污水处理传统工艺与新工艺出水中有机提取物的遗传毒性研究-论文 6页

第43卷第2期卫生研究Vo1．43No．22014年3月JOURNALOFHYGIENERESEARCHMar．2014213文章编号：1000-8020(2014)02-0213-06·论著·污水处理传统工艺与新工艺出水中有机提取物的遗传毒性研究李博王志瑾曹军邢传宏崔留欣郑州大学公共卫生学院，郑州450001摘要：目的评价污水处理厂传统处理工艺和新技术处理工艺出水中有机提取物的遗传毒性，比较两种处理工艺对微量有机污染物的去除效果。方法采用树脂吸附固相萃取富集水样中的微量有机污染物，利用蚕豆根尖微核试验和人外周血淋巴细胞单细胞凝胶电泳试验检测水样中有机提取物的遗传毒性大小。结果在原水样中微量有机污染物浓缩100倍条件下，蚕豆根尖细胞微核率在各组间的差异具有显著性(F=42．526，P<0．001)，DMSO组和新技术出水组与阴性对照组的差异不具有显著性(P>0．05)，而与新技术出水组相比，二级出水和进水与其的差异具有显著性，二级出水和进水组之间差异也存在显著性(P<0．05)；各水样染毒人外周血淋巴细胞产生彗星的尾长和拖尾率在各组间均有差异(F值分别为243．535和148．623，P<0．O01)，进水、二级出水染毒人外周血淋巴细胞产生彗星的尾长和拖尾率均高于阴性对照组(P<0．01)，二级出水、三级出水染毒人外周血淋巴细胞产生彗星的尾长和拖尾率均低于进水(P<0．01)，三级出水产生彗星的拖尾率低于二级出水(P<0．01)。结论污水经处理后遗传毒性显著下降，但仍对环境具有潜在的危害；新技术对污水中微量有机污染物的去除效果明显好于传统技术。关键词：污水处理微量有机污染物遗传毒性蚕豆根尖微核单细胞凝胶电泳中图分类号：X703．1文献标志码：ATheinherenttoxicityoforganicextractsintheefluentstreatedbypresenttreatmentandthenewprocessLIBo，WANGZhijin，CAOJun，XINGChuanhong，CUILiuxinCollegeofPublicHealth，ZhengzhouUniversity，Zhengzhou450001，ChinaAbstract：ObjectiveEvaluatetheinherenttoxicityoforganicextractsintheefluentstreatedbypresenttreatmentandthenewprocessfindthescientificevidencesofthenewwastewatertreatmenttechniquetocomparetheremovalefficiencyoftraceorganicpollutants．MethodsTheSolidPhaseExtractionwasadoptedtoenrichthetraceorganicpollutantsinthewatersampleswithresinadsorbing，thendetectedtheinherenttoxicityofthembyusingViciabaroot—tipmicronucleustestandsinglecellgelelectropheorsistest．ResultsAfterconcentrated100times，theorganicextractsenrichedfromthewatersamplesshowedsomepositivereactions．Themicronuclearratesofroot—tipceilswereof基金项目：“十一五”国家水重大专项子课题(No．2009ZX07210—001-001)作者简介：李博，男，博士研究生，现单位：河南大学护理学院，研究方向：环境毒理学，E—mail：jzlibo1977@126．COB1郑州市污水净化公司2郑州大学水利与环境学院3通信作者：崔留欣，男，教授，博士生导师，研究方向：环境毒理学，E·mail：clx@ZZU．edu．en\n214卫生研究第43卷significantlydifferencebetweenallgroups(F=42．526，P<0．001)．Comparedwitheachother，thegroupofDMSOandthegroupofnewtechniquewerenotsignificantlydifferentfromthenegativecontrol(P>0．05)，butthegroupofsecondaryeffluentandthegroupofinfluentweresignificantlydifferentfromthenewtechnique(P<0．05)，atlast，therewassignificantdifferencebetweenthesecondaryeffluentandtheinfluent(P<0．05)．AfterexposedwithDMSOandtheorganicextracts，thelengthofcomettailsandthetailingratiowereobviouslydifferentbetweenallgroups(F：243．535and148．623correspodingly，P<0．001)．Comparedwithnegativecontrol，thelengthofcomettailsandthetailingratiooftheinfluentgroupandthesecondaryeffluentgroupweresignificantlydifferent(P<0．01)．Comparedwiththeinfluentgroup，thecomettaillengthofthesecondaryefluentgroupandthetertiaryefluentgroupwerebothshorter(P<0．O1)，andthetailingratiowerebothsmaller(P<0．叭)．Thetailingratioofthetertiaryeffluentgroupwassignificantlysmallerthanthesecondaryefluentgroup．ConclusionTheinherenttoxicityofurbansewageinZhengzhouwassignificantlydecreasedaftertreatedbutitstillpossessespotentialhazardtoenvironment．Andthetraceorganicpollutantsinwastewaterwereremovedbythenewtechniquemoreeficientlythanbythepresenttreatment．Keywords：wastewatertreatment，traceorganicpollutants，inherenttoxicity，singlecellgelelectropheorsis，Viciafabaroot—tipmicronucleus随着城市化进程的加快和工业的迅猛发展，要包括多点强化氧化沟处理集成技术和基于前置城市用水量和废水产生量不断增加，致使水资源磷回收的强化脱氮除磷集成技术，其出水级别相供需失衡矛盾愈显突出。为了节约有限的水资当于现有工艺的三级出水。本研究对污水处理厂源，满足人类不断增长的供水需求，城市污水深度传统氧化沟处理工艺出水和新技术出水中TOPs处理和尾水回用已经成为世界范围内应用性工程的遗传毒性进行了比较研究，对新技术对TOPs技术。。城市污水具有来源稳定，水量宏大等的去除作用做出评价并为其推广应用提供理论优点，进行科学处理后，是一个可以充分利用的城依据。市水资源。但大量的研究表明，城市污水成分复杂，含有许多有毒有害物质，如重金属、农药和塑1材料与方法化剂等，即使经过现代化污水处理工艺，在出水中1．1材料仍然可以检测到。有毒有害物质尤其是有机1．1．1主要仪器恒温鼓风干燥箱(DHG一物并不能有效地从污水处理系统中去除，并且会9145A型，上海一恒科技有限公司)，旋转蒸发仪对污水处理系统产生危害，这一问题将影响污水(RE一2000，上海亚荣生化仪器厂)，玻璃纤维滤膜回用的安全性。其中的微量有机污染物(trace(上海兴亚净化材料厂)，索氏提取器(上海亚荣organicpollutants，TOPs)更因其难挥发、难降解的生化仪器厂)，光学显微镜(CX21FS1，日本特性对环境的危害影响尤为深远。OLYMPUS公司)，BluePard隔水式恒温培养箱上述原因一定程度上限制了污水处理和尾水(上海一恒科技有限公司)，荧光显微镜(NIKON回用工程技术的推广应用。郑州市某污水处理厂ECLIPSE80i，日本Nikon公司)，低速自动平衡离目前采用处理工艺的是应用较为普遍的氧化沟处心机(LDZ5-2，北京医用离心机厂)，电泳仪理工艺，其出水达标后作为二级出水用于补充河(DYY4c，北京市六一仪器厂)，JD801图像分析道用水，或再经混凝、沉淀、过滤、消毒工艺排出三系统(1．0版，JSJEDA科技有限公司)级出水，三级出水主要作为城市景观用水和工业1．1．2材料XAD树脂(USASUPELCO)，松滋用水回用。为更有效地解决我国城市污水的处理青皮豆由华中师范大学生命科学学院提供，人外问题，一种新的城市污水深度处理及资源化集成周血淋巴细胞采自健康成年人外周血。技术(下简称“新技术”)得到研究开发并在郑州1．2水样采集与处理市某污水处理厂开展了中试示范工程。新技术主样品采集于郑州市某污水处理厂，取进水\n第2期李博，等．污水处理传统工艺与新工艺出水中有机提取物的遗传毒性研究21540L，二级出水、三级出水及新技术出水各200L，第1组，1mlDMSO加蒸馏水稀释至l0ml为第2每隔4h取一次，取24h混合水样，每次取水每种组，新技术出水为第3组，三级出水为第4组，二水样最多取5OL。为避免塑料仪器引起的干扰，级出水为第5组，进水为第6组，以200mg／L硝采样瓶选用配有玻璃塞的玻璃瓶，依次经铬酸洗酸铅溶液做阳性对照为第7组。每个待测水样及液、自来水和蒸馏水洗涤后烘干待用。样品采集对照组镜检3个根尖，每个根尖观察处于生长点后置于棕色玻璃瓶中，4~C以下避光保存，防止待的细胞1000个。测定其微核千分率(MCN％。)，测组分丢失。所有样品在7d之内完成前处理，并进行统计学处理。40d内完成检测分析。1．3实验方法McN％。=罴×t。。。％1．3．1微量有机污染物提取水样经玻璃纤维1．3．4人外周血淋巴细胞单细胞凝胶电泳人滤膜过滤后，以50ml／min的速率将水样经过树外周血淋巴细胞分离后制单细胞悬浮液，其中细脂柱(XAD，树脂经活化后以湿法装柱，树脂床层胞数目不易过高，应调节至约3．0x10个。每管高约的8～10mm，直径为10mm)，取下已过滤完加入0．9mlHanks液、0．1ml受试物，37℃水浴水样的树脂柱，用氮气吹干柱内水分，将树脂装入1h。3000r／min离心3min，弃上清，沉积细胞加索氏提取器，用正已烷丙酮混合液(1：1，)，提入2mlHanks液重悬待用。在预热的载玻片上铺取16h，得到吸附树脂洗脱液，无水Nas0干燥，质量分数为1％的正常熔点的琼脂糖(NMA)旋转蒸发仪蒸发至剩余少量油状液体，丙酮溶解，200l，放人4℃冰箱使其凝固。将质量分数冲洗两遍后定容，进水、二级出水、三级出水和深0．8％的低熔点的琼脂糖(LMA)和细胞悬液混合度净化技术出水分别定容于10、50、5O和50ml(体积比为5：3)，待第一层胶凝固后，取混合液丙酮。各取1ml丙酮容易进行GC—MS分析。其100l，铺第二层胶。盖上盖玻片，放入4℃冰箱20—30min。凝固后，铺质量分数为0．5％的低熔余溶液再用旋转蒸发仪蒸发至剩余少量油状液体，玉米油溶解，冲洗两遍后定容，4种水样提取点的琼脂糖(LMA)100Ixl，盖上盖玻片，放人4℃物分别定容于l0、50、50和50ml玉米油，冰箱冰箱20～30min。轻轻取下盖玻片，将其浸于新鲜配制的裂解液中放入4℃冰箱裂解2h。把玻保存。1．3．2蚕豆根尖微核实验将松滋青皮豆种子片放入电泳槽中，解螺旋20min，然后于电压浸入蒸馏水，25℃浸泡36～48h。待种子吸水膨20V，电流100mA下电泳20rain。取出玻片，浸人Tris缓冲液中，中和45min以上。玻片用20l胀后，选发育良好的种子，用湿纱布覆盖放置在培养皿内，25c【=催芽12～24h，至初生根露出2～4txg／L的溴乙锭染色1min，双蒸水冲洗后，于荧3mm时选取发育良好的种子继续催芽1～2d，待光显微镜下观察。初生根长到2～3cm，挑选根毛发育良好的种子各水样有机提取物稀释过程及分组设计同使用。每个处理组选取根长一致的种子5、6粒，上，阳性对照为终浓度0．1mg／L丝裂霉素c放入盛有被测物的培养皿中，使水样浸泡住根尖(MMC)。每张照片选择3个细胞分散均匀、细胞较多的视野拍照。即可，染毒6h，观察染毒后蚕豆根尖形态。将染结果评定：将照片利用JD801图像分析系统毒后种子恢复培养24h，切下根尖顶端1cm长的1．0版进行分析。在每片玻片的每个视野照片中幼根放人青霉素空瓶中，加卡诺氏固定液固定24h。固定好的幼根冲洗后用5mol／LHC1水解分别计数100个细胞中的拖尾细胞数，计算拖尾软化，然后在遮光的条件下加希夫试剂染色，用率，取3个视野的拖尾率的平均值为测定结果；测SO：洗涤液浸洗后将幼根放在载玻片上，用解剖量100个拖尾细胞的尾长，取均数为测定结果。针截下1mm左右的根尖，滴少许45％的乙酸溶本实验平行测定3次。1．4统计学分析液，用解剖针将根尖捣碎制片。先于显微镜低倍镜下，找到细胞分散均匀、膨大、分裂相较多的部采用SPSS12．0软件包处理所得数据，对于位，再转到高倍镜下观察。数值变量资料首先进行正态性检验和方差齐性取各水样的有机提取物各1ml溶于4ml检验，采用单因素方差分析比较各组数据，用DMSO中，从中取1mlDMSO溶液至l0m1容量LSD法进行组间均数的两两比较，取=0．05瓶，加蒸馏水定容，即1ml测试水样中所含有机为检验水准。物相当于100ml原水。以蒸馏水做阴性对照为\n\n\n218卫生研究第43卷验更灵敏，但两者不可相互替代。蚕豆根尖微核Environ，2009，407：4157-4167．试验可检测染色体水平的损伤，而单细胞凝胶电[6]崔芳，袁博．再生水中微量有机污染物去除的研究进展[J]．工业水处理，2012，32(8)：9-14．泳试验检测的是DNA链的断裂，包括可修复的[7]林兴桃，陈明，王小逸，等．污水处理厂中邻苯二DNA链断裂和易损伤位点，这两者结合使用，在甲酸酯类环境激素分析【J]．环境科学与技术，研究化学物质的致突变性和致突变机理中是值得2004，27(6)：79-81．推荐的¨。[8]QINJ，WAIMN，TAOG，eta1．Membranebioreactorstudyforreclamationofmixedsewage参考文献mostlyfromindustrialsources[J]．SeparPurificat[1]WADE—MILLERG．IntegratedconceptsinwaterTechnol，2007，53：296—300．reuse：managingglobalwaterneeds[J]．[9]SANCHEZ—AVILAJ，TAULERR，LACORTES．Desalination，2006，187：65—75．OrganicmicropollutantsincoastalwatersfromNW[2]BIXIOD，THOEYEC，DEKONINGJ，eta1．MediteraneanSea：sourcesdistributionandpotentialWastewaterreuseinEurope[J]．Desalination，2006，risk[J]．EnvironInt，2012，46：50—62．187：89—101．国家环境保护总局．水和废水监测分析方法[G]．[10][3]GUOJ，SHENGF，WANGBG，eta1．Effluent北京：中国环境科学出版社，2002：737—740，organicmatterinBeijing’SWWTPs：characterization769-772．andcomparison[R]．Proceedingsofthe2011刘树深，刘芳，刘海玲．20种水溶性有机溶剂对发InternationalConferenceonRemoteSensing，光菌的毒性效应[J]．中国环境科学，2007，3：EnvironmentandTransportationEngineering(RSETE371—376．2011)．2011：4000-4003．[12]董玉瑛，雷炳莉，马静，等．助溶剂对发光菌生物[4]SINGHSP，AZUAA，CHAUDHARYA，eta1．毒性测试的影响[J]．化工学报，2006，3：Occurrenceanddistributionofsteroids，hormones636-639．andselectedpharmaceuticalsinSouthFloridacoastal[13]CELIKA，EKED，EKINCISY，eta1．Theenvironments【J]．Ecotoxicology，2010，19：338—350．protectiveroleofcurcuminonperfluorooctane[5]SANCHEZ—AVILAJ，BONETJ，VELASCOG，etsulfonate—inducedgenotoxicity：Singlecellgela1．Determinationandoccurrenceofphthalates，electrophoresisandmicronucleustest[J]．Foodalkylphenols，bisphenolA，PBDEs，PCBsandPAHsChemToxicol，2013，53：249—255．inanindustrialsewagegriddischargingtoa收稿日期：2013—05—08MunicipalWastewaterTreatmentPlant[J]．SciTotal(上接第212页)[7]GOVORKOVAEA，MURTIG，MEIGNIERB，eta1．[5]ITOHY，SHINYAK，KISOM，eta1．InvitroandinAfricangreenmonkeykidney(Vero)ceilsprovideanvivocharacterizationofnewswineoriginH1N1ahermativehostcellsystemforinfluenzaAandBinfluenzaviruses[J]．Nature，2009，460：1021—1025．virus[J]．Virologly，1996，70(8)：5519-5525．[6]王玉国，洪小栩，何丽芳，等．2009甲型HlN1疫苗[8]冯婷，殷仲伟，李晋蓉，等．流感病毒H1N1在株与普通季节性H1N1疫苗株在呼吸道细胞中感MDCK细胞的培养及纯化条件的优化[J]．中国病染效率的比较[J]．基础医学与临床，2012，32(6)：原生物学杂志，2012，7(7)：493-496．613-6】7．收稿日期：2013—07—12