利用化学分析和生物毒性监测方法综合评价污水污泥环境影响的研究

利用化学分析和发光细菌生物毒性联合检测方法评价了上海地区7处污水处理厂污水污泥(分别用S1～S7表示)中主要污染物水平和毒性大小.结果表明,污水污泥样品S5和S7的重金属超过CJ/T 309-2009《城镇污水处理厂污泥处置农用泥质》标准和全国平均水平,主要超标重金属为Cd、Hg和Cu;污水污泥中多氯联苯、有机氯农药和二(噁)英类含量与组成则处于安全水平;样点S1～S6的多环芳烃(PAHs)平均含量低于CJ/T 309-2009中A级标准与欧盟和美国关于污水污泥的土地倾倒标准,但样点S7的w(ΣPAHs)达到34.61 mg·kg-1,超过CJ/T 309-2009最高允许限值的6倍.污水污泥浸出液化学分析结果表明,PAHs和重金属含量低于GB 5085.3-2007《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》和欧盟EN 12457.2-2002 《废弃物表征浸出颗粒废弃物和污泥浸出一致性试验》标准,但所有样点的溶解性总有机碳均超过欧盟EN 12457.2-2002标准.发光细菌综合生物毒性结果表明:样点S3的综合毒性最高,S1、S6和S7次之,S2、S4和S5较低,以生活污水为主要来源的污水污泥的综合生物毒性较高.该结果可为污水污泥的后续处理和处置提供基础数据.     

城市污水厂污泥倾倒对海洋生物的毒性研究

以广州市和佛山市的5个城市污水处理厂的污泥为实验对象,选取费氏弧菌、蒙古裸腹溞、卤虫、裸项栉鰕虎鱼仔鱼4种不同营养级的海洋生物为受试对象,结合化学分析方法,研究广州区域周边污水污泥浸出液的生物毒性效应。结果显示各污水污泥浸出液的毒性均较大,且浸出液的Cu污染浓度较高;广州市污水污泥对4种受试生物的毒性效应要高于佛山市。从污泥毒性对受试生物的选择性方面分析,发现卤虫筛分能力强且灵敏度高,而费氏弧菌则相关性好且方法简捷。研究结果为反映城市污泥的生物毒性强度和选择合适毒性评价受试生物提供基础数据。     

长江三角洲地区城市污泥的综合生物毒性研究

运用发光细菌法对我国长江三角洲地区16个城市中54个污泥样品的综合急性生物毒性进行了测定，并以毒性较为稳定的HgCl2作为参比毒物，以发光细菌抑光率、相当标准毒物HgCl2质量浓度及百分数等级比较法毒性划分标准评价城市污泥的毒性。结果表明，供试的不需稀释测定毒性的城市污泥中，有13个是剧毒的，占样品总数30．95％；需稀释测定毒性的城市污泥中，毒性等级为Ⅰ级的8个，占样品总数66．67％。长江三角洲地区城市污泥大部分有较高的综合急性生物毒性，这与含多种高量的有毒重金属有关。城市污泥对发光细菌毒性的大小与城市污泥来源、污水处理工艺及污泥类型等因素有关。上海地区的污泥毒性大于江苏和浙江地区；42个毒性较小的污泥中，大部分氧化沟处理的城市污泥的毒性要大于A^2／O（厌氧-缺氧／好氧）处理的，12个毒性较大的污泥中处理工艺多为活性污泥处理与A^2／O处理；大部分以生活污水和混流污水为主的城市污泥毒性要高于以工业污水为主的城市污泥。     

滏阳河河流水体中重金属污染特征及其对青海弧菌和斜生栅藻的毒性效应

为调查滏阳河水系的重金属污染状况,研究河流重金属污染对水生生物的毒性,根据河流结构、水文条件、排污口分布并考虑空间分布的均匀性,选取66个采样位点,采集河水及对应的表层沉积物样品,分析了样品中的重金属含量。用斜生栅藻和青海弧菌Q67作为模式生物,根据滏阳河水重金属污染较严重的邯郸近郊2号采样点采集水样的重金属含量配制系列重金属浓度的模拟河水进行重金属污染河水的生态毒性测试。结果表明,在全部66个采样点中,29个采样点河水重金属含量超过国家地表水III类水体重金属含量标准,主要污染元素是Hg、Pb、Cr、Zn。几乎所有采样点河水Mn和Fe含量都大大高于国家集中式生活饮用水地表水源地补充项目规定的标准限值。根据2号采样点河水样品中的重金属含量配成的模拟河水对青海弧菌Q67的EC_(50)值为6.65%,为毒性极强的污染物。模拟河水样品对斜生栅藻的抑制作用较小,在实验的最高浓度下(1 000倍河水重金属含量)暴露4 d尚未引起半数藻细胞死亡。随河水重金属浓度上升,斜生栅藻超氧化物歧化酶(SOD)活性总体上呈现先升高后降低的趋势,丙二醛(MDA)含量变化则与此相反,反映河水重金属污染可引起藻细胞的氧化损伤。叶绿素a和b含量则随暴露浓度的提高逐渐降低。在重金属浓度达到2号采样点河水的10%时,斜生栅藻叶绿素a含量已有显著降低,MDA含量显著升高,海河流域重金属污染对生态系统的影响应予以重视。河水发光菌Q67的生长抑制率、斜生栅藻的叶绿素a和MDA含量可以作为评估河流重金属污染生态危害的指标。     

赤潮生物伊姆裸甲藻(Gymnodinium impudicum)毒性和温度适应初步研究

2021年8月26日,我国广东省海门湾海域暴发了一起裸甲藻赤潮,现场藻细胞密度达3.39×10³ cells·mL^-1.本文对该次赤潮肇事种进行了形态学与系统发育学分析,对现场赤潮水样进行了海洋青鳉鱼(Oryzias melastigma) 48 h急性生物毒性分析,对赤潮藻纯培养细胞进行了卤虫(Artemia salina)48 h急性生物毒性分析、溶血活性测定以及最佳生长温度研究.结果表明,此次赤潮肇事种为伊姆裸甲藻(Gymnodinium impudicum).急性生物毒性实验结果表明,赤潮海水对海洋青鳉鱼无明显致死效应,海洋青鳉鱼48 h内游动正常,无异常反应.该藻纯培养藻种对卤虫具有一定的致死效应,藻密度4.32×10³ cells·mL^-1时,48 h卤虫死亡率为35%.溶血活性检测结果表明,该藻溶血活性较低,藻细胞密度为3.66×10³ cells·mL^-1时,溶血活性百分数为26.7%.实验室纯培养下,该藻对温度适应性较强,在20℃、25℃...     

滏阳河河流水体中重金属污染特征及其对青海弧菌和斜生栅藻的毒性效应

为调查滏阳河水系的重金属污染状况，研究河流重金属污染对水生生物的毒性，根据河流结构、水文条件、排污口分布并考虑空间分布的均匀性，选取66个采样位点，采集河水及对应的表层沉积物样品，分析了样品中的重金属含量。用斜生栅藻和青海弧菌Q67作为模式生物，根据滏阳河水重金属污染较严重的邯郸近郊2号采样点采集水样的重金属含量配制系列重金属浓度的模拟河水进行重金属污染河水的生态毒性测试。结果表明，在全部66个采样点中，29个采样点河水重金属含量超过国家地表水III类水体重金属含量标准，主要污染元素是Hg、Pb、Cr、Zn。几乎所有采样点河水Mn和Fe含量都大大高于国家集中式生活饮用水地表水源地补充项目规定的标准限值。根据2号采样点河水样品中的重金属含量配成的模拟河水对青海弧菌Q67的EC₅₀值为6.65%，为毒性极强的污染物。模拟河水样品对斜生栅藻的抑制作用较小，在实验的最高浓度下(1000倍河水重金属含量)暴露4 d尚未引起半数藻细胞死亡。随河水重金属浓度上升，斜生栅藻超氧化物歧化酶(SOD)活性总体上呈现先升高后降低的趋势，丙二醛(MDA)含量变化则与此相反，反映河水重金属污染可引起藻细胞的氧化损伤。叶绿素a和b含量则随暴露浓度的提高逐渐降低。在重金属浓度达到2号采样点河水的10%时，斜生栅藻叶绿素a含量已有显著降低，MDA含量显著升高，海河流域重金属污染对生态系统的影响应予以重视。河水发光菌Q67的生长抑制率、斜生栅藻的叶绿素a和MDA含量可以作为评估河流重金属污染生态危害的指标。     

废弃农药厂污染场地土壤浸出液的急性毒性和遗传毒性筛查

污染土地再开发是城市土地可持续利用的关键。为进行废弃农药厂的生态风险评价,采集常州市某废弃农药厂污染场地6个不同区域的土壤样品(编号为S1、S2、S3、S4、S5和S6),选取发光细菌、大型溞和蚕豆根尖细胞为试验生物,运用成组生物毒性试验对6个土壤样品的浸出液进行生物毒性检测。结果表明:6个土壤样品的浸出液都具有急性毒性和遗传毒性;发光菌和大型溞急性毒性试验表明,S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S6的土壤浸出液毒性最低;蚕豆根尖微核遗传毒性试验表明S3和S5的土壤浸出液毒性最高,S4和S6的土壤浸出液毒性最低。蚕豆根尖微核遗传毒性试验结果与发光菌和大型溞急性毒性效应基本相同,表明成组生物毒性测试法可以用于污染土壤浸出液的毒性评价。污染物质和毒性检测结果的相关性分析结果表明,土壤中所含污染物种类和浓度已经对土壤毒性效应产生影响,结合化学分析与生物毒性检测可为污染场地进行综合评价与风险评估提供依据。     

城市污泥好氧堆肥过程中重金属的形态转化

城市污泥是一种富含作物生长需要的多种养分的生物固体废弃物,但重金属问题又成为影响污泥农用的关键因素,而重金属的生物活性、迁移性及毒性不仅取决于总量,很大程度上取决于其存在的形态.该实验通过调节城市污泥的水分和C/N比,利用笔者所在课题组自行开发的好氧堆肥反应器进行城市污泥堆肥处理,经过为期20 d的好氧堆肥处理,研究堆肥前后污泥中的重金属总量和化学形态的变化.实验结果表明:堆肥处理由于添加能源调理剂等,使堆肥产品中的重金属含量低于原污泥,符合了农用污泥污染物控制标准;同时堆肥也改变了重金属的化学形态,降低了剧毒性的Cd的生物有效性.对污泥及堆肥的重金属形态研究发现:大部分重金属主要以残渣态形式存在,生物毒性很小,农用时的重金属污染度也很低.     

长江口南支沉积物对卤虫的毒性效应研究

以Ⅱ-Ⅲ龄卤虫幼体（Artemia salina）为受试生物,开展生物检测试验,研究长江口南支沉积物的毒性效应。生物检测结果表明长江口南支部分站位的沉积物对卤虫幼体已产生毒性效应,其中,2、5、8三站沉积物对卤虫体长和体内SOD酶活性具有显著影响（p〈0.05）,1号和2号站沉积物对卤虫体内LDH活性有显著影响（p〈0.05）。对多个毒性效应指标运用因子分析法得到长江口南支各站因子得分F,F值大小可表征各站沉积物对卤虫综合毒性的强弱,各站F值排序为：2号（-1.59）〈5号（-0.76）〈8号（-0.42）〈1号（0.06）〈6号（0.62）〈7号（0.78）〈3号（1.31）,2号站沉积物毒性最强,3号站毒性最弱。经逐步回归分析,因子得分F与沉积物中Cu、Cd含量具有显著相关关系（R=0.91,p〈0.05）,表明长江口南支沉积物中Cu和Cd是对卤虫产生毒性效应的关键污染物。     

污水处理厂暴露模型参数及对化学品归趋的影响

污水处理厂(STP)暴露预测模型是评估化学品环境归趋的重要手段。调研和实际测定了中国典型污水处理厂的处理工艺、污水特征及环境条件等参数,结果显示,中国STP进水的生化需氧量(BOD5)和悬浮颗粒浓度(SS)普遍低于欧盟。应用欧盟Simple Treat模型,比较了2,6-二叔丁基苯酚、2,4-二叔戊基苯酚和1-萘酚3种化学品在中国和欧盟场景参数下的归趋差异。结果显示,中国场景参数下3种化学品进入污泥的比例较低,向水体中排放比例较高,水环境风险较大。模型灵敏度分析结果表明,进水BOD5、进水SS、活性污泥有机碳含量和环境温度是影响化学品环境归趋的主要因素。     

不同来源重金属污染的土壤对水稻的影响

采用人工污染土壤、尾矿砂、污泥等不同载体的污染源来模拟土壤污染 ,研究其对水稻生长、吸收养分和吸收重金属的影响。结果表明 ,不同污染载体对水稻生长的影响不同 ,其影响的大小顺序为人工污染土壤 >尾矿砂 >污泥 >尾矿砂 +污泥。不同污染载体对水稻吸收重金属的影响亦不同 ,以纯化学试剂的形式添加到土壤中的重金属最易被提取出来 ,植物从中吸收的Cu、Zn、Pb、Cd最多 ,而从以污泥为污染载体的土壤中吸收的Zn、Pb、Cd最少。研究表明 ,用添加纯化学试剂的方法来模拟污染土壤对生态与环境的影响是可行的 ,确定土壤负载容量是安全的 ,因为在实验条件下它对供试植物的影响最明显     

化学方法降低城市污泥的重金属含量及其前景分析

城市污泥含有丰富的氛、磷、河和有机质,农用前景广阔。但其中重金属含量常超标而受到限制。利用化学试剂如酸、有机物、表面活性剂等与污泥中的重金属发生作用,形成溶解性的金属离子或金属－试剂络合物,再通过淋滤．可以剔除污泥中大量的重金属,使其降低到符合农用标准。本文介绍了化学方法去除污泥事金属的原理和效果,分析了影响因素,包括重金属种类、污泥特性、操作方法、剔除时间等。并对该法的应用前景进行了讨论。     

6种重金属对3种海水养殖生物的急性毒性效应

以主要海水养殖动物菲律宾蛤仔、刺参、褐牙鲆为研究对象,采用静水毒性法评价了重金属对海洋生物的毒性效应,分别将受试动物暴露于不同浓度梯度的重金属Cd、Cr、Cu、Zn、Hg及As单种试液中,概率单位法求得半致死质量浓度。结果表明,同一种重金属对3种不同养殖生物的毒性存在明显差异(P0.05),Hg对菲律宾蛤仔、刺参及褐牙鲆3种养殖生物的96 hLC50分别为0.134 mg·L~(-1)、0.0246 mg·L~(-1)及0.238 mg·L~(-1);Cu为0.323 mg·L~(-1)、0.0499 mg·L~(-1)及0.975 mg·L~(-1);As为2.464 mg·L~(-1)、0.301 mg·L~(-1)及8.345 mg·L~(-1);Cd为2.843 mg·L~(-1)、1.111 mg·L~(-1)及6.787 mg·L~(-1);Zn为30.246 mg·L~(-1)、0.449 mg·L~(-1)及17.114 mg·L~(-1);Cr为32.591 mg·L~(-1)、2.205 mg·L~(-1)及95.137 mg·L~(-1)。6种重金属对菲律宾蛤仔毒性强弱:HgCuAsCdZnCr;对刺参毒性:HgCuAsZnCdCr;对褐牙鲆毒性:HgCuCdAsZnCr。综合结果表明:Hg、Cu毒性最强,Cd、As及Zn次之,Cr毒性最弱。研究结果可为海水增养殖区重金属风险评价提供理论依据。     

The correlation of total and extractable heavy metals from soil and domestic sewage sludge and their transfer to maize ( Zea mays L.) plants

A study to understand the mobility and transport of heavy metals (HMs) from soil and soil amended with sewage sludge to maize plants was carried out. The total and ethylenediaminetetraaceticacid (EDTA)-extractable HMs in agricultural soil and untreated domestic sewage sludge samples, and the correlation between the total and extractable metals in soil and sewage sludge were carried out. Pot experiments were performed to study the transfer of HMs to maize grains, grown in soil (control) and in soil amended with sewage sludge (test samples). The total and extractable HMs in soil, sewage sludge, and maize grains were analysed by FAAS/ETAAS (flame atomic absorption spectrometer/electrothermal atomic absorption spectrometer) after digestion in microwave oven. Statistically significant correlations were obtained between the total contents of Cu, Cd, As and their respective extractable fractions in soil, while in domestic wastewater sludge (DWS) the better correlation was observed only for Ni and Cd. The edible part of maize plants (grains) from test samples presented high concentration of Zn, Pb, Ni, Cd, Cu, As, and Cr concentrations (80.7–85.6, 3.8–3.95, 2.35–2.5, 0.75–0.82, 3.21–3.29, 0.23–0.27, and 0.22–0.29?mg?kg^?1, respectively). Good correlations were found between metals in exchangeable fractions of both soil and DWS and total metals in control and test samples of maize grains. The transfer factor of all HMs from DWS to maize grains was also determined.     

Co-pyrolysis of sewage sludge and biomass for stabilizing heavy metals and reducing biochar toxicity: A review

The huge amounts of sewage sludge produced by municipal wastewater treatment plants induce major environmental and economical issues, calling for advanced disposal methods. Traditional methods for sewage sludge disposal increase greenhouse gas emissions and pollution. Moreover, biochar created from sewage sludge often cannot be used directly in soil applications due to elevated levels of heavy metals and other toxic compounds, which alter soil biota and earthworms. This has limited the application of sewage sludge-derived biochar as a fertilizer. Here, we review biomass and sewage sludge co-pyrolysis with a focus on the stabilization of heavy metals and toxicity reduction of the sludge-derived biochar. We observed that co-pyrolyzing sewage sludge with biomass materials reduced heavy metal concentrations and decreased the environmental risk of sludge-derived biochar by up to 93%. Biochar produced from sewage sludge and biomass co-pyrolysis could enhance the reproduction stimulation of soil biota by 20‒98%. Heavy metals immobilization and transformation are controlled by the co-feed material mixing ratio, pyrolysis temperature, and pyrolysis atmosphere.

     

Heavy metals from soil and domestic sewage sludge and their transfer to Sorghum plants

We studied the mobility and transport of heavy metals such as Cu, Zn, As, Cd, Cr, Ni, and Pb, from soil and soil amended with sewage sludge to sorghum plants. The total and ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) extractable heavy metals in agricultural soil and untreated domestic sewage sludge (DWS) samples were determined. The correlation between the total and extractable metals in soil and sewage sludge was investigated. The total and extractable heavy metals in soil, sewage sludge and sorghum grain were analysed by flame and electro thermal atomic absorption spectrometer (FAAS/ETAAS), after digestion in microwave oven. Statistically good correlations were obtained between the total contents of all heavy metals and their respective extractable fractions in soil and domestic wastewater sludge. Transfer factors of all heavy metals from domestic sewage sludge to sorghum grains were determined.     

广州市某A2/O工艺城镇污水处理厂出水对大型溞的生殖毒性作用

城镇污水处理厂废水中存在大量生物毒性物质,但该废水对动物的生殖能力影响研究还十分缺乏。利用大型溞暴露实验,检测广州市某采用A~2/O工艺的城镇污水处理厂出水的急性毒性和生殖毒性。48 h急性毒性实验表明,所有水样均未表现出急性毒性效应。慢性生殖毒性(14 d)测试结果表明:(1)从进水到缺氧池出水均能显著提高第一胎产溞数量;(2)进水和沉砂池出水显著增加受试期总产溞数量;(3)从厌氧池到出水工艺段受试溞的第一胎产溞时间均推后;(4)好氧池出水的毒性显著降低,但仍然对大型溞具有生殖毒性。研究表明,好氧池(A~2/O)工艺能够显著去除具有大型溞生殖毒性的物质,但污水处理厂废水的生殖毒性仍需要引起关注。     

多环芳烃对海洋贝类多生物水平毒性效应的研究进展

多环芳烃类化合物(PAHs)是海洋中常见的一类持久性有机污染物,对海洋生态安全及海洋生物健康造成严重威胁。海洋贝类作为海洋生态毒理学研究的模式生物,其滤食性、固着性等生理特点使其对PAHs具有较高的生物蓄积能力,可以在不同生物水平产生一系列的毒性效应。本文综述目前PAHs在海洋贝类多种生物水平所造成的生物毒性效应及其检测方法的研究进展,重点从个体生理特征、组织结构、细胞毒性和基因毒性4个层次展开讨论,为更有效地利用海洋贝类这一模型生物,深入开展PAHs对海洋生物的致毒效应与机制研究提供思路与检测方法参考。