對(duì)藻類(lèi)有毒性。本實(shí)驗(yàn)選用的焦化廢水和制藥廢水，屬于高COD濃度有機(jī)廢水，但是對(duì)4種微藻的生長(zhǎng)表現(xiàn)出不同的影響作用：焦化廢水表現(xiàn)出抑制生長(zhǎng)作用，而制藥廢水表現(xiàn)出促進(jìn)生長(zhǎng)作用。其中，由于本研究所用焦化廢水中的氨氮含量較高，而總磷含量偏低(具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1)，N與P的比例不能提供適合微藻生長(zhǎng)的條件；同時(shí)，其中含有的大量誘變毒性和致癌毒性的有機(jī)物會(huì)抑制微藻生長(zhǎng)，所以焦化廢水對(duì)微藻的生長(zhǎng)影響表現(xiàn)為抑制生長(zhǎng)作用，并且其對(duì)數(shù)濃度與微藻生長(zhǎng)抑制率表現(xiàn)出較好的線(xiàn)性相關(guān)性(圖1和2所示)。而本研究所用的制藥廢水中含有一定比例的N、P等營(yíng)養(yǎng)元素(具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1)，可供微藻迅速生長(zhǎng)，對(duì)微藻的促進(jìn)生長(zhǎng)作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)水樣中有毒物質(zhì)對(duì)微藻的抑制生長(zhǎng)作用，因此制藥廢水對(duì)微藻的生長(zhǎng)影響表現(xiàn)為促進(jìn)生長(zhǎng)作用，且隨著濃度的增加，制藥廢水對(duì)微藻生長(zhǎng)的促進(jìn)作用表現(xiàn)為先增加后減弱的趨勢(shì)(圖3所示)。

本實(shí)驗(yàn)所用的印染廢水和城市污水處理廠廢水，屬于低COD濃度廢水，其對(duì)各微藻基本表現(xiàn)出促進(jìn)生長(zhǎng)作用。這是因?yàn)楸狙芯克玫膹U水為某印染廠生化處理后出水和城市污水處理廠污水，水樣中的致毒有機(jī)物的含量較低，并且N、P等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的濃度適合微藻生長(zhǎng)(具體數(shù)據(jù)見(jiàn)表1)，在污染物和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)共同作用下，廢水對(duì)微藻的生長(zhǎng)表現(xiàn)為促進(jìn)效應(yīng)[6,24-25]。微藻的過(guò)度繁殖，雖然有可能提供給人類(lèi)蛋白質(zhì)、生物能源等可利用資源，但是也可能產(chǎn)生危害人類(lèi)健康的藻毒素[26]或者造成水體的富營(yíng)養(yǎng)化。因此，合理控制廢水的生物毒性，對(duì)于控制微藻的過(guò)度繁殖以及接受水體的水生態(tài)安全具有至關(guān)重要的意義。

3.2 色度對(duì)藻類(lèi)生長(zhǎng)的影響

大多數(shù)的行業(yè)廢水都具有一定的色度，而色度是影響藻類(lèi)生長(zhǎng)的因素之一。在水樣色度較大的情況下，水樣吸收了來(lái)自外界的光源，使微藻無(wú)法得到正常生長(zhǎng)所需的光線(xiàn)，從而影響微藻的光合作用，因此在研究廢水對(duì)微藻的毒性效應(yīng)時(shí)，要注意水樣色度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響。例如，本實(shí)驗(yàn)在研究制藥廢水對(duì)蛋白核小球藻的毒性效應(yīng)時(shí)，濃度為50%的制藥廢水對(duì)蛋白核小球藻的生長(zhǎng)抑制率高達(dá)106%，而濃度為25%的制藥廢水對(duì)蛋白核小球藻表現(xiàn)出促進(jìn)生長(zhǎng)作用，促進(jìn)生長(zhǎng)率達(dá)到35.86%，這說(shuō)明水樣濃度達(dá)到25%時(shí)，色度對(duì)微藻生長(zhǎng)的影響明顯減弱。同時(shí)，采用吸光度法來(lái)測(cè)定微藻的細(xì)胞濃度時(shí)，由于制藥廢水色度的存在會(huì)干擾吸光度的測(cè)定結(jié)果，因此本研究中采用離心的方法，減少了色度對(duì)水樣吸光度測(cè)定的干擾，從而減少了由于實(shí)驗(yàn)方法引起的相對(duì)誤差。另外，也可考慮用其他的指標(biāo)如葉綠素含量、蛋白質(zhì)含量、酶的活性[27]等來(lái)表征微藻的生物量。

3.3 廢水排放指標(biāo)的控制

目前的排放標(biāo)準(zhǔn)中，缺乏表征水質(zhì)毒性的相關(guān)指標(biāo)。例如，排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定排放廢水的COD濃度在40 mg·L-1～50 mg·L-1左右，因此有些企業(yè)采用簡(jiǎn)單的稀釋法來(lái)降低排放廢水的COD濃度使其達(dá)標(biāo)。但是，本研究的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，簡(jiǎn)單的稀釋法只能部分降低廢水對(duì)微藻的急性毒性。例如，本研究中制藥廢水濃度為2.5%時(shí)COD濃度達(dá)到50 mg· L-1左右，達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，但是其對(duì)蛋白核小球藻的促進(jìn)生長(zhǎng)率仍然達(dá)到20%。綜上所述，工業(yè)廢水通過(guò)稀釋的方式并不能完全消除廢水對(duì)生物(微藻)的急性毒性，必須結(jié)合深度處理技術(shù)對(duì)其毒性做進(jìn)一步的去除。如劉薇等[28]利用光電催化技術(shù)對(duì)水中五氯酚的毒性特征進(jìn)行了研究，結(jié)果表明光電催化降解五氯酚的過(guò)程中溶液毒性逐步降低。目前，本研究小組利用Fenton氧化技術(shù)對(duì)焦化廢水進(jìn)行處理，與簡(jiǎn)單的稀釋法相比，F(xiàn)enton氧化法可以有效去除焦化廢水對(duì)微藻的急性毒性。

3.4 受試藻種的選擇

對(duì)于廢水毒性試驗(yàn)中受試物種的選擇，藻類(lèi)作為受試物種之一，被廣泛應(yīng)用于廢水的急性毒性實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)于同一行業(yè)廢水的藻類(lèi)毒性評(píng)價(jià)，本研究所采用的4種微藻中，等鞭金藻對(duì)焦化廢水的敏感性最強(qiáng)，原因可能是等鞭金藻沒(méi)有細(xì)胞壁，細(xì)胞裸露，更容易被污染物侵染而死亡；而海水小球藻對(duì)低濃度的印染廢水和城市污水廠的進(jìn)出水都表現(xiàn)出較強(qiáng)的敏感性，其原因可能是由于海水小球藻個(gè)體小，細(xì)胞呈球形，光合作用極強(qiáng)，更容易吸收水樣中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)而迅速繁殖。對(duì)于不同行業(yè)廢水毒性的對(duì)比研究，受試微藻的選擇是影響評(píng)價(jià)結(jié)果的主要因素之一。在本研究中，等鞭金藻對(duì)焦化廢水敏感性最強(qiáng)，但其對(duì)于制藥廢水和印染廢水卻相對(duì)穩(wěn)定，而海水小球藻不僅對(duì)印染廢水和城市污水相對(duì)敏感，對(duì)不同濃度的焦化廢水和制藥廢水也表現(xiàn)出較好的毒性響應(yīng)，因此海水小球藻可以用于本研究中選用的行業(yè)廢水的毒性比較。綜上可知，為獲得快速有效的廢水毒性測(cè)試方法，必須要考慮所選用的受試微藻對(duì)不同行業(yè)廢水的敏感性。本研究的結(jié)果為行業(yè)廢水急性毒性評(píng)價(jià)中受試藻種的選擇提供了基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

（References）：

[1] 張萬(wàn)輝,韋朝海.焦化廢水的污染物特征及處理技術(shù)的分析[J].化工環(huán)保,2015,35(3):272-278

Zhang W H,Wei C H.Analysis of pollutant characteristics and treatment technologies of coking wastewater[J]. Environmental Protection of Chemical Industry,2015,35 (3):272-278(in Chinese)

[2] Zhou S Y,Watanabe H,Wei C,et al.Reduction in toxicity of coking wastewater to aquatic organisms by vertical tubular biological reactor[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2015,115:217-222

[3] 劉聰,陳呂軍,朱小彪,等.焦化廢水A2/O處理過(guò)程中的組成和毒性變化規(guī)律[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào),2014,9(2): 291-298

Liu C,Chen L J,Zhu X B,et al.Compositional and toxic variations of coking wastewater in an A2/O treatment process[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2014,9(2): 291-298(in Chinese)

[4] 2014年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)[R].北京:中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)部,2015

2014 Report on the State of the Environment in China[R]. Beijing:Ministry of Environmental Protection of the People's Republic of China,2015(in Chinese)

[5] 孫華蓉.制藥行業(yè)廢水排放對(duì)濕地生態(tài)安全危害分析[D].哈爾濱:東北林業(yè)大學(xué),2012:11-14

Sun H R.Risk assessment for the ecological safety of wetlands under the condition of pharmaceutical sewage discharge[D].Haerbin:Northeast Forestry University, 2012:11-14(in Chinese)

[6] Sa?an T M,Balcioˇglu I A.A case study on algal response to raw and treated effluents from an aluminum plating plant and a pharmaceutical plant[J].Ecotoxicology andEnvironmental Safety,2006,64:234-243

[7] 袁居林,胡大雁,楊衛(wèi)明,等.印染廢水對(duì)3種水生生物的毒性作用[J].生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報(bào),2012,28(2): 209-212

Yuan J L,Hu D Y,Yang W M,et al.Toxicity of printingdyeing wastewater to aquatic organisms[J].Journal of E-cology and Rural Environment,2012,28(2):209-212(in Chinese)

[8] 范迪.印染廢水處理機(jī)理與技術(shù)研究[D].青島:中國(guó)海洋大學(xué),2008:32-37

Fan D.The study of treatment mechanism and technology for the dying and printing wastewater[D].Qingdao:O-cean University of China,2008:32-37(in Chinese)

[9] 董玉瑛,雷炳莉,王壯,等.廢(污)水的理化指標(biāo)及其對(duì)發(fā)光細(xì)菌的毒性分析[J].中國(guó)給排水,2008,24(21):96-98

Dong Y Y,Lei B L,Wang Z,et al.Wastewater characterization and analysis of its toxicity to photobacteria[J]. China Water and Wastewater,2008,24(21):96-98(in Chinese)

[10] Yu X,Zuo J,Tang X Y,et al.Toxicity evaluation of pharmaceuticalwastewatersusingthealgaScenedesmus obliquusand the bacteriumVibrio fischeri[J].Journal of Hazardous Materials,2014,266:68-74

[11] 趙紅寧,王學(xué)江,夏四清.水生生態(tài)毒理學(xué)方法在廢水毒性評(píng)價(jià)中的應(yīng)用[J].凈化技術(shù),2008,27(5):18-24

Zhao H N,Wang X J,Xia S Q.Application of aquatic ecotoxicology in assessment of wastewater toxicity[J].Water Purification Technology,2008,27(5):18-24(in Chinese)

[12] 趙風(fēng)云,孫根行.工業(yè)廢水生物毒性的研究進(jìn)展[J].工業(yè)水處理,2010,30(4):22-25

Zhao F Y,Sun G X.Development of biotoxicity testing on industrial wastewater[J].Industrial Water Treatment, 2010,30(4):22-25(in Chinese)

[13] 黃滿(mǎn)紅,李詠梅,顧國(guó)維.污水毒性的生物測(cè)試方法[J].工業(yè)水處理,2003,23(11):14-18

Huang M H,Li Y M,Gu G W.Bioassay methods of wastewater toxicity[J].Industrial Water Treatment,2003, 23(11):14-18(in Chinese)

[14] Zhang W,Zhang M,Lin K F,et al.Eco-toxicological effect of carbamazepine onScenedesmus obliquusand Chlorella pyrenoidosa[J].Environmental Toxicology and Pharmacology,2011,33:344-352

[15] Kohler A,Hellweg S,Escher B I,et al.Organic pollutant removal versus toxicity reduction in industrial wastewater treatment:The example of wastewater from fluorescent whitening agent production[J].Environmental Science and Technology,2006,40(10):3395-3401

[16] He H Z,Yu J,Chen G K,et al.Acute toxicity of butachlor and atrazine to freshwater green algaScenedesmus obliquusand cladoceranDaphnia carinata[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2012,80:91-96

[17] Macken A,Giltrap M,Ryall K,et al.A test battery approach to the ecotoxicological evaluation of cadmium and copper employing a battery of marine bioassays[J].Ecotoxicology,2009,18:470-480

[18] Juneau P,Sumitomo H,Matsui S,et al.Use of chlorophyll fluorescence ofClosterium ehrenbergiiandLemna gibbafor toxic effect evaluation of sewage treatment plant effluent and its hydrophobic components[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2003,55:1-8

[19] Tigini V,Giansanti P,Mangiavillano A,et al.Evaluation of toxicity,genotoxicity and environmental risk of simulated textile and tannery wastewaters with a battery of biotests[J].Ecotoxicology and Environmental Safety, 2011,74:866-873

[20] 鄧惜汝,鮮啟鳴,孫成.林丹、毒死蜱對(duì)淡水藻類(lèi)毒性效應(yīng)的比較研究[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2014,23(3):472-476

Deng X R,Xian Q M,Sun C.Toxic effects of lindane and chlorpyrifos on freshwater algae[J].Ecology and Environmental Sciences,2014,23(3):472-476(in Chinese)

[21] 李卓娜,孟范平,趙順順,等.2,2′,4,4′-四溴聯(lián)苯醚（BDE-47）對(duì)4種海洋微藻的急性毒性[J].生態(tài)毒理學(xué)報(bào),2009,4(3):435-439

Li Z N,Meng F P,Zhao S S,et al.Acute toxic effects of 2,2′,4,4′-tetrabromodiphenyl ether(BDE-47)on four marine microalgae[J].Asian Journal of Ecotoxicology,2009, 4(3):435-439(in Chinese)

[22] 孫禾琳.多溴聯(lián)苯醚對(duì)四種海洋微藻的毒性效應(yīng)[D].大連:大連海洋大學(xué),2011:22-38

Sun H L.The toxic effects of PBDEs on four species of marine microalgae[D].Dalian:Dalian Ocean University, 2011:22-38(in Chinese)

[23] 沈忱,李赟,潘魯青.苯并[α]芘對(duì)海洋微藻生長(zhǎng)及細(xì)胞特征的影響[J].海洋環(huán)境科學(xué),2012,31(4):510-514

Shen C,Li Y,Pan L Q.Effects of benzo[α]pyrene on cell growth and characteristics in marine microalgae[J].Marine Environmental Science,2012,31(4):510-514(in Chinese)

[24] Mendon?a E,Picado A,Paix?o S M,et al.Ecotoxicologi-cal evaluation of wastewater in a municipal WWTP in Lisbon area(Portugal)[J].Desalination and Water Treatment,2013,51(19-21):4162-4170

[25] Gartiser S,Hafner C,Hercher C,et al.Whole effluent assessment of industrial wastewater for determination of bat compliance[J].Environmental Science and Pollution Research,2010,17(4):856-865

[26] 尹伊偉,王朝暉,江天久,等.海洋藻類(lèi)毒素的生態(tài)毒理學(xué)研究[J].海洋環(huán)境科學(xué),2004,23(2):78-80

Yin Y W,Wang Z H,Jiang T J,et al.Ecotoxicological research on the marine algae toxin[J].Marine Environmental Science,2004,23(2):78-80(in Chinese)

[27] Zhang Y,Sun Q,Zhou J T,et al.Reduction in toxicity of wastewater from three wastewater treatment plants to alga (Scenedesmus obliquus)in northeast China[J].Ecotoxicology and Environmental Safety,2015,119:132-119

[28] 劉薇,全燮,阮修莉,等.用藻類(lèi)生長(zhǎng)抑制試驗(yàn)研究光電催化水中五氯酚毒性特征[J].大連理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2006,46(6):808-812

Liu W,Quan X,Ruan X L,et al.Toxicological characterization of photoelectrocatalytic degradation of PCP solution with alga growth inhibition test[J].Journal of Dalian University of Technology,2006,46(6):808-812(in Chinese)◆

Comparative Study on Acute Toxic Effect Response of Four Microalgae to Typical Industrial Wastewaters

Zhang Ying*,Wang Siyang,Zhang Xilong,Wang Dongzhou,Zhou Siyun,Zhou Jiti

Key Laboratory of Industrial Ecology and Environmental Engineering(MOE),School of Environmental Science and Technology, Dalian University of Technology,Dalian 116024,China

13 August 2015 accepted 26 October 2015

To evaluate the sensitivity of varied microalgae to typical wastewater,acute toxicity tests with four species of microalgae-Scenedesmus obliquus,Chlorella pyrenoidosa,Chlorellaspp.andIsochrysis galbanawere investigated using the algal growth inhibition test during 24 h and 72 h.Coking wastewater and pharmaceutical wastewater were used as the representative ones with high concentration of COD,while dying wastewater and municipal wastewater as the ones with low concentration of COD in this study.The results revealed thatIsochrysis galbanaexpressed the highest growth inhibition in coking wastewater,whileScenedesmus obliquusin the pharmaceutical wastewater,andChlorellaspp.in both dying wastewater and municipal wastewater.It can be seen that there are differences in sensitivity to the toxicity of different wastewaters among these four microalgae.It aids to the choice of test aquatic organisms in the toxicity evaluation of wastewater.

coking wastewater;dying wastewater;pharmaceutical wastewater;municipal wastewater;microalgae; bio-toxicity evaluation

2015-08-13 錄用日期：2015-10-26

1673-5897（2016）3-092-09

X171.5

A

10.7524/AJE.1673-5897.20150813001

國(guó)家自然科學(xué)基金重大國(guó)際合作研究項(xiàng)目(NSFC-JST,21261140334)；國(guó)家水體污染控制與治理科技重大專(zhuān)項(xiàng)(2012ZX07202-006)

張瑛（1972-），女，博士，副教授，研究方向?yàn)樗鷳B(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及健康風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，E-mail:yzhang@dlut.edu.cn