垃圾渗滤液与再生水生物毒性的体外检测方法应用

本文总结了近年来在垃圾渗滤液和再生水生物毒性检测方面的主要体外试验模型和检测方法,并整理了这些模型和方法在生物毒性评价中的应用.目前常用的体外试验模型包括人源细胞系、其他哺乳动物细胞以及微生物细胞,相比较而言,人源细胞系在检测结果外推至人体时具有更强的说服力,因而其应用最为广泛.体外检测方法可概括为细胞毒性、遗传毒性和内分泌干扰效应检测三个方面,其中内分泌干扰效应的研究较多集中于雌激素效应.最后,本文提出开发三维体外细胞模型、体外试验与化学分析相结合、全面分析内分泌干扰效应和建立成组体外试验体系是渗滤液和再生水生物毒性检测方法的发展方向.     

生物毒性检测在水质安全评价中的应用

水质安全不仅关乎生态系统的健康,更关乎人类的生存与发展.借助水质标准浓度限值的传统方法评价水质安全存在一定不足,生物毒性测试能直观反映水体中所有共存污染物的综合毒性特征,已逐渐发展成为水质安全评价的重要补充.在大量文献资料调研、整理的基础上,首先从污染物的生物效应出发,总结了常用的致死毒性、遗传毒性、内分泌干扰性等效应的生物毒性测试方法;其次,讨论了水质毒性评价中常用的生物毒性测试方法和相应的毒性评价指标;最后,归纳总结了基于生物毒性测试的水质安全评价方法,包括潜在毒性法、毒性单位分级评价法、潜在生态毒性效应指数法、基于成组生物毒性测试的水质安全评价等,并讨论了各种方法的优缺点.本文既系统梳理了毒性测试在水质安全评价领域的研究进展,也为该领域后续的发展奠定了基础.     

用成组生物效应标记方法定量评价饮用水健康风险

饮用水安全性密切关系着民众的健康,因此相关的水质评价方法也日益受到关注.国家标准中规定的水质分析主要采用化学分析的方法,但该方法不能提供未知污染物的浓度及其所引起的健康影响,而生物效应标记测试则能弥补这一方面的不足.本研究应用一组生物效应标记方法评价自来水水质,包括利用SOS/umu测试评价遗传毒性,利用重组基因酵母测试评价类雌激素效应,利用鼠肝癌细胞(H4IIE)EROD诱导测试评价芳烃(Ah)受体效应或类二噁英物质总体水平,同时对这些生物毒性引起的健康风险进行了定量评价.用上述方法评价了北方某市9个水厂不同季节原水和出水水质.分析结果表明,该市主要自来水厂原水和出水中的直接和间接遗传毒性物质、类雌激素效应物质和芳烃受体效应物质浓度水平总体较低,风险在可接受水平;从处理效率来看,水厂现有工艺对类雌激素物质有很好的去除效果,而对于Ah受体效应类物质由于其总体浓度偏低而去除效果不很明显,少数水厂处理后由于消毒副产物的产生等原因,遗传毒性略有升高.曲此可见,应用生物效应标记方法能够对水厂的水源污染和水厂处理效果做出综合评价,该方法可以作为饮用水安全性评价的重要补充手段.     

利用成组生物测试评估不同深度处理工艺出水的安全性

针对北京北小河污水处理厂出水经深度处理后回用于奥运公园的生态安全性 ,用成组生物毒性测试方法比较了不同深度处理工艺对导致急性毒性的物质、内分泌干扰物质和Ah受体效应物质的去除效果 .结果表明 :城市污水厂出水中含有急性毒性、内分泌干扰和Ah受体效应毒性特征的污染物 ,超滤和活性炭对不同类型物质均有较好的去除效果 .活性炭吸附能基本有效去除具有急性毒性污染物 ,对Ah受体特征物质的去除率达到了98% ;超滤对非极性、具有急性毒性特征的物质和极性的类雌激素物质去除效果最好 ,经超滤处理后的出水非极性组分细胞存活率达100% ,极性组分雌激素当量由0.13pmol·L^-1下降到0.04 pmol·L^-1.微滤和反渗透工艺不能有效去除有毒有机污染物 .进行生物毒性测试时 ,不同组分之间可能存在相互作用 ,需要采用样品分级方法 .     

排水综合评价中的生物毒性测试技术

随着工业化和城市化的发展,工业废水和城市污水成为环境水体的主要污染源. 发达国家在实施基于BAT(the best applicable technology,最佳可行技术)的排放政策后,针对成分复杂的有毒排放废水,以排水生物毒性测试为基础,分别建立了WET(whole effluent toxicity,排水综合毒性)评价技术体系,将生态毒理学测试和毒性指标应用于排放废水的管理. 各国和区域组织选用的排放废水生物毒性测试方法存在较大差异: 美国、加拿大和澳大利亚国土面积大、气候类型复杂、生物物种差异大,开发了许多本土生物的毒性测试方法;德国、OSPAR(欧洲大陆国家组织《保护东北大西洋海洋环境公约》15国)和COHIBA(波罗的海有害物质控制项目8国)则重视开发标准受试生物的测试方法,并且开发了遗传毒性和内分泌干扰性等新型测试方法,便于不同国家采用统一测试方法和排放限值;英国和新西兰是岛国,河流较短,更加关注海岸带生态系统. 我国从20世纪80年代开始开展排水生物毒性测试技术研究,相关测试标准门类和数量不足,应充分借鉴发达国家的经验,分步、分区建立排水综合毒性测试标准体系.      

内分泌干扰物测试技术和评估体系

内分泌干扰物是近年来被学术界和国际社会高度关注的一大类污染物,对生态安全和人体健康存在已知的和潜在的危害.本研究介绍了目前国际公认的内分泌干扰物测试方法,主要涉及雌激素、雄激素和甲状腺通路的干扰活性测试;在分析不同级别方法的特点和局限性的基础上,指出内分泌干扰活性检测和不良效应评估不能很好关联是鉴别内分泌干扰物的技术瓶颈;进一步梳理了欧盟、美国等发达国家测试和评估内分泌干扰物的方案或策略,并由此比较了各自的特点和共性;在此基础上,分析了我国内分泌干扰物研究现状及存在的问题,并就我国构建内分泌干扰物测试和评估体系提出几点建议.     

制革废水和印染废水的综合毒性评估及鉴别

研究采用成组生物毒性试验(发光菌急性毒性、斑马鱼幼鱼急性毒性,斑马鱼胚胎发育毒性和小球藻急性毒性),结合理化指标,通过毒性单位、平均毒性(average toxicity,Av Tx)、毒性指数(toxic print,Tx Pr)、最敏感的测试(most sensitive test,MST)和潜在毒性效应指数(potential ecotoxic effects probe,PEEP)对不同工艺阶段印染及制革废水进行毒性削减评估.结果表明PEEP能兼顾废水排放量与毒性效应,更为客观地表征了废水综合毒性,PEEP评价结果显示制革废水和印染废水的毒性削减率分别达到36.8%和23.2%.最后,以发光菌作为受试生物,采用毒性鉴别评估(toxicity identification evaluation,TIE)技术,对印染废水进行毒性鉴别.结果表明,印染废水中主要的致毒物质为非极性有机污染,其次为可滤性化合物,然后是重金属、氧化性物质以及挥发性物质.     

饮用水水源及水厂内分泌干扰物污染分析

对国内的饮用水水源地内分泌干扰物污染现状进行总结,发现我国饮用水水源地很多地区都存在着内分泌干扰物的污染,由于地域的不同,污染物的种类存在差异,但有机氯农药和多氯联苯类化合物的污染尤为严重。同时对水源地内分泌干扰物的种类、来源及生物学效应进行综述,并对内分泌干扰物的毒性作用机制进行了归纳,发现不同来源的内分泌干扰物,毒性作用机制不同,且一种内分泌干扰物可能同时存在多种作用机制。     

天津典型河流沉积物潜在毒性的离体生物效应评价

采用成组离体生物效应标记方法,包括鼠肝癌细胞H4IIE 测试、双杂交酵母测试和SOS/umu 测试,对天津地区的北塘排污河、永定新河和大沽排污河沉积物样品进行潜在的生物毒性筛选和评价.结果表明,3 条河流沉积物中芳烃受体效应以2,3,7,8-四氯代二毒性当量(TEQ)表示为19~1227ng/kg;类雌激素效应以17β-雌二醇当量表示为40~6203ng/kg;直接、间接遗传毒性以诱导率表示分别为1.1~3.7 和1.0~2.2.与国内外相关研究比较发现,3 条河流均存在芳烃受体活性物质、类雌激素物质和遗传毒性类物质相当水平的累积,重点污染河段为北塘排污河出口闸、永定新河的唐津高速路桥河段、大沽排污河的巨葛庄和唐港桥2 个河段.同时,永定新河的上游和北塘排污河的上游分别存在较高的芳烃受体效应和类雌激素效应.     

基于A2/O处理工艺的生活污水的成组生物毒性评价

为了更加准确评估城市生活污水的综合生物毒性以及处理工艺对污水毒性的削减状况,本研究通过发光菌急性毒性、遗传毒性、雌激素活性检测方法对A~2/O工艺处理前后污水的毒性进行评价,同时通过斑马鱼暴露实验分析污水和回用水对水生生物内分泌干扰效应的作用模式.结果表明,污水厂进水具有较强的急性毒性、遗传毒性以及雌激素活性,水质较差.经二级生物处理后,上述毒性显著性降低,污水厂出水水质提高.但污水出水雌二醇当量为1.89 ng·L-1,仍可能会对受纳水体的水生生物产生潜在危害.浓缩2.5倍的水样导致雄性斑马鱼肝脏的卵黄原蛋白基因(vtg1)和雌激素受体基因(esr1)的表达水平显著上升,由此可以得出污水可通过干扰目的基因的表达来调控水生生物的内分泌活动.而esr1基因在肝脏的表达被抑制说明污水可能具有抗雌激素作用,同时反映进行生物毒性效应分析时应从多个组织或器官考虑,以获得比较全面的信息.     

复合菌群生物强化削减NPEO内分泌干扰毒性的试验研究

印染废水中的壬基酚聚氧乙烯醚(nonylphnol polyethylene ether, NPEO)在生化处理过程中会产生雌激素活性更强的壬基酚(NP)等中间产物,导致处理后印染废水内分泌干扰毒性升高.为探索以NPEO和NP为降解靶点进行菌群生物强化脱毒的可行性,分别以NPEO和NP驯化富集印染活性污泥,并将得到的降解菌群以单独和组合投加方式进行生物强化试验,考察强化控毒效果.结果表明：(1)NPEO降解菌群(NPEB)和NP降解菌群(NPB)中的优势菌均为Proteobacteria,二者对10 mg/L NPEO和NP的48 h去除率均高于98%.(2)单独或组合投加5 mg/L的NPEB和NPB至混合液悬浮固体浓度(MLSS)为500 mg/L的活性污泥体系,均能显著提升活性污泥对不同浓度(10和1 mg/L) NPEO的降解性能,大幅缩短NPEO降解过程中雌激素活性的变化周期,并使体系的雌激素活性维持在较低水平.(3)当降解体系中加入1 000 mg/L葡萄糖作为额外碳源时,NPB的强化性能被完全抑制,而NPEB在降解性能受抑的情况下仍能增强活性污泥的NPEO降解速率并缩短控...     

石化废水生物毒性监测与评价研究

应用蚕豆微核试验、发光细菌急性毒性试验、鱼类急性毒性试验单项指标及生物综合毒性PEEP（潜在的毒性效应指标）对石化行业5家企业、13个排放口废水的生物毒性和企业污水处理装置进行监测与评价。结果表明,受试企业污水处理装置设计合理,但总排PEEP指标均未达到排放标准。     

Characterisation of acute toxicity, genotoxicity and oxidative stress posed by textile effluent on zebrafish

Textile industries are important sources of toxic discharges and contribute enormously to water deterioration, while little attention has been paid to the toxicity of textile effluents in discharge regulation. Bioassays with zebrafish were employed to evaluate the toxicity of wastewater samples collected from different stages at a textile factory and sewage treatment plants (STPs). Physico-chemical parameters, acute toxicity, genotoxicity and oxidative stress biomarkers were analyzed. The wastewater samples from bleaching, rinsing and soaping of the textile factory exhibited high acute toxicity and genotoxicity. The coexisting components of dye compounds, as assistants and oxidants, seemed to cause some effect on the toxic response. After treatment employing the anoxic-oxic (A/O) process in STPs, the color and the chemical oxygen demand (COD) were reduced by 40% and 84%, respectively, falling within the criteria of the Chinese Sewage Discharge Standard. In contrast, increases in acute toxicity and genotoxicity were observed in the anaerobic tank, indicating the formation of toxic intermediates. The genotoxicity of the effluent of the STP was not significantly different from that of the influent, suggesting the wastewater treatment processes were not effective in removing the genotoxicity of the dye wastewater. Results indicated that the effluent contains pro-oxidants since the activities of glutathione (GSH), malondialdehyde (MDA), and total anti-oxidation capacity (T-AOC) were all elevated. In addition, decreases in superoxide dismutase (SOD) and glutathione-S transferase (GST) activities observed can be interpreted as a cytotoxicity sign due to an over-production of reactive oxygen species (ROS). The results of the present study suggest that the STPs were not capable of reducing the toxicity of wastewater sufficiently. Further treatment is needed to remove the potential risks posed by textile effluent to ecosystems and human health, and employing a toxicity index is necessary for discharge regulation.     

内分泌扰乱化学品活性筛选和测试方法

对近年来对内分泌扰乱化学品(EDCs)的筛选和测试方法进行了述评。目前倾向于采用包括与激素受体结合的亲和力测试、体外和活体测试在内的层式检测法对EDCs的活性进行筛选和测试,并评价人体和野生动物内分泌扰乱的性质、可能性和剂量-反应关系。目前也致力于EDCs的结构-效应关系特别是定量关系的研究,旨在提供一种简便低廉的筛选方法。总的说来,稳定可靠的标准化筛选和检测方法的建立仍待努力。      

常州市典型工业废水综合急性毒性评估

以不同营养级别的藻(生产者)、溞(消费者)和发光细菌(分解者)为指示生物,在发光细菌急性毒性、大型溞急性毒性和叶绿素荧光急性毒性实验这三者的基础上,采用毒性分级体系(toxicity classification system)对常州市六种典型企业原水和处理出水的综合急性毒性进行了评估及比较。结果表明,六种典型企业原水都具有明显的急性毒性,电镀厂、食品厂和综合污水处理厂的处理出水基本无毒,毒性削减明显,但化工厂、印染厂和电子厂处理出水具有较高的急性毒性,而理化指标监测结果表明这六种处理出水可以直接排放。废水综合急性毒性大小和理化指标结果没有必然联系,应进一步完善理化监测指标,强制性增加生物毒性指标的监测。     

AOX漂白废水对黑鲷鱼卵及仔鱼的毒性效应

用含AOX的造纸漂白废水对人工养殖的黑鲷鱼卵和早期仔鱼进行了毒性实验.结果表明:对于AOX漂白废水的毒性,黑鲷鱼卵胚胎阶段比早期仔鱼阶段更为敏感.高浓度的AOX漂白废水对鱼卵孵化产生一定的抑制作用,对仔鱼产生尾部畸形和致死现象,鱼卵孵化的EC50和95%置信区间分别为0.018和0～0.087 mL/mL;仔鱼72 h LC50和96h LC50分别为0.557和0.774 mL/mL,72 h的LOEC和NOEC分别为0.032和0.001 mL/mL,96 h的LOEC和NOEC分别为0.003和0.001 mL/mL.表明仔鱼对AOX漂白废水的毒性敏感性随着时间的推移而逐渐减弱.      

Toxicity assessment for chlorpyrifos-contaminated soil with three di erent earthworm test methods

Earthworm toxicity tests are useful tools for terrestrial risk assessment but require a hierarchy of test designs that differ in effect levels （behavior, sublethal, lethal）. In this study, the toxicity of chlorpyrifos contaminated soil on earthworms was assessed. In addition to the acute and chronic tests, an avoidance response test was applied. Earthworms were exposed to sublethal and lethal concentration of chlorpyrifos, and evaluated for acute toxicity, growth, fecundity and avoidance response after a certain exposure period. The test methods covered all important ecological relevant endpoints （acute, chronic, behavioral）. Concentration of 78.91 mg/kg, chlorpyrifos caused significant toxic effects in all test methods, but at lower test concentrations, only significant chronic toxic effects could be observed. In present study, chlorpyrifos had adverse effect on growth and fecundity in earthworm exposed to 5 mg/kg chlorpyrifos after eight weeks. The avoidance response test, however, showed significant repellent effects at concentration of 40 mg/kg chlorpyrifos. For chlorpyrifos, concentration affecting avoidance response was far greater than growth and fecundity, it seemed likely that earthworms were not able to escape from pesticide-contaminated soil into the clean soil in field and hence were exposed continuously to elevated concentrations of pesticides.     

Toxicity assessing for chlorpyrifos-contaminated soil with three different earthworm test methods

Earthworm toxicity tests are useful tools for terrestrial risk assessment but require a hierarchy of test designs that differ in effect levels (behavior, sublethal, lethal). In this study, the toxicity of chlorpyrifos contaminated soil on earthworms was assessed. In addition to the acute and chronic tests, an avoidance response test was applied. Earthworms were exposed to sublethal and lethal concentration of chlorpyrifos, and evaluated for acute toxicity, growth, fecundity and avoidance response after a certain exposure period. The test methods covered all important ecological relevant endpoints (acute, chronic, behavioral). Concentration of 78.91 mg/kg, chlorpyrifos caused significant toxic effects in all test methods, but at lower test concentrations, only significant chronic toxic effects could be observed. In the present study, chlorpyrifos had adverse effect on growth and fecundity in earthworm exposed to 5 mg/kg chlorpyrifos after eight weeks. The avoidance response test, however, showed significant repellent effects concentration of 40 mg/kg chlorpyrifos. For chlorpyrifos, concentration affecting avoidance response was far greater than growth and fecundity, it seemed likely that earthworms were not able to escape from pesticide-contaminated soil into the clean soil in field and hence were exposed continuously to elevated concentrations of pesticides.