利用生物毒性在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控和評(píng)價(jià)排水綜合毒性分析

張衡 湖北工程學(xué)院新技術(shù)學(xué)院

隨著我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程加快，各種工廠都飛速崛起，工業(yè)快速發(fā)展的同時(shí)，工業(yè)廢水的排放也格外引人注意。工業(yè)廢水需要經(jīng)過(guò)一定的凈化處理后，在其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)后排出或再生回用，但雖然已達(dá)到排放標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)，仍會(huì)在凈化過(guò)后的水中含有一些新型的有毒有害污染物，如全氟類物質(zhì)（PFCs）、消毒副產(chǎn)物等，其在水中殘留量很少，卻會(huì)在長(zhǎng)期積累或暴露后使水體產(chǎn)生綜合污染或復(fù)合毒性現(xiàn)象，繼而對(duì)人類健康和生態(tài)環(huán)境造成較大影響[1]。本次研究將使用Toxcontrol 系統(tǒng)對(duì)某污水處理廠的排水進(jìn)行綜合毒性檢測(cè)，將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)作為日后應(yīng)用此技術(shù)的數(shù)據(jù)支持。

1、材料與方法

1.1 儀器和試劑

使用儀器為Toxcontrol 系統(tǒng)（荷蘭microLAN 公司研發(fā)的生物在線毒性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)）與發(fā)光細(xì)菌毒性測(cè)定儀。

Toxcontrol 系統(tǒng)和發(fā)光細(xì)菌毒性測(cè)定儀使用發(fā)光細(xì)菌為海洋費(fèi)氏弧菌凍干粉，復(fù)蘇液與滲透液均從業(yè)內(nèi)知名企業(yè)購(gòu)入；標(biāo)準(zhǔn)稀釋水為：ρ(CaCl2·2H2O)= 294.0 mg/L，ρ (MgSO4·7H2O) = 123.3 mg/L，ρ (NaHCO3）= 63.0 mg/L，ρ(KCl) = 5.5 mg/L；作為參考的有毒污染物為ZnSO4 ·7H2O 溶液。所用試劑也均從業(yè)內(nèi)知名企業(yè)購(gòu)入。

1.2 方法

1.2.1 研究對(duì)象和樣品采集

某污水處理廠具有處理4500t/d 工業(yè)廢水的規(guī)模，處理中的各類化工工業(yè)廢水CODCr 質(zhì)量濃度也都較高（最高在20000mg/L），是較為典型的污染源，將其作為研究對(duì)象，并根據(jù)相關(guān)排水監(jiān)測(cè)方法每隔4h 采集排水口出水進(jìn)行研究，持續(xù)采集3d。

1.2.2 廢水常規(guī)理化指標(biāo)監(jiān)測(cè)

包括實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)分析與污染源在線自動(dòng)監(jiān)控。實(shí)驗(yàn)室室內(nèi)分析pH 值（水質(zhì)）、CODCr（水質(zhì)）、NH3-N（氨氮）和TP（總磷），分別使用玻璃電極法、重鉻酸鹽法、納氏試劑分光光度法和鉬酸銨分光光度法。污染源在線自動(dòng)監(jiān)控在3d 內(nèi)持續(xù)監(jiān)控污水處理廠排水口出水[2]。

1.2.3 生物綜合毒性監(jiān)測(cè)

①瞬時(shí)樣毒性監(jiān)測(cè)。使用污水處理廠中初沉池和二沉池生化及排水口出水的瞬時(shí)樣品，同時(shí)使用Toxcontrol 系統(tǒng)和發(fā)光細(xì)菌毒性測(cè)定儀測(cè)試廢水中的毒性。

②發(fā)光細(xì)菌毒性監(jiān)測(cè)。參考ISO 11348 的測(cè)試方法，將-20℃儲(chǔ)存的發(fā)光菌凍干粉在4℃存儲(chǔ)的稀釋液（1mL）復(fù)蘇15min，取用0.1mL 復(fù)蘇菌液，使用發(fā)光細(xì)菌毒性測(cè)定儀檢測(cè)其發(fā)光強(qiáng)度（發(fā)光強(qiáng)度≥100 萬(wàn)光子數(shù)可用，小于100 萬(wàn)光子數(shù)的必須更換凍干粉菌種）。取1mL 水樣，往里加入0.1mL 滲透液混勻，更換檢測(cè)儀B 模式進(jìn)行測(cè)試，先檢測(cè)0.1 mL 復(fù)蘇菌液的發(fā)光強(qiáng)度，再檢測(cè)滲透調(diào)節(jié)后的0.9mL 水樣與 0.1 mL 復(fù)蘇菌液混勻經(jīng)恒溫 15 min 擺放后的相對(duì)發(fā)光度。根據(jù)發(fā)光強(qiáng)度前后變化來(lái)計(jì)算樣品的相對(duì)發(fā)光度。

陰性對(duì)照使用標(biāo)準(zhǔn)稀釋水，陽(yáng)性對(duì)照使用的ZnSO4 ·7H2O 溶液毒性應(yīng)在20% ～ 80%。

③ Toxcontrol 系統(tǒng)在線毒性監(jiān)測(cè)。使用1 臺(tái) Toxcontrol 系統(tǒng)分別監(jiān)測(cè)某污水處理廠初沉池和二沉池生化及排水口出水的綜合毒性，使用水泵抽取3 個(gè)地方的出水，通過(guò)PVC 軟管將廢水Toxcontrol 系統(tǒng)作為測(cè)試水樣，使用孵化后的費(fèi)氏弧菌凍干粉持續(xù)1d 進(jìn)行發(fā)光細(xì)菌毒性檢測(cè)。每次檢測(cè)完之后要清洗維護(hù)PVC 軟管，連續(xù)在線毒性監(jiān)測(cè)結(jié)果可以利用 Toxcontrol 系統(tǒng)中的Toxview 軟件導(dǎo)出。

陰性對(duì)照使用標(biāo)準(zhǔn)稀釋水，陽(yáng)性對(duì)照使用ZnSO4 ·7H2O 溶液質(zhì)量濃度為11.17 g/L[3]。

1.3 數(shù)據(jù)處理

于實(shí)驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)時(shí)每組重復(fù)3 次獲取3 組數(shù)據(jù)，并應(yīng)用Wps Office 表格和圖表分析平均值、標(biāo)準(zhǔn)偏差和圖表繪制。

2.結(jié)果

2.1 廢水理化監(jiān)測(cè)指標(biāo)結(jié)果

連續(xù)監(jiān)測(cè)每天的6 批實(shí)驗(yàn)室污水樣本，得出：pH 值為 7.0～8.0，CODCr 質(zhì)量濃度為 53 ～ 80mg/L，NH3-N 質(zhì)量濃度為 0.38 ～2.01 mg/L，TP 質(zhì)量濃度為 0.20 ～ 0.48mg/L。在線污染源監(jiān)測(cè)系統(tǒng)每隔 2h 檢測(cè)1 次，連續(xù)監(jiān)測(cè) 3 d，排水口出水的 CODCr 質(zhì)量濃度為 57 ～ 70 mg/L，NH3-N 質(zhì)量濃度為 1.19 ～ 2.02 mg/L，TP 質(zhì)量濃度為 0.19 ～ 0.41mg/L，符合排放標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 生物在線綜合毒性測(cè)試結(jié)果

生物在線綜合毒性測(cè)試結(jié)果如圖1，初沉池、二沉池和排水口出水的光損值分別為 98.79%，72.78%和 99.99%。

圖1 生物在線綜合毒性檢測(cè)瞬時(shí)樣品毒性

3、結(jié)語(yǔ)

傳統(tǒng)的水質(zhì)評(píng)價(jià)和檢測(cè)方法只能評(píng)定污染物濃度，并不能檢測(cè)出污染物對(duì)環(huán)境的威脅，而生物毒性檢測(cè)方法能夠有效檢測(cè)水體中所有污染物的綜合生物效應(yīng)，繼而更直觀得出水質(zhì)的安全評(píng)價(jià)。而基于發(fā)光細(xì)菌毒性檢測(cè)技術(shù)發(fā)展起來(lái)的生物毒性在線監(jiān)測(cè)技術(shù)已經(jīng)轉(zhuǎn)成為檢測(cè)水質(zhì)的關(guān)鍵性技術(shù)，特別是來(lái)源于荷蘭microLAN 公司研發(fā)的Toxcontrol 系統(tǒng)，其具有快速、廉價(jià)的優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)外的各處水質(zhì)檢測(cè)，而國(guó)內(nèi)在2008 年北京奧運(yùn)會(huì)和2012 年上海世博會(huì)時(shí)已經(jīng)應(yīng)用過(guò)Toxcontrol 系統(tǒng)，并取得較好實(shí)驗(yàn)效果，但目前還是缺乏將Toxcontrol 系統(tǒng)應(yīng)用于污水處理廠的排水綜合毒性檢測(cè)方面，本研究中就將研究Toxcontrol 系統(tǒng)的應(yīng)用。

經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，某污水處理廠的CODCr、NH3-N 、TP 均符合排放標(biāo)準(zhǔn)，但排水中的毒性卻非常高，很容易對(duì)人體和生態(tài)環(huán)境造成危害，因此，在控制廢水中的污染物濃度時(shí)，也要重視廢水中的生物毒性管理，將水質(zhì)毒性監(jiān)控作為監(jiān)測(cè)重點(diǎn)，繼而有效控制工業(yè)廢水污染。

本研究中使用Toxcontrol 系統(tǒng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)初沉池、二沉池和排水口出水毒性較高，也能彌補(bǔ)常規(guī)理化指標(biāo)的不足，結(jié)合化學(xué)方式和生物學(xué)指標(biāo)，更準(zhǔn)確的反應(yīng)廢水的生態(tài)安全性，也能為日后使用Toxcontrol 系統(tǒng)提供技術(shù)和數(shù)據(jù)支持。