基于umu遗传毒性效应的饮用水致癌风险评价的尝试

化学物质暴露是导致癌症发生的重要诱因,通过饮用水暴露导致的人类致癌风险在饮用水处理技术中日益引起重视.由于水中化学物质种类繁多、组成复杂,准确地检测每个致癌物质的浓度和毒性非常困难.为了控制饮用水的安全,根据DNA损伤诱导SOS反应而表达umuC基因这一基本原理建立的SOS/umu测试法,已经广泛应用于饮用水遗传毒性的检测.论文建立了基于umu遗传毒性效应的饮用水致癌风险评价方法,并对北方某水厂饮用水的遗传毒性进行了umu测试,计算了该地区饮用水的致癌风险,提出了可能的饮用水遗传毒性基准值.结果表明,该水厂常规工艺出水的致癌风险均值为1.55×10-6,存在一定的安全隐患;而深度处理工艺能有效地削减出水致癌风险均值至5.3×10-7,达到目前先进国家水质管理的要求,保障了饮用水的安全.样品中4-硝基喹啉-1-氧化物(4-NQO)的等当量浓度(TEQ4-NQO)0.0948μg·L-1可作为饮用水遗传毒性基准值。     

用SOS/umu测试评价光电催化降解五氯酚过程的遗传毒性特征

采用SOS/umu测试研究了五氯酚水溶液在光电催化反应过程中的遗传毒性变化及降解产物对鼠伤寒沙门氏菌TA1535/pSK1002的细胞毒性,并与五氯酚在直接光解、光催化反应过程中的降解产物进行了比较.五氯酚光电催化降解过程中降解产物对测试菌种的细胞毒性逐渐降低,产物经代谢活化的细胞毒性低于直接光解、光催化降解五氯酚的产物.五氯酚经光电催化降解15￣45分钟的产物经代谢活化测试结果呈阳性,在60￣120分钟的降解产物呈阴性,说明五氯酚的光电催化降解过程中生成了间接遗传毒性物质,但该类物质能够在光电催化过程中被去除.而五氯酚经直接光解、光催化处理120分钟的产物均具有遗传毒性风险.本研究结果表明光电催化技术的环境安全性优于直接光解、光催化技术.此外,SOS/umu测试作为一种简单、灵敏的遗传毒性物质检测方法,适合于评价光电催化技术的遗传毒性特征,可以作为评价该技术环境安全性的生态毒理学方法之一.     

利用改进的SOS/umu方法检测水处理过程中污染物的遗传毒性效应

SOS/umu遗传毒性测试方法被广泛应用于化合物和复杂混合物遗传毒性的评价,但是目前已报道方法的实验周期长达17 h,给实验操作带来了不便,因此亟需对常规方法进行改进。建立了测试周期可小于8 h(2 h预培养,4.5 h暴露培养) 的SOS/umu快速测定方法之后,应用改进后的方法对5种典型遗传毒性物质, 4-硝基喹啉1-氧化物(4-NQO)、丝裂霉素C(MMC)、甲磺酸甲酯(MMS)、2-氨基蒽(2-AA)和苯并芘(BaP)进行测定,结果表明,改进后的SOS/umu方法对4-NQO、MMC、MMS、2-AA和BaP的检测限分别为0.013±0.0031、0.031±0.0028、229.18±60.51、2.29±1.22和1.28±0.0698 μmol·L^-1,优于或者相当于报道方法。采用经典方法和改进后的方法对全国两个地区6个环境水样的遗传毒性进行测定,结果表明,两种方法检测出的6个环境水样的遗传毒性强度无显著性差异。另外,将研究方法应用于北方某市甲乙两个水厂原水、出厂水和管网水的遗传毒性评价,结果表明,两个水厂的原水、出厂水和管网水均表现出一定的直接遗传毒性,对应的4-NQO当量浓度(TEQ4-NQO)在0.0012 μg·L^-1至0.0129 μg·L^-1之间;加入鼠肝微粒体酶系统(S9)后,仅有乙水厂的管网水检测出极其微弱的遗传毒性效应。以上研究结果表明,改进后的SOS/umu快速测定方法能够实现在短时间（8h）内完成环境化合物及环境样品的遗传毒性检测,为筛选和评价化合物和复杂环境样品的遗传毒性提供了更为快捷的手段。     

焦化废水处理试验系统出水的生物毒性变化

焦化废水是一种典型的难降解工业废水,组分复杂,生物毒性高,大多采用生物处理联合物化深度处理的工艺,以满足炼焦化学工业的污染排放标准,但其排水安全性仍然令人担忧。为研究工艺排水安全性,选择发光细菌青海弧菌Q67、稀有鮈鲫(Gobiocypris rasus)血红细胞、活性污泥微生物群落为测试生物,研究了焦化废水及各处理阶段出水的急性毒性和遗传毒性变化,进而识别影响生物毒性的水质因子。焦化废水经过序批式生物膜反应器处理后,出水急性毒性比进水下降71%,遗传毒性下降为90%以上的轻度以下损伤,显示生物强化处理对焦化废水生物毒性有良好的去除作用。生物处理出水再经过深度处理后,则表现出不同的毒性变化:活性炭吸附法对生物急性毒性的消除最佳,但遗传毒性较生物处理出水有所升高;臭氧氧化法不仅水质改善效率差,且最终出水的生物急性毒性与遗传毒性均升高;臭氧催化氧化法对水中残留有机物去除效率较高,但也造成出水急性毒性与遗传毒性的升高。各水样对青海弧菌Q67的急性毒性与有机物、氮等水质指标表现出较强相关性,而遗传毒性与水质指标之间的相关性不显著。研究结果可为评价和改进处理工艺、保障水体生态安全提供参考。     

毒性鉴别评价方法对城镇污水处理厂去除水中有毒物质的分析实例

以江苏省常州市城北污水算处理厂的进水、活性污泥处理系统的出水以及A^2O处理工艺的出水为研究对象，对进出水进行Daphnia magna急性毒性试验。结果表明，进水对Daphnia magna具有24h急性毒性，经过活性污泥处理工艺处理及A^2O处理工艺处理，两股出水均不显示24h急性毒性，采用毒性鉴别评价（Toxicity Identification Evaluation,TE）方法对进水进行监测和评价，发现曝气可去除进水的毒性，C18固相提取亦可去除进水毒性，进水中存在的主要毒物为易挥发的非极性有机化合物，进一步检测可知，进水中的关键毒物主要为邻丙基甲醛肟、1，1－甲基乙基－2－甲氧基苯酚、2－氮，氮二甲基苯甲醇等，此外，对2个处理系统出水进行GC／MS分析，可知出水中关键毒物基本被去除。     

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。     

淮河流域安徽段水体成组生物毒性评价

在淮河流域安徽段某区域采集了3个地表水样和12个地下水样,通过大型溞急性毒性(活动抑制)、微核及SOS/umu试验,分析了这些水样的急性毒性及遗传毒性。结果表明,急性毒性测试中,该区域地表水及大部分地下水的急性毒性均未超过US EPA废水排放毒性的控制要求(0.3 TU),有2个位点的地下水样毒性当量为0.31 TU,超过限值;经t-test分析,地表水的急性毒性显著高于地下水。SOS/umu检测中,2个地表水样和7个地下水样的结果呈阳性,表现出DNA损伤效应,其诱导率IR在(2.20±0.063)~(3.36±0.067)之间,对应的致癌风险P基本处在10-6~10-7水平。微核检测结果表明,3个地表水样具有较严重的染色体损伤效应,9个地下水样表现为阴性。总之,该区域地表水急性毒性及遗传毒性相对较高;部分浅层地下水也存在一定程度的急性毒性和遗传毒性,致癌风险处在可接受范围,但仍可能对周围居民的健康产生潜在威胁;而深层地下水没有检测到任何毒性效应。研究为周边居民饮水安全和人体健康提供了基础信息。     

某石化废水的综合毒性评价及其处理工艺对毒性的削减规律研究

利用生物毒性测试对环境中的污染物进行生态风险评价,是目前风险评价中的研究热点。本研究以明亮发光杆菌(Photobacterium phosphoreum)、斜生栅藻(Scenedesmus obliquus)和大型溞(Daphina magna)为受试生物,对某石化厂废水的处理流程中5个主要单元出水的急性毒性进行了测试,分析了其急性毒性与理化指标间的相关性;同时,为了解不同处理单元毒性去除效果及主要毒性来源,结合毒性鉴别评价(toxicity identification evaluation,TIE)技术对各阶段出水的毒性削减及其主要致毒物质类别进行了分析。毒性测试结果表明,该废水处理厂对石化废水的毒性去除效果比较显著,其中进水对明亮发光杆菌、斜生栅藻和大型溞分别表现为中毒、高毒和剧毒,最终处理后出水的毒性分别为无急性毒、中毒和微毒,对毒性的去除效率分别为96.4%、74.3%和99.5%。TIE结果表明,石化废水中的主要致毒物质是非极性有机物和可滤型物质。本研究结果为石化废水的综合生物毒性评价提供了研究基础,为探讨废水生物毒性的去除提供了实例参考。     

水源水雄激素受体干扰效应及在水处理工艺中的变化

我国很多饮用水源水已检测出雌激素受体干扰效应,但是其他效应如雄激素受体干扰效应却罕见报道。为了弥补这方面资料的缺乏,应用雄激素受体双杂交酵母结合S9代谢方法评价了我国6大流域23个水源地水源水以及3个供水厂不同工艺出水样品的雄激素受体干扰效应。结果显示,所有水源水样品浓缩液均没有检测出雄激素受体直接或间接诱导效应,但都观察到了抑制效应,抑制效应以抑制剂氟他胺当量浓度进行表征:直接抑制效应在0.67~3.68μg·L-1之间,间接抑制效应在0.52~3.02μg·L-1之间;长江三角洲和淮河流域水源地的水源水雄激素抑制效应明显高于其他流域;经S9代谢后,有16个水源地的氟他胺当量比代谢前降低。3个饮用水厂处理工艺能够使源水的雄激素受体抑制效应降低19.1%~70.5%。研究表明,我国水源水中普遍含有雄激素受体干扰效应物质,目前水厂常规处理工艺对雄激素受体干扰效应有一定的去除效果,但不能完全去除。雄激素受体双杂交酵母测试能够快速、综合地对水体中的雄激素受体干扰效应进行评价,是饮用水安全评价的重要补充手段。     

左氧氟沙星在高锰酸钾体系中的转化行为

借助超高效液相色谱-飞行时间串联质谱技术,选择典型的喹诺酮抗生素左氧氟沙星为目标化合物,研究了其在高锰酸钾体系中的氧化转化行为.结果表明,左氧氟沙星在高锰酸钾体系中快速降解,高锰酸钾的高投加量和低p H有利于左氧氟沙星的转化.从转化体系中分离鉴定出9种主要转化产物,结合有机化学反应原理,分别提出了左氧氟沙星在酸性、中性、碱性条件下的转化路径.涉及的机理主要包括脱烷基、氧化等多种反应.SOS/umu遗传毒性测试结果显示随着体系中左氧氟沙星的去除,遗传毒性效应也明显降低,且与左氧氟沙星剩余浓度呈线性相关性,提示体系的遗传毒性效应主要由母体哌嗪环所致.     

Comparative genotoxicity of water processed by three drinking water treatment plants with different water treatment procedures

• Genotoxicity of substances is unknown in the water after treatment processes. • Genotoxicity decreased by activated carbon treatment but increased by chlorination. • Halogenated hydrocarbons and aromatic compounds contribute to genotoxicity. • Genotoxicity was assessed by umu test; acute and chronic toxicity by ECOSAR. • Inconsistent results confirmed that genotoxicity cannot be assessed by ECOSAR. Advanced water treatment is commonly used to remove micropollutants such as pesticides, endocrine disrupting chemicals, and disinfection byproducts in modern drinking water treatment plants. However, little attention has been paid to the changes in the genotoxicity of substances remaining in the water following the different water treatment processes. In this study, samples were collected from three drinking water treatment plants with different treatment processes. The treated water from each process was analyzed and compared for genotoxicity and the formation of organic compounds. The genotoxicity was evaluated by an umu test, and the acute and chronic toxicity was analyzed through Ecological Structure- Activity Relationship (ECOSAR). The results of the umu test indicated that biological activated carbon reduced the genotoxicity by 38%, 77%, and 46% in the three drinking water treatment plants, respectively, while chlorination increased the genotoxicity. Gas chromatograph-mass spectrometry analysis revealed that halogenated hydrocarbons and aromatic compounds were major contributors to genotoxicity. The results of ECOSAR were not consistent with those of the umu test. Therefore, we conclude that genotoxicity cannot be determined using ECOSAR .     

Toxicity evaluation of 10 oil gelling agents北大核心CSCD

Oil gelling agents are widely used in emergency response of marine oil spills. However, the biological toxicity of oil gelling agents is not well understood. This research aimed to evaluate the environmental safety of oil gelling agents used for rapid removal and cleanup of marine oil spills. We used luminescent bacteria (Acinetobacter sp. Tox2 and Acinetobacter sp. RecA) combined with exposure experiment using marine medaka (Oryzias melastigma) juveniles to detect the acute toxicity and genotoxicity of 10 oil gelling agents. As a result, a certain level of acute toxicity was detected from the oil gelling agent FOA and GMN-01 (the toxicity equivalent to 0.067 mg/L and 0.084 mg/L of HgCl2, respectively), and a certain level of genotoxicity was detected from the oil gelling agent NORSOREX (the toxicity equivalent to 0.307 mg/L of MMC) by the luminescent bacteria test. However, no obvious acute toxicity or genotoxicity was detected from the above three oil gelling agents in fish-exposure experiments. Our results suggest that the 10 oil gelling agents have no obvious acute toxicity or genotoxicity to higher organisms (including marine medaka). The luminescent bacteria test is more sensitive in detecting biological toxicity of oil gelling agents. This study provides a reference for environmental safety evaluation of the oil gelling agents used in the cleaning up of the marine oil spills.     

环境中丙烯酰胺检测方法和健康危害的研究进展

丙烯酰胺广泛应用于工业生产,是一种潜在的环境污染物。本文从丙烯酰胺的检测方法和健康危害2个方面总结了目前的研究进展。检测方法上,以高效液相色谱-质谱串联法(HPLC-MS/MS)最为常用,一些新技术也逐渐应用到分析中。健康危害方面,丙烯酰胺可引起实验生物的神经、生殖、遗传和发育等毒性和潜在致癌性。其毒性机理为:直接损坏神经元;使活性氧(ROS)积累导致氧化损伤;诱发基因位点突变,或与DNA形成加合物而致其损伤等。鉴于目前研究存在的问题,对以后的工作进行了展望:加强监管与治理工作,保护生态环境和人类健康;深入开展丙烯酰胺对生物体的毒性效应研究;加强我国环境中丙烯酰胺的跟踪监测工作;建立一种快捷的生物测试系统来评估水体(尤其是海洋环境)中丙烯酰胺的毒性风险。     

制革废水处理系统各级出水的生态毒性评价

采用生态毒理学常用的大型溞（Daphnia magna）和活性污泥（activated sludge）作为试验系统,对制革废水处理系统各个环节出水进行毒性试验,以评价其处理效果。按照OECD标准试验方法,选取本实验室繁殖的大型溞（溞龄小于24 h）,和采自以处理生活污水为主的污水处理厂活性污泥,分别使用重铬酸钾和3,5-二氯酚作为参比物验证大型溞和活性污泥的毒性敏感性。以大型溞活动抑制和活性污泥呼吸抑制作为毒性终点,利用48 h静态试验和3 h曝气试验分别评价水样对于大型溞活动和活性污泥呼吸作用的急性毒性效应。统计各试验组大型溞的活动情况和活性污泥的呼吸速率,分别将其与空白对照组进行比较,计算大型溞的活动抑制率和活性污泥的呼吸抑制率,采用Bliss法统计制革废水处理系统各个环节出水对大型溞和活性污泥的半数抑制浓度（EC50）。结果表明：制革废水依次经过厌氧脱硫反应器、脱色厌氧反应器、微曝气反应器和厌氧氨氧化反应器的生物处理系统处理,其出水对大型溞和活性污泥的急性毒性已大为降低。进水、厌氧脱硫反应器出水、脱色厌氧反应器出水、微曝气反应器出水和厌氧氨氧化反应器出水对大型溞活动抑制试验的48 h-EC50分别为41.3%、32.2%、48.0%、91.2%和无抑制作用;活性污泥呼吸抑制试验3 h-EC50则分别为178.2%、101.5%、689.7%、184.6%和无抑制作用。总体上毒性呈现逐渐降低的趋势,而且大型溞比活性污泥更为灵敏。大型溞和活性污泥的生态毒性结果与化学分析的结果相互补充,可为制革废水处理提供预警和效果评价提供科学依据。     

污水处理厂中有机磷酸酯的研究进展

有机磷酸酯(OPEs)作为阻燃剂和增塑剂被广泛用于建筑、电子、化学和纺织等行业中。由于有机磷酸酯大多以物理方法掺加于产品中,更易被释放进入环境中。有机磷酸酯具有神经毒性、致癌性和基因毒性,关于有机磷酸酯产生、迁徙和削减的研究受到了学界的广泛注意。污水处理厂作为地表水环境中污染物的重要来源,在有机磷酸酯进入环境的过程中发挥了重要作用。本文总结了各国污水处理厂中有机磷酸酯研究现状,随着技术的发展被监测的有机磷酸酯种类越来越多;欧洲国家污水中有机磷酸酯检出的最高浓度普遍高于其他国家和地区;极性有机磷酸酯更倾向于转移至污水中,非极性的更倾向于吸附到污泥中;氯代有机磷酸酯普遍去除率很低,有的经过污水处理工艺反而增加,烷基和芳基有机磷酸酯有较高的去除率。     

人工快速渗滤法处理小城镇污水的模拟试验研究

小城镇污水既是水资源的主要污染源,同时也是可利用水资源的重要组成部分,高效率、低成本的小城镇污水处理技术是农业生态安全和工程节水的急需。研究采用人工快速渗滤方法处理小城镇污水,在湿干比一定（湿干比1∶3）的条件下设3种填料比[V（土）∶V（砂）=1∶1、2∶1和3∶1）和3种不同水力负荷周期[短周期（0.5 d进水,1.5 d落干）、中周期（1 d进水,3 d落干）和长周期（3 d进水,9 d落干）]进行交叉试验。跟踪测定处理后水中COD、总磷、凯氏氮和铵氮的去除率。结果表明,系统的COD和总磷去除效果较好,最高去除率分别达到73.19%和54.86%。COD的去除受水力负荷周期影响较大,在长水力负荷周期条件下去除效率高,总磷的去除受水力负荷周期的影响小。系统对凯氏氮和铵氮的去除效率偏低,两者的最高去除率分别为46.67%和40.67%,均在长周期条件下取得。