淺析工業(yè)廢水中生物毒性的研究

盧朝亮

摘 要：對(duì)污染水體進(jìn)行生物毒性檢驗(yàn)，可以全面了解污染水體中蘊(yùn)含的綜合毒性，從而預(yù)測(cè)和控制水體中化學(xué)物質(zhì)污染情況。近年來(lái)，我國(guó)工業(yè)廢水處理中都會(huì)對(duì)其進(jìn)行生物毒性檢測(cè)，以進(jìn)一步預(yù)測(cè)和控制水體中的污染物質(zhì)，提高工業(yè)廢水處理成效。本文主要深入研究我國(guó)目前工業(yè)廢水的生物毒性種類(lèi)及檢驗(yàn)方法，為相關(guān)研究提供一些參考。

關(guān)鍵詞：工業(yè)廢水；生物毒性；試驗(yàn)；研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.23.023

1 引言

最近幾年，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅速，由此帶來(lái)的工業(yè)水污染情況日益嚴(yán)重。為進(jìn)一步了解工業(yè)廢水的污染情況，我國(guó)目前已積極研發(fā)出高效、靈敏的環(huán)境檢測(cè)方法，其中可劃分成理化分析和生物毒性監(jiān)測(cè)兩類(lèi)方法。理化分析方法主要應(yīng)用是測(cè)試工業(yè)廢水中的常規(guī)指標(biāo)，該方法操作簡(jiǎn)便，使用簡(jiǎn)單。但工業(yè)廢水中往往會(huì)混有一些有毒物質(zhì)，理化分析方法只能簡(jiǎn)單測(cè)定某一項(xiàng)有毒物質(zhì)的濃度及超標(biāo)情況，無(wú)法真實(shí)反映水中污染物的生物學(xué)毒性和綜合累積效應(yīng)。生物毒性監(jiān)測(cè)能連續(xù)監(jiān)測(cè)污染物對(duì)水質(zhì)環(huán)境的影響，全面分析經(jīng)處理后水體的綜合毒性，為水質(zhì)環(huán)境評(píng)價(jià)提供可靠的參考數(shù)據(jù)。

2 工業(yè)廢水中生物毒性種類(lèi)

生物毒性是指廢水中能對(duì)生物機(jī)體帶來(lái)?yè)p害的性質(zhì)和能力，一般包括以下3種類(lèi)型：

（1）急性毒性和慢性毒性。急性毒性是指生物機(jī)體在一次接觸或24小時(shí)內(nèi)多次接觸外源化學(xué)物質(zhì)之后，在短期內(nèi)出現(xiàn)的毒性效應(yīng)，這種效應(yīng)是迅速而強(qiáng)烈的；相反，慢性毒性是指生物機(jī)體在長(zhǎng)期內(nèi)多次接觸外源化學(xué)物質(zhì)所出現(xiàn)的毒性效應(yīng)，這種效應(yīng)相對(duì)遲緩，需要較長(zhǎng)的試驗(yàn)期才能檢測(cè)出來(lái)，具體試驗(yàn)期長(zhǎng)短需求根據(jù)受試驗(yàn)物質(zhì)的具體要求和實(shí)驗(yàn)機(jī)體的物種來(lái)決定。（2）致突變性和遺傳毒性。致突變性和遺傳毒性是指生物機(jī)體與外源化學(xué)物質(zhì)相互接觸后，直接損壞DNA遺傳物質(zhì)或引起染色體上的基因變化的化學(xué)效應(yīng)。這種毒性會(huì)引起遺傳物質(zhì)突變，從而造成遺傳物質(zhì)復(fù)制錯(cuò)誤、染色體形態(tài)和結(jié)構(gòu)改變，引起遺傳物質(zhì)缺失和疾病。（3）內(nèi)分泌干擾性。內(nèi)分泌干擾性是指能夠?qū)ι餀C(jī)體內(nèi)分泌功能帶來(lái)改變，同時(shí)對(duì)生物機(jī)體、后代產(chǎn)生有害作用的外源化學(xué)物質(zhì)所引起的影響。在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的內(nèi)分泌干擾物主要包括烷基酚類(lèi)、金屬類(lèi)、鄰苯二甲酸酯類(lèi)、多氯聯(lián)苯類(lèi)等。

3 工業(yè)廢水中生物毒性測(cè)試的研究進(jìn)展

3.1 急性毒性測(cè)試

就目前而言，我國(guó)急性毒性測(cè)試方法主要分為發(fā)光細(xì)菌毒性試驗(yàn)、藻類(lèi)毒性試驗(yàn)、魚(yú)的毒性試驗(yàn)和蚤類(lèi)毒性試驗(yàn)等四類(lèi)。

（1）發(fā)光細(xì)菌毒性試驗(yàn)。發(fā)光細(xì)菌具有發(fā)光功能，可以在正常生理過(guò)程中發(fā)出藍(lán)綠色光。一旦發(fā)光細(xì)菌與毒性物質(zhì)相接觸，其呼吸作用會(huì)受到干擾，從而影響其正常生長(zhǎng)，發(fā)光作用被抑制。發(fā)光細(xì)菌急性毒性測(cè)試就是利用發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光性來(lái)設(shè)計(jì)的，通過(guò)測(cè)定工業(yè)廢水樣品短期內(nèi)發(fā)光細(xì)菌的發(fā)光抑制程度來(lái)判斷廢水樣品對(duì)生物代謝活動(dòng)的影響，從而檢測(cè)工業(yè)廢水中的生物毒性。（2）藻類(lèi)毒性試驗(yàn)。作為水生生態(tài)系統(tǒng)中的重要生產(chǎn)者，藻類(lèi)植物具有繁殖快速、個(gè)體微小、容易分離和培養(yǎng)、對(duì)毒物敏感的特點(diǎn)，而且能夠在藻類(lèi)個(gè)體上直接觀察到細(xì)胞的中毒癥狀，是一種簡(jiǎn)單易得的生物毒性試驗(yàn)材料。藻類(lèi)毒性試驗(yàn)就是利用藻類(lèi)這一鮮明特點(diǎn)，來(lái)判斷工業(yè)廢水中生物毒性程度。（3）魚(yú)的毒性試驗(yàn)。魚(yú)類(lèi)能靈敏感受水體環(huán)境的變化，一旦水體有毒物質(zhì)達(dá)到一定濃度時(shí)，就會(huì)引起中毒反應(yīng)，造成水體污染。此外，魚(yú)類(lèi)數(shù)量大、種類(lèi)多、容易獲取，因此被廣泛應(yīng)用于水體有毒有害物質(zhì)和廢水的生物毒性監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，便于人們科學(xué)制定廢水排放標(biāo)準(zhǔn)和水體處理標(biāo)準(zhǔn)，還有利于人們?nèi)姹O(jiān)測(cè)水體中生物毒性情況。魚(yú)類(lèi)對(duì)有毒物質(zhì)的感應(yīng)比大型水蚤、藻類(lèi)等靈敏，對(duì)工業(yè)廢水的毒性監(jiān)測(cè)也十分敏感，因此，魚(yú)類(lèi)急性毒性試驗(yàn)極其便捷、高效、靈敏。（4）蚤類(lèi)毒性試驗(yàn)。水蚤是一種繁殖能力強(qiáng)、分布廣泛、靈敏感應(yīng)多種毒物的浮游動(dòng)物，是國(guó)際上應(yīng)用廣泛的標(biāo)準(zhǔn)型水體生物毒性實(shí)驗(yàn)生物，但大型水蚤的前期養(yǎng)殖工作較于養(yǎng)殖藻類(lèi)、發(fā)光細(xì)菌要困難。水蚤作為工業(yè)廢水中生物毒性的試驗(yàn)生物，能有效劃分廢水的毒性級(jí)別，快速確定優(yōu)先監(jiān)測(cè)和重點(diǎn)控制的工業(yè)污染源。

3.2 遺傳毒性測(cè)試

目前，檢測(cè)工業(yè)廢水中致突變和遺傳毒性的試驗(yàn)包括Ames試驗(yàn)和umu試驗(yàn)。其中，Ames試驗(yàn)是傳統(tǒng)的遺傳毒性監(jiān)測(cè)方法，具有敏感、迅速、高效、經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)，多用于測(cè)試混合型工業(yè)廢水的生物毒性，全面反映多種污染物共同作用的綜合效應(yīng)。umu試驗(yàn)是針對(duì)DNA損傷時(shí)誘導(dǎo)SOS反應(yīng)而表達(dá)umuC基因這一現(xiàn)象而構(gòu)建并逐漸完善起來(lái)的用于檢測(cè)水體環(huán)境誘變物的短期性篩選試驗(yàn)。該試驗(yàn)方法經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、反應(yīng)靈敏、快速高效，而且試驗(yàn)結(jié)果與我國(guó)絕大部分自來(lái)水廠致突變性檢測(cè)所用的Ames試驗(yàn)結(jié)果相一致。在用Ames試驗(yàn)和umu試驗(yàn)檢測(cè)廢水中致突變和遺傳毒性時(shí)，還能追蹤污染源，為工業(yè)廢水的處理和控制提供重要依據(jù)。

3.3 內(nèi)分泌干擾性測(cè)試

事實(shí)上，不同內(nèi)分泌干擾物的化學(xué)結(jié)構(gòu)差異較大，只從結(jié)構(gòu)上分析激素作用是不科學(xué)的。目前，雌激素受體重組基因酵母檢測(cè)法是我國(guó)常用的用于檢測(cè)廢水中類(lèi)雌激素物質(zhì)的方法，其原理是以水體環(huán)境內(nèi)分泌干擾物在生物體內(nèi)的作用為基礎(chǔ)，該試驗(yàn)方法具有原理簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠、操作簡(jiǎn)單的特點(diǎn)，因此被廣泛應(yīng)用于工業(yè)廢水生物毒性檢測(cè)中。許多工業(yè)廢水中都會(huì)存在生物毒性，為全面分析水中的生物毒性，有必要采用多種測(cè)試方法綜合評(píng)價(jià)水質(zhì)的生物毒性。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行生物毒性研究是科學(xué)制定水質(zhì)處理與控制方案的關(guān)鍵，但生物毒性試驗(yàn)無(wú)法有效識(shí)別真正引起毒性的污染物質(zhì)，難以在實(shí)際工業(yè)廢水處理中高效控制污染物。為此，在對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行生物毒性監(jiān)測(cè)時(shí)，應(yīng)采用多種方法結(jié)合的方式，綜合生物毒性試驗(yàn)、化學(xué)分離技術(shù)、理化分析技術(shù)等方法，有效鑒別工業(yè)廢水中的毒性物質(zhì)，有利于更好地制定科學(xué)合理的毒性物質(zhì)去除方案，滿(mǎn)足水質(zhì)安全保障要求。另一方面，由于工業(yè)廢水中的毒性物質(zhì)來(lái)源廣泛，更存在多種多樣的復(fù)合型污染物質(zhì)，它們之間可能會(huì)多種作用，例如協(xié)同作用、及抗作用或疊加作用，因此，單一的生物毒性試驗(yàn)有時(shí)并不能綜合表達(dá)廢水污染情況，我們必須更加積極地去探索研究聯(lián)合毒性監(jiān)測(cè)試驗(yàn)方法，推動(dòng)我國(guó)工業(yè)廢水生物毒性處理工藝的發(fā)展。

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