探究造紙產(chǎn)生的毒性危害
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1試驗(yàn)部分
1.1試驗(yàn)生物和培養(yǎng)條件
大型蚤，實(shí)驗(yàn)室繁殖，表觀健康，來(lái)自上海環(huán)境科學(xué)院。選擇繁殖量最大的一代為母蚤，單克隆化，使之成為純品系，選取同一母體出生的子代進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。每周換水3次，溶解氧(IX)))60%，在溫度為24土1℃的光照培養(yǎng)箱中進(jìn)行培養(yǎng)，光照周期為16h光照:sh黑暗，每天飼以實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的斜生柵藻，定期分離幼蚤。
1.2試驗(yàn)方法
具體試驗(yàn)過(guò)程如下:預(yù)實(shí)驗(yàn):分別將造紙廢水水樣稀釋1倍、2倍、10倍、50倍，用100mL小燒杯，每個(gè)燒杯裝人50mL水樣，5個(gè)幼蚤，24h后觀察大型蚤的死亡個(gè)數(shù)。找出造紙廢水使1%大型蚤運(yùn)動(dòng)受抑制的濃度(A)和最大耐受濃度的范圍(B)，然后在此范圍內(nèi)設(shè)計(jì)出正式試驗(yàn)各組的水樣濃度。采用停止游泳活動(dòng)作為蚤類活動(dòng)抑制的判別標(biāo)準(zhǔn)。正式試驗(yàn):根據(jù)預(yù)試驗(yàn)的結(jié)果確定正式試驗(yàn)的水樣濃度范圍，按幾何級(jí)數(shù)的濃度系列(等比級(jí)數(shù)間距)設(shè)計(jì)5個(gè)濃度，空白對(duì)照裝相等體積的稀釋水，試驗(yàn)用100mL燒杯，裝50mL試驗(yàn)液，置蚤10個(gè)。每個(gè)濃度設(shè)2個(gè)平行。試驗(yàn)期間不喂食，試驗(yàn)溫度為24土1℃。稀釋水在加人受試物之前曝氣。記錄24h蚤類活動(dòng)抑制數(shù)。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在對(duì)數(shù)一概率紙上作圖，通過(guò)內(nèi)插法求出24h一ECso。大型蚤14d慢性毒性試驗(yàn)，大型蚤慢性試驗(yàn)參考經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)標(biāo)準(zhǔn)圖進(jìn)行測(cè)試。設(shè)定3等間距的濃度梯度，濃度分別為24h一ECS.。的0.25、0.5和1倍(對(duì)于沒(méi)有24h一EC5(〕的水樣采用稀釋1倍、2倍，4倍三個(gè)濃度進(jìn)行試驗(yàn))，試驗(yàn)用100mL的小燒杯，裝50mL試驗(yàn)液，3個(gè)6一24h蚤齡的小蚤，每個(gè)濃度梯度設(shè)4個(gè)平行。對(duì)照組內(nèi)裝相等體積的稀釋水。每天更換試驗(yàn)液并喂食斜生柵藻。記錄大型蚤第一胎產(chǎn)蚤時(shí)間、第一胎產(chǎn)蚤個(gè)數(shù)、胎數(shù)、產(chǎn)蚤總數(shù)及母蚤死亡數(shù)。試驗(yàn)周期為14d。
1.3質(zhì)量保證
重鉻酸鉀對(duì)大型水蚤的24h一EC、配制重鉻酸鉀受試液，濃度分別為O、0.3、0.6、0.9、1.2、1.5、2.8mg/L。試驗(yàn)用zoomL燒杯，裝50mL試驗(yàn)液，每個(gè)燒杯置1()只個(gè)體均勻的、出生6一24h的大型蚤。每個(gè)濃度設(shè)2個(gè)平行，試驗(yàn)過(guò)程不換試驗(yàn)溶液。將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)在對(duì)數(shù)一概率紙上作圖，得出重鉻酸鉀對(duì)大型蚤的劑量效應(yīng)曲線為:y=0.629，+0.479(RZ=0.936)，:為濃度對(duì)數(shù)，y為抑制率。得出24h一ECS。=1.1mg/L，滿足重鉻酸鉀對(duì)大型水蚤的24h一EC。。在0.5一1.2mg/L范圍內(nèi)的要求。其它指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)束時(shí)DO濃度均大于5mg/L，pH為7.0一7.3。至試驗(yàn)結(jié)束，所有對(duì)照組均未出現(xiàn)對(duì)大型蚤的活動(dòng)抑制現(xiàn)象。
2結(jié)果與分析
2.1造紙廢水的特性
對(duì)造紙廢水的水中懸浮物質(zhì)(55)、pH以及C(〕Dcr進(jìn)行測(cè)試。
2.2急性毒性試驗(yàn)計(jì)算
半致死濃度時(shí)，設(shè)每種廢水不稀釋時(shí)濃度為1，用100%表示，稀釋2倍時(shí)濃度為0.5，用50%表示。預(yù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，二沉池出水和深度出水在24h內(nèi)沒(méi)有對(duì)大型蚤活動(dòng)產(chǎn)生抑制作用，因此對(duì)大型蚤急性毒性很小，直接進(jìn)行慢性毒性試驗(yàn)。原水和初沉池水樣試驗(yàn)結(jié)果急性毒性試驗(yàn)結(jié)果表明:原水的各個(gè)處理單元中，進(jìn)水和一期初沉池出水的24h一ECS。分別為16.02%和17.35%，說(shuō)明經(jīng)過(guò)初沉池的初步物理化處理后，毒性降低，但是由于只是去除了無(wú)機(jī)雜質(zhì)和一部分有機(jī)物質(zhì)，毒性降低有限。從上述4種水樣的試驗(yàn)結(jié)果可以看出，經(jīng)過(guò)廢水工藝的處理，廢水的毒性明顯降低。
2.314d毒性試驗(yàn)慢性毒性試驗(yàn)數(shù)
四種造紙廢水水樣的各稀釋濃度組的第一胎產(chǎn)蚤時(shí)間與空白對(duì)照組相比，均推遲ld，有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(尸<0.01)。原水進(jìn)水和一期初沉池水樣的母蚤死亡率都比較高，二沉池出水母蚤死亡率卻明顯降低，說(shuō)明總體上二沉池出水毒性減小。但是，二沉池出水100%濃度組第一胎產(chǎn)蚤個(gè)數(shù)和空白對(duì)照組相比有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(尸<0.01)，其它實(shí)驗(yàn)組均沒(méi)有顯著性差異(P>0.05)，第一胎產(chǎn)蚤時(shí)間也比進(jìn)水和初沉池出水推遲了0.sd，說(shuō)明二沉池出水對(duì)母蚤的繁殖有更大的影響。經(jīng)過(guò)曝氣池和二沉池處理后，水樣中主要剩余為活性污泥及難以利用和降解的有機(jī)物，說(shuō)明難以生物利用和降解的有機(jī)物在單獨(dú)作用時(shí)對(duì)母蚤的生存威脅減小，但對(duì)繁殖產(chǎn)生更大的毒性作用。進(jìn)水、初沉池、二沉池和深度出水的的母蚤死亡率依次降低，最后達(dá)到16.70%，說(shuō)明經(jīng)過(guò)廢水處理設(shè)施的處理，廢水毒性逐漸減小。四種水樣在濃度為24h一ECS。時(shí)(24h一ECS。存在)或100%濃度(24h-ECS〔》不存在)時(shí)，產(chǎn)蚤總數(shù)相對(duì)于空白對(duì)照有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異，其它的稀釋濃度組沒(méi)有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。4種水樣的胎數(shù)同空白對(duì)照相比具有顯著的統(tǒng)計(jì)學(xué)差異之P<0.()1)。綜合上述可得各個(gè)指標(biāo)中，大型蚤的第一胎產(chǎn)蚤時(shí)間、產(chǎn)蚤胎數(shù)和死亡率3個(gè)指標(biāo)容易受到造紙廢水影響，但是第一胎產(chǎn)蚤時(shí)間都為推遲ld，故在測(cè)試造紙廢水生物毒性時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮產(chǎn)蚤胎數(shù)和死亡率這2個(gè)指標(biāo)。造紙廢水經(jīng)過(guò)處理，其對(duì)大型蚤的毒性顯著降低。4種水樣毒性大小為:進(jìn)水>初沉池出水>二沉池出水>深度出水。深度出水的1()0%濃度組對(duì)胎數(shù)、產(chǎn)蚤總數(shù)、第一胎產(chǎn)蚤時(shí)間與空白對(duì)照相比均有顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P<0.01)，說(shuō)明造紙廢水出水仍對(duì)大型蚤的繁殖產(chǎn)生顯著影響。因此如果要進(jìn)行回用必須經(jīng)過(guò)進(jìn)一步處理。
3結(jié)論
造紙廢水進(jìn)水和初沉池出水具有24h-ECS。，分別為16.02%和17.35%。經(jīng)過(guò)初沉池的初步物理化處理，毒性降低有限。大型蚤的第一胎產(chǎn)蚤時(shí)間、產(chǎn)蚤胎數(shù)和死亡率3個(gè)指標(biāo)受造紙廢水影響大，但第一胎產(chǎn)蚤時(shí)間變化不靈敏，在衡量造紙廢水生物毒性時(shí)應(yīng)優(yōu)先考慮產(chǎn)蚤胎數(shù)和死亡率這2個(gè)指標(biāo)。經(jīng)處理后，廢水對(duì)大型蚤的生物毒性明顯降低，毒性大小依次為:原水進(jìn)水>初沉池出水>二沉池出水>深度出水。出水仍具有生物毒性，對(duì)大型蚤的繁殖仍產(chǎn)生顯著影響，需要進(jìn)一步處理才能進(jìn)行回用。
作者：張澤 黃滿紅 陳東輝 陳亮 單位：東華大學(xué)
