陸源排海污水生物毒性控制限值研究
——以秦皇島市為例

陳夢云，靳非，王瑩，叢藝，林忠勝，穆景利,*

(1．閩江學院海洋研究院，福建 福州 350108；2．國家海洋環(huán)境監(jiān)測中心，遼寧 大連 116023)

隨著陸源排污監(jiān)管力度的加大，有毒、有害污染物的評價和控制已逐漸成為我國水污染治理和污水排放管理工作的重要內容。目前，河北省現(xiàn)行的陸源入海排污管理執(zhí)行的是《污水綜合排放標準》(GB 8978—1996)，該標準對于監(jiān)督排污單位、控制污染物排放、改善水環(huán)境質量、維護生態(tài)系統(tǒng)平衡和保障人體健康等多個方面發(fā)揮了重要作用。但現(xiàn)有研究表明，僅利用常規(guī)水質指標不能客觀準確地評價污水的安全性[1-2]。生物毒性檢測技術是通過評價污水或物質對生物的影響以綜合評估其毒性的方法[3]，是污水尤其是工業(yè)污水水質安全評價的重要手段，不僅可以評估污水中未知有毒、有害污染物對生物的影響，也可反映污水中眾多污染物間復雜的相互作用和污染物的生物可利用性[4-6]。因此，在控制和評估污水中污染物濃度的同時，重視污水生物毒性管理和排放削減，建立基于毒性控制的污水水質安全評價和陸源排污監(jiān)管體系，對有效控制陸源污水入海排污，改善近岸海洋環(huán)境質量，保障水環(huán)境安全具有重要意義。

生物毒性檢測技術在不同國家所處的發(fā)展階段，與各國關注的毒性指標類型和技術發(fā)展密切相關。美國、德國等國家，以及國際標準化組織(ISO)等已建立了大量的生物毒性檢測技術標準和指南[7-10]，而我國生物毒性檢測技術標準和指南仍以急性毒性為主，且將其納入常規(guī)的污水排放監(jiān)控中也剛剛起步[5-6]。從毒性檢測技術類型看，其關注點呈“急性毒性—慢性毒性/遺傳毒性—內分泌干擾性”的發(fā)展方向。急性毒性檢測技術被許多國家和組織列入標準方法，慢性毒性/遺傳毒性檢測技術則被美國、德國等少數(shù)國家和組織列入標準方法[6]，而內分泌干擾性檢測技術則僅在美國被列入指南[9-10]。從毒性檢測的受試生物類別看，魚類毒性檢測法和蚤類毒性檢測法因其方法較為成熟，且受試生物類別在水生生態(tài)系統(tǒng)中占據(jù)重要地位，而被較多國家和組織列入標準和指南[6]。

目前，毒性檢測通常只評價污水對少數(shù)受試生物的毒害作用。美國環(huán)?？偸?U.S.EPA)要求受試生物種類較多，但也僅要求不少于3種[6]。我國海域廣闊，生物多樣性豐富，各地區(qū)水生生物種類眾多且差異較大，污水對各地不同種生物的危害作用也各不相同。即使同一種水生生物，在不同地區(qū)的生長繁殖特性也不同，污水對其的毒害作用存在差異。因此，需要根據(jù)我國水生生物環(huán)境的生物類別、污水污染物的毒性特征和控制技術水平等因素，研究和制定符合我國國情的污水毒性指標和毒性控制限值[11]。現(xiàn)對河北省秦皇島市15個典型入海排污口的污水進行生物毒性檢測，通過4種不同生物的毒性效應測試，初步分析了該市陸源排海污水的生物毒性，并提出污水監(jiān)測評價建議。

1 研究方法

1.1 排海污水采樣

于2015年5月(枯水期)和8月(豐水期)，分別對秦皇島市15條陸源排海污水口進行生物效應監(jiān)測，涉及的排污口類型包括工業(yè)、市政、排污河和其他混合排污口等，各排污口信息見表1。水樣的采集按照文獻[12]規(guī)定執(zhí)行。水樣置于棕色采樣瓶中，常溫條件下應在24 h內進行測試，否則水樣須保存在2～6 ℃條件下運至實驗室，并在48 h內進行測試。

表1 2015年秦皇島市陸源排海污水口信息

1.2 污水生物毒性檢測

生物毒性檢測使用的生物包括發(fā)光細菌、中肋骨條藻、鹵蟲、海水青鳉幼魚4種，涵蓋了微生物、藻類、甲殼類和魚類4個不同營養(yǎng)級物種，測試終點均只考慮短期急性毒性[13]。測試方法見表2。

1.3 結果評價與數(shù)據(jù)處理

各排海污水生物毒性檢測的評價結果以同一批次樣品所測試物種中毒性效應最大的為準。各生物種類的毒性測試結果表示如下：發(fā)光細菌以費歇爾弧菌15 min半數(shù)發(fā)光抑制率IC50表示；藻類以中肋骨條藻24 h半數(shù)生長抑制率IC50表示；甲殼類以鹵蟲的72 h半數(shù)活動抑制率EC50或半數(shù)致死率LC50表示；魚類以海水青鳉幼魚的96 h半數(shù)致死率LC50表示。生物毒性與污水理化因子的相關性分析采用皮爾森(Pearson)相關系數(shù)法，通過SPSS軟件(PASW Statistics 18)進行分析。

2 結果與討論

2.1 排海污水的生物毒性效應

2015年5月(枯水期)和8月(豐水期)秦皇島市排海污水毒性效應的監(jiān)測結果見圖1(a)(b)。由圖1可知，5月枯水期時，編號1，4，5，15這4個排污口污水具有較高毒性，對海水青鳉幼魚和鹵蟲這2種受試生物的毒性效應均>50%，占總排污口的27%；8月豐水期時，除1號的排污口外，其余排污口污水對受試生物的毒性效應均<50%。由圖1可見，海水青鳉魚幼魚對污水最為敏感，其次為鹵蟲和中肋骨條藻，費歇爾弧菌敏感性最低。

為進一步分析各受試生物的敏感性，結合全國100個重點排污口污水的監(jiān)測結果和相關文獻[17-20]，對不同受試生物的污水敏感性進行分析(圖2)。由圖2可見，海水青鳉幼魚的敏感性強于中肋骨條藻、鹵蟲和費歇爾弧菌，因此，魚類幼體可作為排海污水毒性測試及控制的優(yōu)先測試物種。

圖2 排海污水對不同物種的敏感性分析

2.2 排海污水毒性的影響因素

排海污水的毒性與排污口類型有關。從污水來源看，排污河的毒性相對較高，其次為市政，工業(yè)排污毒性相對較低(圖3)。工業(yè)排污毒性較低的原因可能與秦皇島市夏季工業(yè)排污關停整治有關，排污河毒性較高可能與混合排污有關，同時發(fā)現(xiàn)銨鹽和酚類等有機物濃度過高，可能是造成毒性較高的主要因子。

圖3 秦皇島市不同類型排海污水毒性比較

此外，各排污口的毒性在8月(豐水期)均呈下降趨勢(圖4)?？梢?，排海污水的毒性大小易受雨水稀釋影響，因此對排海污水口的生物效應監(jiān)測應考慮監(jiān)測時間和監(jiān)測頻次。

圖4 2015年5月和8月秦皇島市排海污水毒性評價結果

2.3 排海污水的毒性與理化指標的相關性

秦皇島市5月排海污水毒性評估結果與各理化指標的相關性分析見表3。由表3可知，污水毒性水平與污水中溶解氧(DO)、總氮(TN)、銨鹽和部分重金屬具有顯著的相關性，其中與銨鹽的相關性最高，達到0.904，但與COD、磷酸鹽和石油類等沒有明顯的相關性，這表明污水的生物毒性并不完全取決于這些污染物，可能與某些未被檢測的一個或多個污染物的復合效應有關。同時發(fā)現(xiàn)，污水毒性水平與部分有毒、有害污染物(如重金屬)的濃度呈顯著相關，表明重金屬等有毒、有害污染物可通過生物毒性檢測與評價進行監(jiān)管。相關性結果也進一步證明，僅僅依靠理化指標來評估污水的環(huán)境影響具有局限性，并不能真實反映出污水潛在的生物毒性及生態(tài)危害等信息。

表3 秦皇島市5月排海污水毒性評估結果與各理化指標的相關性分析①

3 結論

(1)4種測試生物對秦皇島排污口污水的敏感程度排序為：海水青鳉幼魚對污水最為敏感，其次為鹵蟲和中肋骨條藻，費歇爾弧菌敏感性最低；

(2)秦皇島市豐水期排海污水的毒性較枯水期呈下降趨勢，毒性大小易受雨水稀釋影響；

(3)秦皇島市排海污水中排污河的綜合毒性最大，其次為市政排污口，引起毒性增加的原因可能與污水中銨鹽和酚類等有機物濃度過高有關。

建議今后將生物毒性指標和理化指標相結合，對排海污水的達標排放進行監(jiān)管。