发光细菌毒性法在电镀废水水质评估与预警中的应用

黄灿克 林天来

（温州市环境监测中心站 浙江温州 325000）

随着电镀、制革、制药、化工等重污染产业飞速发展，工业废水排放的毒性污染物呈现种类多样、数量激增的趋势，对环境的危害趋于复杂化和综合化,污染物不仅破坏了水体理化指标，也对水体生物毒理性指标产生巨大影响。传统的水质检测手段难以快速、有效、全面地检测、评估其对环境污染的严重性，有必要在利用常规理化指标进行监测的同时，利用生物毒性进行评估监测，以做到早期预警，根据检测结果做出相应措施。

目前，发光细菌等生物毒性检测法已成为一种新型的检测手段，并逐步应用于重金属[1-3]、造纸废水[4]、印染[5]、电镀废水[6-7]等多种环境毒性检测研究中。

电镀是温州六大重污染行业之一。本文对温州电镀基地的水样进行发光细菌综合毒性检测，为该技术在我国环境监测更广领域的应用提供参考。

1 试验材料和方法

1.1 试验材料和监测地点

1.1.1 在线发光细菌毒性仪。

1.1.2 便携式发光细菌毒性仪。

1.2 试验测试方法和过程

以在线式毒性仪为例对水样监测过程进行说明见表1。

表1 发光菌测试分析流程

1.3 试验数据处理及评价方法

为了获取有效的数据，仪器在检测时需要符合以下几个要求：

1）仪器的修正系数在0.6~1.3之间；

2）细菌的发光量必须大于50000，过低的发光量，误差会变大；

3）和 ZnSO·47H2O（11mg/L）进行控制样比对时，毒性测试值大于等于60%；

4）参考水样的毒性值在-5%~5%之间；

2 结果与分析

温州某电镀基地工艺流程以及相应研究取水点如图1所示。

图1 电镀废水处理工艺流程图(图中阴影部分为采样点)

2.1 电镀原废水毒性检测与水质评价

从电镀厂车间排出的电镀废水含有高浓度的重金属离子，其他无机指标如总氮、总磷、氨氮、化学需氧量等含量也很高，废水经过综合处理之后，其污染物质的各项污染指标得到大幅度削减，其中重金属和CN-下降最明显见表2。

表2 各处理单元水质监测指标

表3 各处理单元水质监测指标相对应的生物毒性抑制率

2.1.1 生物综合毒性随着废水中有毒物质的减少而降低

从电镀车间排出含有高浓度的 Cu2+、Ni2+、CN-、TP、TN、NH4-N废水，经过物化破氰处理之后，废水中主要的重金属离子Cu2+、Ni2+以及剧毒离子CN-浓度大幅降低，与之相对应的发光菌抑制率随之降低，表明水质综合毒性随之降低。对废水进行稀释，测试其相对应的毒性值。把两个阶段的处理废水按照相应的倍数进行稀释，与EC50相对应稀释倍数从9.27倍下降到3.85，相当于毒性值下降近3倍。

图2 含氰废水发光菌抑制率图

图3 氰沉出水发光菌抑制率

从整个处理流程来看，高浓度氰化物综合废水，经过物化、生化处理到排放，废水中的毒性物质逐渐降低。从含氰废水、氰沉出水、综合废水的稀释测试毒性到最后达到低毒性值排放，说明电镀废水中有毒物质与发光细菌毒性值成相关性。

在数据表3中，随着氰化物浓度的降低，出现发光细菌抑制率负数，表示促进发光细菌代谢，发出比空白参照物更强的光。这是因为有些低浓度的离子如CN-、Cu2+等有临界浓度，如果低于临界浓度会刺激细菌发光，高于临界浓度则抑制细菌发光[8]。

2.1.2 综合废水的毒性强于含氰废水

表4 含氰废水和综合废水水质比较

在pH值、Cr6+浓度的差异显著，而其他参数相差不大的情况下，综合原水的达到EC50的稀释倍数为26.7倍，远高于含氰原水，说明综合毒性远大于含氰废水；pH值、Cr6+浓度对发光细菌的综合毒性比较大。

2.1.3 处理后排放水对环境毒性小，生物毒性和水质相关性差

从检测数据看，该电镀废水排放的处理水监测不能达标排放，理化浓度指标属于Ⅳ类水质，但生物综合毒性却显示低毒。

2.2 综合排放口水质毒性检测与评价

选取温州A、B、C、D这4家电镀企业处理排放废水，其中A厂废水排城市污水处理厂水，另外3家废水达标排放。其排放浓度和执行标准如表5。

表5 四家温州电镀企业排放口水质情况

由表5可知，各企业处理排放废水中的CODcr、氨氮比较高，其他重金属基本上能够正常达标排放。由于电镀废水可生化性差，所以CODcr在实际情况下往往不达标。有些运维企业为了减少开支，二级破氰不完全，导致氨氮偏高。

将4家电镀企业的处理排放废水通过发光菌毒性测试，测试结果如图4所示。

图4 四家温州电镀企业排放口水质发光菌毒性抑制率比较

由图4可知，4家电镀企业排放出水生物毒性指标处于中低毒水平，C厂和D厂污染物质浓度低于A、B两厂，表现出生物综合毒性相对较低。A厂和B厂处于中毒水平，接近于低毒。由于A厂是截污纳管到城市污水处理厂，其污染物消减率低，表现出总体的毒性值高于其他三家企业。C厂和D厂的毒性指标处于低毒水平；由于C厂排放出水中污染物总体浓度高于D厂，表现出C厂排放的废水中生物毒性指标高于D厂。虽然4家企业的排放废水中常规理化指标有差异，但是毒性差别不是很明显。污染物浓度超标的电镀厂处理排放水，对于发光菌的毒性检测，基本上处于中低毒状态。

3 讨论

电镀废水原水含有高浓度的重金属离子以及氰化物，发光菌在综合原水和含氰原水毒性测试中全部致死，显示为剧毒。在电镀废水各个处理单元的水质检测中，各污染因子的量随着处理工艺的进行而降低，发光菌的生物综合毒性值也随之降低，表明发光菌毒性值与常规理化指标数值呈正相关，发光菌抑制率从100%到15%，验证了污染物浓度的降低。

电镀处理废水综合排放口发光菌生物毒性显示为中低毒，对环境影响不大。对于电镀处理废水对生物毒性评估，从国内不同的研究有不同的结论。董玉瑛、雷炳莉等[6]认为：电镀废水经处理工艺后,仍具有高毒性，随意排放将会对环境造成危害。邹叶娜等[9]认为：电镀处理废水对发光菌的综合毒性为低毒。本人经过测试得出结论是中低毒。

[1]Hsieh,C.,et al.,Toxicity of the 13 priority pollutant metals to Vibrio fisheriin the Microtox chronic toxicity test.Scienceof thetotal environment,2004.320(1):37-50.

[2]杨正亮,等.水体重金属污染研究现状及治理技术.干旱地区农业研究,2005,23(1):219-222.

[3]Horvat,T.,etal.,Toxicityassessmentofheavymetalmixturesby Lemna minor L.Scienceofthetotalenvironment,2007.384(1):229-238.

[4]王敬哲,赵毅红.发光细菌法测定造纸废水的生物毒性.环境保护,1995,(4):24-25.

[5]董玉瑛,冯霄,王宗爽.发光细菌法测定有机工业废水综合毒性.化工环保,2005,25(1):65-67.

[6]董玉瑛,等.研究简报镀铬化工废水对发光菌的综合毒性.Journal of Chemical Industry and Engineering(China),2007.

[7]邹叶娜,等.成组生物毒性测试法综合评价典型工业废水毒性.生态毒理学报ISTIC,2012,7(4).

[8]朱文杰,郑天凌,李伟民.发光细菌与环境毒性检测.中国轻工业出版社,2009:122.

[9]邹叶娜,等.常州市典型工业废水综合急性毒性评估.环境科学与管理,2012,37(7):167-169.