基于斑馬魚毒性效應的污水再生處理工藝過程的比較研究

【摘要】：本研究針對污水再生回用中可能產(chǎn)生的水環(huán)境安全問題,以模式生物斑馬魚胚胎作為生物檢測材料,采用斑馬魚胚胎暴露試驗和生物毒性檢測技術,對中國南方某濱海城市的污水處理廠高負荷活性污泥法(A)和改良A2/O工藝(B)兩個典型污水再生處理工藝過程進行比較研究,以期為污水再生處理工藝過程優(yōu)化和降低再生水的生態(tài)風險提供實驗依據(jù)。實驗研究得到以下主要結論： (1)污水處理廠出水經(jīng)次氯酸鈉消毒處理后對斑馬魚胚胎有顯著的致死毒性效應,且在不同的毒理學終點產(chǎn)生如色素沉積減少、發(fā)育延緩、心跳減弱、卵黃囊異常和卷尾等不同的半致死毒性效應。實驗表明,本研究采用的生物檢測方法的靈敏度高,通過污水次氯酸鈉消毒再生水染毒、斑馬魚胚胎暴露實驗建立了再生水生態(tài)風險評價指標體系,利用斑馬魚胚胎毒性效應差異來研究污水再生處理工藝過程及差異的方法相比于大型儀器的化學分析更為簡便、快捷、直接、可靠。 (2)以斑馬魚胚胎暴露實驗建立的再生水生態(tài)風險評價指標對比研究了A、B兩個典型污水處理工藝典型工藝段(進水池、好氧曝氣池、二沉池)消毒水樣的毒性效應及差異。結果表明,兩者的曝氣-消毒水樣對斑馬魚胚胎的致死毒性均高于進水-消毒,且B工藝的曝氣-消毒水樣暴露的斑馬魚胚胎72h致死毒性顯著,高于A工藝的曝氣池段水樣。兩污水處理典型工藝段出水消毒后均使斑馬魚胚胎出現(xiàn)不同程度的半致死毒性效應：心跳減緩、色素沉積減少、卵黃囊異常、卷尾和孵化延遲。A工藝曝氣池段對斑馬魚胚胎毒性影響較大的為色素沉積減少率,B工藝曝氣池段對斑馬魚胚胎毒性影響較大的為孵化率和心率,兩污水處理工藝過程均對卷尾毒性效應有所降低。整體看來,B工藝曝氣池段帶來的致死半致死毒性效應高于A工藝。 (3)為進一步探明A、B兩種典型污水處理工藝的斑馬魚胚胎毒性效應差異產(chǎn)生的原因,比較研究了A、B兩種典型污水處理工藝各處理單元出水消毒后的斑馬魚胚胎毒性差異,結果表明,A工藝的高負荷曝氣過程帶來了較大的致死毒性,經(jīng)二沉池之后毒性有所降低。B工藝各單元間的致死毒性差異較為明顯,且改良A2/O工藝段水樣均不同程度地增加了斑馬魚胚胎的致死毒性效應。A工藝污水再生處理過程對斑馬魚胚胎的半致死毒性效應表現(xiàn)為,卵黃囊異常率和色素沉積減少率逐級增加,各單元卷尾率較高,到二沉池段顯著降低；B工藝污水再生處理過程中,在改良A2/O工藝段顯著出現(xiàn)卷尾、心率降低、色素沉積減少等毒性效應,在二沉池段皆有不同程度的毒性降低。且好氧池和紫外消毒池對斑馬魚胚胎的孵化毒性效應較強。綜合致死半致死毒性效應結果,污水處理工藝過程中各單元水樣對斑馬魚胚胎均有較大的致死效應,不同處理工藝過程對斑馬魚胚胎的半致死毒性指標有所不同,且污水處理工藝生化過程越復雜,水樣消毒后帶來的致死毒性有增強的趨勢。 (4)為探明A、B兩種典型污水處理工藝的斑馬魚胚胎毒性效應差異產(chǎn)生的原因,進一步研究了污水再生處理過程中溶解性腐殖酸類物質(zhì)的變化與斑馬魚致死毒性效應的關系。實驗結果可見,污水處理各階段水樣中腐殖酸類物質(zhì)的含量增高與斑馬魚胚胎的致死毒性增高的趨勢一致。實驗結果表明,污水處理工藝過程越復雜,微生物生成的溶解性腐殖酸類物質(zhì)濃度越高,斑馬魚胚胎的致死毒性效應越強,說明斑馬魚毒性效應與污水處理中的微生物生化過程關系較密切。 【關鍵詞】：斑馬魚胚胎 毒性效應 污水處理工藝 差異
【學位授予單位】：海南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：X703
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 導論10-25
• 1.1 研究背景10-14
• 1.1.1 水資源現(xiàn)狀10
• 1.1.2 再生水的利用現(xiàn)狀10-11
• 1.1.3 我國再生水水質(zhì)標準11-14
• 1.2 再生水處理工藝14-18
• 1.2.1 二級處理14-16
• 1.2.2 深度處理16-18
• 1.3 消毒副產(chǎn)物與其前體物研究綜述18-20
• 1.3.1 消毒副產(chǎn)物前體物18-19
• 1.3.2 消毒副產(chǎn)物的種類與危害19-20
• 1.4 斑馬魚的研究進展20-22
• 1.4.1 斑馬魚的特點20
• 1.4.2 斑馬魚胚胎技術及其國內(nèi)外研究進展20-22
• 1.5 論文的目的、研究內(nèi)容和意義22-25
• 1.5.1 選題思路與目的22
• 1.5.2 研究內(nèi)容22-24
• 1.5.3 技術路線24-25
• 2 再生水對斑馬魚胚胎毒性效應指標體系的建立25-35
• 2.1 材料與方法25-28
• 2.1.1 試驗試劑與儀器25-26
• 2.1.2 試驗水樣26
• 2.1.3 試驗生物26
• 2.1.4 試驗方法26-27
• 2.1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計27-28
• 2.2 結果與分析28-32
• 2.2.1 余氯對斑馬魚胚胎的影響28
• 2.2.2 再生水對斑馬魚胚胎的致死毒性效應28-29
• 2.2.3 再生水對斑馬魚胚胎的半致死毒性效應29-32
• 2.3 討論32-35
• 3 兩工藝典型工藝段出水消毒后對斑馬魚胚胎的毒性效應差異35-42
• 3.1 材料與方法35-37
• 3.1.1 試驗試劑與儀器35
• 3.1.2 試驗水樣35-36
• 3.1.3 試驗生物36
• 3.1.4 試驗方法36
• 3.1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計36-37
• 3.2 結果與分析37-40
• 3.2.1 兩工藝典型工藝段出水消毒后對斑馬魚胚胎的致死毒性差異37
• 3.2.2 兩工藝典型工藝段出水消毒后對斑馬魚胚胎的半致死毒性差異37-40
• 3.3 討論40-42
• 4 基于斑馬魚胚胎毒性效應的污水再生處理工藝過程的差異42-52
• 4.1 材料與方法42-44
• 4.1.1 試驗試劑與儀器42
• 4.1.2 試驗水樣42-43
• 4.1.3 試驗生物43
• 4.1.4 試驗方法43
• 4.1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計43-44
• 4.2 結果與分析44-50
• 4.2.1 污水再生處理工藝過程對斑馬魚胚胎的致死毒性效應差異44-45
• 4.2.2 污水再生處理工藝過程對斑馬魚胚胎的半致死毒性效應差異45-50
• 4.3 討論50-52
• 5 污水再生處理過程中腐殖酸類物質(zhì)的變化及其與毒性效應的關系52-58
• 5.1 材料與方法52-54
• 5.1.1 試驗試劑與儀器52
• 5.1.2 試驗水樣52-53
• 5.1.3 試驗生物53
• 5.1.4 試驗方法53-54
• 5.1.5 數(shù)據(jù)統(tǒng)計54
• 5.2 結果與分析54-57
• 5.2.1 各單元水樣消毒前對斑馬魚胚胎的毒性效應54-55
• 5.2.2 腐殖酸類物質(zhì)的變化及其與致死毒性效應的關系55-57
• 5.3 討論57-58
• 6 結論58-60
• 參考文獻60-64
• 致謝64

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