輕工業(yè)廢水毒性的環(huán)境評(píng)價(jià)及方法

李維維，牛永健，辛明星

（甘肅省輕工研究院有限責(zé)任公司，甘肅 蘭州 730000）

廢水毒性檢定是指利用一系列微生物進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化學(xué)測試，測試的終點(diǎn)為已存活微生物的發(fā)育情況，是用來判斷廢水綜合毒性的測試，通過化學(xué)與物理相結(jié)合的方法進(jìn)行測定，檢測出廢水中有毒有害物質(zhì)的成分[1]。工業(yè)廢水種類繁多，成分復(fù)雜，歷來為廢水控制和管理的重點(diǎn)、難點(diǎn)。近年來，隨著我國科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，工業(yè)也有了質(zhì)的飛躍，從而使復(fù)雜的毒性工業(yè)廢水對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和人類健康造成了巨大威脅，也給環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估帶來了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，工業(yè)廢水的極限排放并不能滿足環(huán)境評(píng)估的要求，因此，廢水處理問題迫在眉睫，我們應(yīng)更加重視廢水的毒性程度，開展規(guī)范的毒性檢測。

1 毒性檢測方法

1.1 發(fā)展背景

工業(yè)廢水的性質(zhì)不同，組成復(fù)雜，是廢水控制和管理的難題。近年來，生態(tài)工業(yè)快速發(fā)展產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)也隨著廢水排放的流入周圍環(huán)境，給人們的生活造成了很大的威脅，同時(shí)也給風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估造成了很大的困擾[2]。政府應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)廢水污染指標(biāo)的控制，滿足廢水風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和管理的要求，重視廢水的污染程度，并開展規(guī)范的毒性檢測。目前，許多發(fā)達(dá)國家都建立了微生物檢測技術(shù)指標(biāo)，并在毒性改進(jìn)相對(duì)成熟的前提下，對(duì)各種毒性檢測技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)。中國也陸續(xù)展開了相關(guān)研究，隨著對(duì)水質(zhì)要求的提高，工業(yè)廢水毒性評(píng)估也引起了人們的廣泛關(guān)注。

1.2 毒性檢測方法

目前，工業(yè)廢水污染觀察指標(biāo)為大量金屬物質(zhì)等污染指標(biāo)，根據(jù)化合物指標(biāo)，無法反映廢水產(chǎn)生的毒性危害，導(dǎo)致很多廢水既使達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求，仍然會(huì)有很大危害，影響周邊環(huán)境[3]。水中污染物的檢測方法分為兩種，一種是用物理和化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，另一種是用微生物進(jìn)行毒性檢查。廢水指標(biāo)通常采用常用的物理化學(xué)檢測方法，具有方便，簡單等優(yōu)點(diǎn)，國外的廢水污染物檢測指標(biāo)非常多，而國內(nèi)的檢測指標(biāo)僅為國外的1/6，依靠現(xiàn)有的單一污染物指標(biāo)，檢測后的廢水仍存在很多問題。根據(jù)廢水理化性質(zhì)來檢測，人們的健康受影響較少，但會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成一定的影響，無法反映聯(lián)合協(xié)同疊加的作用。當(dāng)有毒物質(zhì)大量存在，而有毒數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺乏或未開發(fā)時(shí)，仍可能對(duì)人體造成危害。工業(yè)指導(dǎo)中化學(xué)物質(zhì)增多，新型有毒物質(zhì)也會(huì)大量增加，單一指標(biāo)過多，新的有毒有害物質(zhì)濃度較低，會(huì)增大理化分析的難度和經(jīng)濟(jì)支出。微生物檢測可以檢測非常復(fù)雜的環(huán)境，直觀反映水體污染毒性，因此，又被稱為綜合性毒性檢測，是預(yù)防化學(xué)污染的一種不可缺少的手段，既可尋找化學(xué)物質(zhì)或新型工業(yè)廢水的生物安全濃度，制定合理的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)和廢水排放依據(jù)，也可檢測廢水處理效果，測試污染程度、比較不同物質(zhì)毒性。還能鑒別毒性水平，不同行業(yè)廢水的生物毒性不存在相關(guān)性，必須將多種實(shí)驗(yàn)取得的結(jié)果一一對(duì)照，才能反應(yīng)廢水實(shí)際毒性的大小，綜合毒性檢測已經(jīng)得到了國家的廣泛認(rèn)同和廣泛應(yīng)用。微生物檢測出的毒性指標(biāo)不同，可分為急性毒、慢性毒、遺傳性毒，毒性檢測風(fēng)險(xiǎn)要求符合規(guī)范要求。毒性物質(zhì)大部分是急性毒，急性毒物的檢測方式是微生物一天內(nèi)對(duì)感染源多次實(shí)驗(yàn)，從中得到污染物與機(jī)體多次接觸引起的損害，找出污染物的劑量與效應(yīng)關(guān)系，根據(jù)微生物的測試毒性分為活體實(shí)驗(yàn)、大型細(xì)菌實(shí)驗(yàn)及微生物發(fā)電實(shí)驗(yàn)。在細(xì)菌實(shí)驗(yàn)室，普遍應(yīng)用毒性指標(biāo)檢測的方法。我國規(guī)定的毒性檢測方法為發(fā)光式細(xì)菌法，由于傳統(tǒng)的微生物檢測時(shí)間過長，維護(hù)成本較高，保存困難，檢測突發(fā)性水污染物具有難度大、不方便、不靈敏等特點(diǎn)，所以生物毒性感染成為最方便的方式，它的原理是用細(xì)胞呼吸，將水體污染的物氧化程度傳導(dǎo)到各個(gè)電器，在電回路中產(chǎn)生電子轉(zhuǎn)移形成微電流，在水體中大量積累時(shí)，就會(huì)減弱微生物電流信號(hào)，使用傳感器能充分觀察到分子對(duì)物質(zhì)的感應(yīng)，是快速發(fā)展、水質(zhì)檢測的關(guān)鍵，這種方式可以避免單一小細(xì)菌提純困難，容易變異等不足。

1.3 權(quán)威毒性檢測法

權(quán)威毒性檢測法由美國提出，宗旨是為了加強(qiáng)水質(zhì)管理，保護(hù)水性微生物。權(quán)威毒性檢測法是一種急性毒性檢測方法，它可以快速檢測水中微生物的綜合毒性效應(yīng)。通過選定微生物種類，并放入不同濃度的污水樣本中，在單位時(shí)間內(nèi)觀察微生物的死亡情況，有利于存活性與繁殖性判斷的水質(zhì)，由于廢水毒性中的化學(xué)物質(zhì)較多[4]。目前沒有形成標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比數(shù)據(jù)，可以克服單一污染物檢測的缺點(diǎn)，能夠很好地避免單獨(dú)排放的大量毒性。廢水毒性綜合檢測方法可以有效地分析復(fù)雜廢水中的有毒污染物，識(shí)別廢水中的有毒有害物質(zhì)，是選擇和控制有毒污染點(diǎn)的重要手段，但是在具體操作中并不能完全取代傳統(tǒng)方法。權(quán)威水毒性檢測法，適用于復(fù)雜的工業(yè)毒性廢水和城市污染廢水，在使用傳統(tǒng)方法的同時(shí)，也可以相互借鑒，共同檢測毒性含量。

2 毒性評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.1 評(píng)價(jià)制度

在輕工業(yè)廢水中，毒性評(píng)價(jià)的最基本指標(biāo)是微生物的生長率與繁殖率、成活率，通過不同指標(biāo)比較不同敏感性，進(jìn)行微生物短期實(shí)驗(yàn)，以死亡率和繁殖率為評(píng)價(jià)終點(diǎn)，得出繁殖效率。在實(shí)驗(yàn)過程中，微生物的死亡和死亡毒素的濃度是水中毒素對(duì)微生物、空氣毒素甚至對(duì)人體毒性的相關(guān)參數(shù)，用以比較各種污染物的毒性，不同的生長階段的生物對(duì)毒性的敏感性和周圍環(huán)境對(duì)毒性的敏感程度并不相同，毒性物質(zhì)致死效率與種類、暴露方式及時(shí)間長短有關(guān)。在鑒別過程中，一般使用毒性數(shù)據(jù)的TOS計(jì)算法，確定廢水中化合物的濃度。通過水中的含量的多少，可以與廢水毒性進(jìn)行比較，廢水的毒性也需要制定相當(dāng)規(guī)范的毒排放標(biāo)準(zhǔn)。作為識(shí)別污染物的重要指標(biāo)，應(yīng)綜合考慮潛在毒性效應(yīng)，基于多重性、持續(xù)性、差異性與廢水排放量的關(guān)系，適用于比較工業(yè)廢水中毒性的新指標(biāo)。通過確定毒性評(píng)價(jià)體系標(biāo)準(zhǔn)和毒性檢測方法，并結(jié)合相關(guān)儀器分析，并利用系統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)對(duì)工業(yè)廢水進(jìn)行監(jiān)測，通過具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取工業(yè)廢水中毒物含量,是最有效的毒性評(píng)價(jià)方法。

2.2 有毒廢水中生物的預(yù)處理

在有毒廢水中，微生物的預(yù)處理可以用稀釋法，當(dāng)廢水中生物濃度超過微生物處理濃度的極限，是可以保證微生物正常處理的。采用簡單的稀釋方式，將廢水中毒物濃度稀釋到極限濃度以下，使不同的有毒廢水中含量不同，將其混合起來彼此稀釋，可將毒物濃度在允許條件下降到最低，是有效的毒廢水稀釋法，這種方式的毒性檢測穩(wěn)定單一，用清水清洗稀釋的方法可以使廢水中的毒物穩(wěn)定。第二種方式是轉(zhuǎn)換法，當(dāng)化學(xué)物質(zhì)在特定情況下表現(xiàn)出毒性的時(shí)候，如硝基苯的毒性比較大，當(dāng)轉(zhuǎn)化為硝基苯胺的時(shí)候，毒性就會(huì)非常小，但是這是一種還原反應(yīng)，還原后可以通過化學(xué)方法讓廢水中的毒物轉(zhuǎn)化成無毒物質(zhì)進(jìn)行檢測。第三種方式是分離法，分離的基本原理是將廢水中的大部分毒素轉(zhuǎn)化為氣體或固體進(jìn)行檢測，從而保證廢水中微生物處理方法的運(yùn)行，此法適用于穩(wěn)定性和非穩(wěn)定性的各種毒物。隨著水污染控制的加強(qiáng)，有毒有害物質(zhì)的檢測方法逐漸成為我國工業(yè)廢水的重要內(nèi)容，所以要建立適合我國國情的工業(yè)廢水微生物毒性檢測管理方法，使檢測方法更加完善。

2.3 檢測方法應(yīng)用

毒性鑒定方法于2000年前在美國完成，最適合于工業(yè)廢水的檢測，并逐漸發(fā)展成為江河、湖泊、廢棄物的檢測系統(tǒng)，這是非常快速簡單的檢測，需要運(yùn)用檢測的方式得到廢水綜合毒性，并分析每一種毒性并選擇合適的方式進(jìn)行鑒別，從而找出廢水中需要控制的有毒有害物質(zhì)，這種方式不只應(yīng)用于工業(yè)廢水檢測，也可用于多種水體檢測[5]，例如周圍水、環(huán)境、沉積物等毒性檢測。第一階段需要闡述毒性檢測的基本流程，選擇合適的微生物，在第一階段中必須確定非極性化合物的有毒成分。第二階段選擇有毒物質(zhì)的分離技術(shù)，采用液體濃縮方式，使有毒物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無毒物質(zhì)進(jìn)行檢測。據(jù)調(diào)查，每年有大量微生物從檢測物質(zhì)中進(jìn)入到周圍水體，微生物生成的物質(zhì)構(gòu)成了復(fù)雜的混合體，存在于廢水中，盡管新的方式能識(shí)別出廢水中的化學(xué)物質(zhì)，但是也有可能忽略很多毒的危害，所以我們必須研究出更先進(jìn)的微生物源進(jìn)行毒性評(píng)估。

3 結(jié)論

工業(yè)廢水污染物檢測技術(shù)經(jīng)歷了從活體實(shí)驗(yàn)到細(xì)菌實(shí)驗(yàn)、微生物檢測實(shí)驗(yàn)，為了提高檢測的準(zhǔn)確性，研究人員不斷探索新的高效方法。廢水檢測和管理必須靈活、易于維護(hù)，最好是現(xiàn)場快速檢測，因此微生物檢測法有很好的發(fā)展前景，然而，按照規(guī)定的毒性劑量與微生物發(fā)電量之間的相關(guān)性必須與實(shí)際基礎(chǔ)相結(jié)合，所以要開發(fā)毒性快速檢測儀，這需要政府的大力支持。發(fā)達(dá)國家已經(jīng)建立了大型毒性檢測標(biāo)準(zhǔn)測量庫，在實(shí)施過程中取得了巨大的成效，我國目前的急性毒性檢測方式非常少，因此，要制定相關(guān)的法律法規(guī)，完善輕工業(yè)廢水特別是排放的污水的濃度檢測，加強(qiáng)綜合毒性控制，學(xué)習(xí)國外先進(jìn)的毒物檢測方法，完善輕工業(yè)廢水檢測體系，更好地保障水質(zhì)安全，保護(hù)人們的健康和生態(tài)系統(tǒng)。