应用PFU法监测冶金工业废水的毒性

郑鑫

（忻州市环境监测站，山西 忻州 034000）

试（实）验研究

应用PFU法监测冶金工业废水的毒性

郑鑫

（忻州市环境监测站，山西 忻州 034000）

应用PFU法监测冶金工业废水的毒性的实验原理，对冶金工业废水对生物的影响进行研究。结果表明：水质的严重污染使原生动物群落多样性呈现逐渐降低的趋势。应用这一方法可以对水质毒性进行初步的判定。

PFU法 冶金工业 废水毒性监测

PFU（Polyurethane foam unit）微型生物群落监测方法是一种通过监测生物群落变化来对水体进行监测的方法。实际操作中主要是把泡沫塑料当作人工基质对水体中的微型生物群体进行收集，对微小生物群体结构和功能的各种参数进行监测，来实现水质的评价。除此之外，这种方法也可用于室外毒性试验，利用工业产生的废水和一定量的化学用品，对水体中的微小型群落进行毒性强度的检验。PFU主要利用微小生物群落是水系统中客观存在的这一事实作为检测的依据。在利用PFU进行检测的时候，使PFU基质在水中进行浸泡，在进行浸泡的时候让水体中绝大部分的微小型种类进入到PFU基质中，通过对PFU的挤压就可以收集到里面的水样，以此监测水体中存在的微型生物群落组织。利用原生动物（动物性鞭毛虫、肉足虫、植物性鞭毛虫和纤毛虫）符合群落生态学MacArthur-Wilson岛屿地区地理稳定模型，重点监测群落中的功能参数［1］。在生物组织中，群落的生物水平监测与环境的毒性测试具有环境真实性，能够比较客观的为环境管理提供一定的结构参数，利于作出科学的判断。

1 冶金工业废水对生物的影响实验方法

选取某钢铁厂北沟、西沟、烧结厂尾矿坝、烧结厂、选矿厂等污染比较严重的地方进行水质检测。在某公园的湖水中，将PFU块作为种源放入。经过检查水质条件为：pH值8.23、浑浊度6.7 mg/L、色度63倍、化学需氧量30.9 mg/L、生化需氧量2.50 mg/L、溶解氧质量浓度6.50 mg/L、氨氮质量浓度0.16 mg/L、总磷质量浓度0.025 mg/L、水温24℃。参比毒物苯酚剂量选择：0.5、250、600、1000 mg/L。参比毒物苯酚对原生动物群落集群类进行影响测试：在35 cm×25 cm× 6 cm的盒子中进行，给里面加入4 L的苯酚溶液，将PFU块放入到里面，进行光照为一比一的照射，在1、3、6、9 h分别进行观察，鉴定到种［2］。

2 冶金工业废水对生物的影响实验结果

2.1 对原生物品种种类的影响

由于各个不同的污染源不同，对原生物的影响也不尽相同，原生物在种类的排列上具有很多的品种，对照组的种类69种，选矿厂38种、烧结厂尾矿坝26种、北沟29种、西沟40种、烧结厂17种。与对照组进行比较，选矿厂减少42%、西沟减少40%、北沟减少56%、烧结厂减少73%、烧结厂尾矿坝减少60%，如表1所示。由此可见，水质的严重污染使原生动物群落多样性呈现逐渐降低的趋势。

表1 污染源对原生动物种类的影响（与对照组相比减少）%

2.2 对原生动物群落的影响

在进行观察期间，在3～6 h的时候，原生动物的种类就达到了顶端，在第三天的时候，原生动物基本处于平稳的状态，在达到第九天的时候发现原生动物逐渐开始下降。在进行研究的过程中，毒性比较微弱的污水在监测中，基本上第一天就可以测出原生动物。随着时间的增加原生数量在逐渐的增加，其中增加的有西沟、北沟、选矿厂、烧结厂尾矿坝；对于毒性较强的动物，在第一天和第三天的监测中，根本无法监测到原生动物的存在，如图1所示。

图1 原生动物在冶金废水的影响下的变化情况

2.3 对水质的影响

利用相关的检验有毒物质的苯酚质量浓度（C）和原生动物群居种类的百分比（T）的相关方程，可以表示为：T=71.6-0.073C［3］。对水质的毒性进行分级标准划分，利用与之相关的方程对废水中原生动物的百分比和苯酚的浓度合理的将原生动物定性的按照废水的生物毒性划分，将水质化分为5个标准，如表2所示。

表2 PFU法测定水质毒性分级标准

根据对水质影响的评价将水质毒性进行合理的划分，合理地对工业污染的严重性进行评价，如表3所示，水质毒性由强到弱的污染源顺序为：烧结厂、尾矿坝、北沟、选矿厂、西沟。高毒水质为烧结厂，中毒水质为烧结厂尾矿坝、北沟、选矿厂、西沟。

表3 原生动物群落与理化监测结果比较

3 冶金工业废水对生物的影响实验结果分析

通过采用污染综合指数法对原生动物进行检测和比较，综合污染主要表示的是污染源头超过标准与污染物超过标准的总和。原生动物在群落中的监测表现了群种污染源头对原生动物的综合毒性影响。根据表3中的数据统计结果，我们可以发现，各种污染对原生动物的影响在趋势上比较相近。通过理化监测的效果，对各个污染源指数超标进行了明确的表达，按照污染源的严重性可以进行排列：烧结厂、西沟、选矿厂、北沟、尾矿坝。通过对个体的展示表现了原生动物的污染物超标与不超标、综合毒性的变化等相互进行影响的意义。通过原生动物群落的监测结果，各个污染源的毒性从污染的强度进行排列可以排列为：烧结厂、尾矿坝、北沟、选矿厂、西沟。

4 结论

1）水质污染对原生动物会造成不同程度的影响，不同的污染源水质对原生的动物的群落组成和影响的程度也不尽相同。

2）通过对群落种类所占据的百分比，可以对污染的毒性进行合理的判别，这一方法可以直接反映水质的受污染程度。

［1］ 陈旭.应用PFU法监测冶金工业废水的毒性［J］.中国卫生工程学，2011（3）：228-229.

［2］ 楼霄，张哲海，王国祥.水生生物毒性试验在工业废水排放监测和管理上的应用途径探讨［J］.中国环境监测，2010（2）：29-32.

［3］ 许木启，曹宏.PFU原生动物群落生物监测的生态学原理与应用［J］.生态学报，2004（7）：1 540-1 547.

（编辑：张伟）

图8 轧后钛合金棒材

3 结论

1）耳子的出现与轧辊的孔型尺寸有关。当孔型设计不合理，轧制单道次的变形量过大时，导致棒材尺寸变化剧烈，多余的金属流向辊缝，促使辊缝处出现耳子。因此，相邻两道次之间变形要协调，尤其是圆孔型的变形量不能过大。

2）耳子的产生和轧辊的速度有关。当相邻孔型的速度不合理、前一道次比后一道次的速度相对较慢时，两道次间会出现堆料现象，使多余的金属流向辊缝，产生耳子。因此，计算轧辊速度时要尽量精确，可借助有限元模拟轧制过程，对计算的速度进一步优化，避免由于轧制参数设定不合理而导致的缺陷问题。

参考文献

［1］ 温东.高速线材产品外部质量控制：中国金属学会2012年全国轧钢生产技术会论文集（下）［C］.北京：中国金属学会，2012：798-801.

［2］ 孙先焦，徐春柳.高速线材耳子产生的原因及防治措施：2012年河北省轧钢技术暨学术年会论文集（上）［C］.石家庄：河北省冶金学会，2012:262-263.

［3］ 赵少金，黄振国.圆钢表面质量攻关［J］.柳钢科技，2013（3）: 34-37.

［4］ 张少军，逯登尧.热轧特殊钢棒材表面缺陷分布分析［J］.山东冶金，2011（2）：45-48.

（编辑：胡玉香）

Abstract:In this paper，the hot continuous rolling process of TC4 titanium alloy bars is simulated in terms of FEM，and the ears problem is analyzed.It is found that the unreasonable groove design and mismatch rolling speed is the main reasons for leading to ears.The optimization designs of groove and rolling speed are carried by means of finite element simulation，which avoid the occurring of ears in the process of bar rolling，and have important engineering significance on further guiding the industrial production.

Key words:bars continuous rolling，finite element simulation，ears，optimal design

Metallurgy Industry Wastewater Toxicity Monitoring by PFU Method

Zheng Xin
（Xinzhou Environmental Monitoring Station，Xinzhou Shanxi 034000）

This paper adopts the experiment principle of metallurgical industry wastewater toxicity monitoring by PFU method，and studies the influence of the biological wastewater on metallurgical industry.The results show that the serious pollution of water quality makes protozoan community diversity presents the trend of gradual reduction.At the same time，the application of this method can make preliminary judgement on water quality toxicity.

PFU method，metallurgical industry，wastewater toxicity monitoring

Research on the Ears Occurring in the Process of Hot Continuous Rolling Based on the Finite Element Simulation

Duan Hua，Hao Yanchen，Miao Qiangqiang，Zhang Jinyao，Han Juncang，Zhang Yunchang，Zhu Yanchun
（School of Mechanical Engineering，Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan Shanxi 030024）

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.12

TF09

A

1672-1152（2015）06-0034-03

2015-10-29

郑鑫（1972—），男，于忻州市环境监测站从事环境监测工作，工程师。