A/A/O工藝對(duì)焦化廢水生物毒性削減效果評(píng)價(jià)

石 柳

（山西工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院 山西太原 030009）

引言

焦化廢水主要產(chǎn)生于煤干餾、煤氣凈化、苯等副產(chǎn)品的精制和回收過程中。研究發(fā)現(xiàn)：焦化廢水能抑制玉米根尖細(xì)胞有絲分裂，影響玉米幼苗的生長，造成脂質(zhì)過氧化和蛋白質(zhì)氧化等損傷。因此，焦化廢水的排放不但會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，而且將威脅到人類的健康。生物毒性測試結(jié)果能夠反映廢水中復(fù)雜成分的綜合毒性，為廢水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和廢水處理技術(shù)的選擇提供理論依據(jù)。

A/A/O工藝是國內(nèi)處理焦化廢水的常用方法，占中國焦化廢水處理廠生物處理工藝的25%左右。關(guān)于A/A/O工藝對(duì)廢水毒性削減效果的評(píng)價(jià)，有研究表明A/A/O工藝可以降低染料廢水的急性毒性，也可以削減市政污水的急性毒性和基因毒性。但是，關(guān)于A/A/O工藝對(duì)焦化廢水生物毒性的去除規(guī)律還缺乏研究。

本研究以某焦化廢水處理廠中A/A/O工藝的實(shí)際工業(yè)廢水為研究對(duì)象，以斑馬魚為受試生物，從急性毒性、氧化損傷毒性和遺傳毒性三方面考察了A/A/O工藝對(duì)焦化廢水的生物毒性削減效果。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)用水樣的采集與保存

焦化廢水采自某焦化廢水處理廠，采集廢水處理廠的進(jìn)水及A/A/O各處理單元的出水后，密封并于4°C冷藏保存。

1.2 焦化廢水理化指標(biāo)測定方法

廢水的COD、氨氮分別采用重鉻酸鉀滴定法、納氏試劑分光光度法進(jìn)行測定。DO、pH分別采用便攜式溶解氧測定儀、PB-20型pH測定儀進(jìn)行測定。

1.3 斑馬魚的毒性實(shí)驗(yàn)方法

斑馬魚購于大連市中山公園花鳥市場。急性毒性實(shí)驗(yàn)方法參照OECD化學(xué)品測試導(dǎo)則No.203(1992)《斑馬魚急性毒性實(shí)驗(yàn)》進(jìn)行。斑馬魚肝組織中ROS水平的測定按照南京建成生物研究所的試劑盒要求測定。斑馬魚肝細(xì)胞的彗星實(shí)驗(yàn)參照周斯蕓[1]的方法進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與討論

2.1 焦化廢水的理化指標(biāo)

進(jìn)水及A/A/O各級(jí)出水的COD、NH4+-N、pH和DO的測定結(jié)果如表2.1所示。

表2 .1 焦化廢水理化指標(biāo)測定結(jié)果

2.2 焦化廢水急性毒性的削減效果評(píng)價(jià)

焦化廢水對(duì)斑馬魚的急性毒性結(jié)果如圖2.1所示。進(jìn)水對(duì)斑馬魚表現(xiàn)出顯著的急性毒性，TU值為6.9。經(jīng)過厭氧池處理后，廢水對(duì)斑馬魚急性毒性TU值由6.9降低到2.8，毒性削減約60%。最后好氧池出水對(duì)斑馬魚沒有表現(xiàn)出急性毒性。這表明A/A/O工藝去除了廢水對(duì)斑馬魚的急性毒性，且厭氧池對(duì)毒性的去除率最高。

圖2 .1 焦化廢水對(duì)斑馬魚的急性毒性

2.3 焦化廢水氧化損傷毒性的削減效果評(píng)價(jià)

焦化廢水對(duì)斑馬魚肝細(xì)胞內(nèi)ROS水平的毒性效應(yīng)如圖2.2所示。ROS的高低直接反映出生物體中總體活性氧的水平，反應(yīng)生物體的氧化損傷程度[2]。焦化進(jìn)水及A/A/O工藝各級(jí)出水對(duì)斑馬魚肝臟中ROS水平均表現(xiàn)為顯著的促進(jìn)作用，這表明焦化廢水對(duì)斑馬魚造成氧化損傷。經(jīng)缺氧池處理后，斑馬魚肝臟中ROS水平降低。這表明A/A/O處理過程中缺氧池削減了焦化廢水對(duì)斑馬魚肝臟中ROS水平的毒性效應(yīng)。最終好氧池出水對(duì)斑馬魚肝臟中ROS水平表現(xiàn)出促進(jìn)作用，表明A/A/O工藝只能降低，不能完全去除焦化廢水對(duì)斑馬魚的氧化損傷毒性。

2.4 焦化廢水遺傳毒性的削減效果評(píng)價(jià)

考慮到焦化廢水中復(fù)雜有毒物質(zhì)的特點(diǎn)，本研究進(jìn)一步對(duì)進(jìn)水及A/A/O工藝各級(jí)出水對(duì)斑馬魚的遺傳毒性進(jìn)行了研究，結(jié)果如圖2.3所示。2%的焦化進(jìn)水使細(xì)胞的彗星尾距顯著升高，表明進(jìn)水對(duì)斑馬魚造成了DNA損傷，廢水中可能含有具有遺傳毒性的污染物。有研究表明，焦化廢水中含有高濃度的酚類、多環(huán)芳烴等物質(zhì)，這些物質(zhì)具有較強(qiáng)的遺傳毒性，能夠破壞生物的遺傳物質(zhì)。隨著生化處理的進(jìn)行，彗星尾距長度減小，廢水的遺傳毒性有所下降。但是好氧出水的彗星尾距與空白相比，仍表現(xiàn)出顯著性差異，這說明A/A/O工藝只能降低，但是不能完全去除焦化廢水的遺傳毒性。其它傳統(tǒng)生物處理工藝對(duì)廢水遺傳毒性的去除能力也是有限的。如A/O工藝未能去除市政廢水和紡織廢水對(duì)斑馬魚的遺傳毒性。因此，在生物處理之后，需引入深度處理技術(shù)來進(jìn)一步削減廢水的毒性。有研究表明芬頓-絮凝技術(shù)有效降低了經(jīng)A/A/O工藝處理后的染料廢水的遺傳毒性。臭氧氧化技術(shù)對(duì)醫(yī)用廢水的遺傳毒性有較好的處理效果。

圖2 .2 焦化廢水對(duì)斑馬魚的氧化損傷毒性

圖2 .3 焦化廢水對(duì)斑馬魚的遺傳毒性

結(jié)語

研究以斑馬魚為受試生物，從急性毒性、氧化損傷和遺傳毒性三方面考察了焦化廢水的生物毒性隨A/A/O工藝過程的變化規(guī)律。得出如下結(jié)論：

(1)A/A/O工藝有效地去除了焦化廢水對(duì)斑馬魚的急性毒性，厭氧池對(duì)焦化廢水對(duì)斑馬魚的急性毒性的去除作用最大;

(2)A/A/O工藝只能降低但不能完全去除焦化廢水對(duì)斑馬魚的氧化損傷毒性和基因毒性，缺氧池對(duì)焦化廢水對(duì)斑馬魚的氧化損傷毒性和遺傳毒性去除效果較好。

[1]周斯蕓.利用魚類等水生生物進(jìn)行毒性評(píng)價(jià)研究[D].大連理工大學(xué),2014.

[2]桑楠等.焦化廢水脅迫對(duì)玉米幼苗生長和抗氧化系統(tǒng)的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2010(04):648-652.