基于斑马鱼毒性效应的污水再生处理工艺过程的比较研究

【摘要】：本研究针对污水再生回用中可能产生的水环境安全问题,以模式生物斑马鱼胚胎作为生物检测材料,采用斑马鱼胚胎暴露试验和生物毒性检测技术,对中国南方某滨海城市的污水处理厂高负荷活性污泥法(A)和改良A2/O工艺(B)两个典型污水再生处理工艺过程进行比较研究,以期为污水再生处理工艺过程优化和降低再生水的生态风险提供实验依据。实验研究得到以下主要结论： (1)污水处理厂出水经次氯酸钠消毒处理后对斑马鱼胚胎有显著的致死毒性效应,且在不同的毒理学终点产生如色素沉积减少、发育延缓、心跳减弱、卵黄囊异常和卷尾等不同的半致死毒性效应。实验表明,本研究采用的生物检测方法的灵敏度高,通过污水次氯酸钠消毒再生水染毒、斑马鱼胚胎暴露实验建立了再生水生态风险评价指标体系,利用斑马鱼胚胎毒性效应差异来研究污水再生处理工艺过程及差异的方法相比于大型仪器的化学分析更为简便、快捷、直接、可靠。 (2)以斑马鱼胚胎暴露实验建立的再生水生态风险评价指标对比研究了A、B两个典型污水处理工艺典型工艺段(进水池、好氧曝气池、二沉池)消毒水样的毒性效应及差异。结果表明,两者的曝气-消毒水样对斑马鱼胚胎的致死毒性均高于进水-消毒,且B工艺的曝气-消毒水样暴露的斑马鱼胚胎72h致死毒性显著,高于A工艺的曝气池段水样。两污水处理典型工艺段出水消毒后均使斑马鱼胚胎出现不同程度的半致死毒性效应：心跳减缓、色素沉积减少、卵黄囊异常、卷尾和孵化延迟。A工艺曝气池段对斑马鱼胚胎毒性影响较大的为色素沉积减少率,B工艺曝气池段对斑马鱼胚胎毒性影响较大的为孵化率和心率,两污水处理工艺过程均对卷尾毒性效应有所降低。整体看来,B工艺曝气池段带来的致死半致死毒性效应高于A工艺。 (3)为进一步探明A、B两种典型污水处理工艺的斑马鱼胚胎毒性效应差异产生的原因,比较研究了A、B两种典型污水处理工艺各处理单元出水消毒后的斑马鱼胚胎毒性差异,结果表明,A工艺的高负荷曝气过程带来了较大的致死毒性,经二沉池之后毒性有所降低。B工艺各单元间的致死毒性差异较为明显,且改良A2/O工艺段水样均不同程度地增加了斑马鱼胚胎的致死毒性效应。A工艺污水再生处理过程对斑马鱼胚胎的半致死毒性效应表现为,卵黄囊异常率和色素沉积减少率逐级增加,各单元卷尾率较高,到二沉池段显著降低；B工艺污水再生处理过程中,在改良A2/O工艺段显著出现卷尾、心率降低、色素沉积减少等毒性效应,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对斑马鱼胚胎的孵化毒性效应较强。综合致死半致死毒性效应结果,污水处理工艺过程中各单元水样对斑马鱼胚胎均有较大的致死效应,不同处理工艺过程对斑马鱼胚胎的半致死毒性指标有所不同,且污水处理工艺生化过程越复杂,水样消毒后带来的致死毒性有增强的趋势。 (4)为探明A、B两种典型污水处理工艺的斑马鱼胚胎毒性效应差异产生的原因,进一步研究了污水再生处理过程中溶解性腐殖酸类物质的变化与斑马鱼致死毒性效应的关系。实验结果可见,污水处理各阶段水样中腐殖酸类物质的含量增高与斑马鱼胚胎的致死毒性增高的趋势一致。实验结果表明,污水处理工艺过程越复杂,微生物生成的溶解性腐殖酸类物质浓度越高,斑马鱼胚胎的致死毒性效应越强,说明斑马鱼毒性效应与污水处理中的微生物生化过程关系较密切。 【关键词】：斑马鱼胚胎 毒性效应 污水处理工艺 差异
【学位授予单位】：海南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：X703
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 导论10-25
• 1.1 研究背景10-14
• 1.1.1 水资源现状10
• 1.1.2 再生水的利用现状10-11
• 1.1.3 我国再生水水质标准11-14
• 1.2 再生水处理工艺14-18
• 1.2.1 二级处理14-16
• 1.2.2 深度处理16-18
• 1.3 消毒副产物与其前体物研究综述18-20
• 1.3.1 消毒副产物前体物18-19
• 1.3.2 消毒副产物的种类与危害19-20
• 1.4 斑马鱼的研究进展20-22
• 1.4.1 斑马鱼的特点20
• 1.4.2 斑马鱼胚胎技术及其国内外研究进展20-22
• 1.5 论文的目的、研究内容和意义22-25
• 1.5.1 选题思路与目的22
• 1.5.2 研究内容22-24
• 1.5.3 技术路线24-25
• 2 再生水对斑马鱼胚胎毒性效应指标体系的建立25-35
• 2.1 材料与方法25-28
• 2.1.1 试验试剂与仪器25-26
• 2.1.2 试验水样26
• 2.1.3 试验生物26
• 2.1.4 试验方法26-27
• 2.1.5 数据统计27-28
• 2.2 结果与分析28-32
• 2.2.1 余氯对斑马鱼胚胎的影响28
• 2.2.2 再生水对斑马鱼胚胎的致死毒性效应28-29
• 2.2.3 再生水对斑马鱼胚胎的半致死毒性效应29-32
• 2.3 讨论32-35
• 3 两工艺典型工艺段出水消毒后对斑马鱼胚胎的毒性效应差异35-42
• 3.1 材料与方法35-37
• 3.1.1 试验试剂与仪器35
• 3.1.2 试验水样35-36
• 3.1.3 试验生物36
• 3.1.4 试验方法36
• 3.1.5 数据统计36-37
• 3.2 结果与分析37-40
• 3.2.1 两工艺典型工艺段出水消毒后对斑马鱼胚胎的致死毒性差异37
• 3.2.2 两工艺典型工艺段出水消毒后对斑马鱼胚胎的半致死毒性差异37-40
• 3.3 讨论40-42
• 4 基于斑马鱼胚胎毒性效应的污水再生处理工艺过程的差异42-52
• 4.1 材料与方法42-44
• 4.1.1 试验试剂与仪器42
• 4.1.2 试验水样42-43
• 4.1.3 试验生物43
• 4.1.4 试验方法43
• 4.1.5 数据统计43-44
• 4.2 结果与分析44-50
• 4.2.1 污水再生处理工艺过程对斑马鱼胚胎的致死毒性效应差异44-45
• 4.2.2 污水再生处理工艺过程对斑马鱼胚胎的半致死毒性效应差异45-50
• 4.3 讨论50-52
• 5 污水再生处理过程中腐殖酸类物质的变化及其与毒性效应的关系52-58
• 5.1 材料与方法52-54
• 5.1.1 试验试剂与仪器52
• 5.1.2 试验水样52-53
• 5.1.3 试验生物53
• 5.1.4 试验方法53-54
• 5.1.5 数据统计54
• 5.2 结果与分析54-57
• 5.2.1 各单元水样消毒前对斑马鱼胚胎的毒性效应54-55
• 5.2.2 腐殖酸类物质的变化及其与致死毒性效应的关系55-57
• 5.3 讨论57-58
• 6 结论58-60
• 参考文献60-64
• 致谢64

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