陆源排海污水生物毒性控制限值研究——以秦皇岛市为例

陈梦云，靳非，王莹，丛艺，林忠胜，穆景利,*

(1．闽江学院海洋研究院，福建 福州 350108；2．国家海洋环境监测中心，辽宁 大连 116023)

随着陆源排污监管力度的加大，有毒、有害污染物的评价和控制已逐渐成为我国水污染治理和污水排放管理工作的重要内容。目前，河北省现行的陆源入海排污管理执行的是《污水综合排放标准》(GB 8978—1996)，该标准对于监督排污单位、控制污染物排放、改善水环境质量、维护生态系统平衡和保障人体健康等多个方面发挥了重要作用。但现有研究表明，仅利用常规水质指标不能客观准确地评价污水的安全性[1-2]。生物毒性检测技术是通过评价污水或物质对生物的影响以综合评估其毒性的方法[3]，是污水尤其是工业污水水质安全评价的重要手段，不仅可以评估污水中未知有毒、有害污染物对生物的影响，也可反映污水中众多污染物间复杂的相互作用和污染物的生物可利用性[4-6]。因此，在控制和评估污水中污染物浓度的同时，重视污水生物毒性管理和排放削减，建立基于毒性控制的污水水质安全评价和陆源排污监管体系，对有效控制陆源污水入海排污，改善近岸海洋环境质量，保障水环境安全具有重要意义。

生物毒性检测技术在不同国家所处的发展阶段，与各国关注的毒性指标类型和技术发展密切相关。美国、德国等国家，以及国际标准化组织(ISO)等已建立了大量的生物毒性检测技术标准和指南[7-10]，而我国生物毒性检测技术标准和指南仍以急性毒性为主，且将其纳入常规的污水排放监控中也刚刚起步[5-6]。从毒性检测技术类型看，其关注点呈“急性毒性—慢性毒性/遗传毒性—内分泌干扰性”的发展方向。急性毒性检测技术被许多国家和组织列入标准方法，慢性毒性/遗传毒性检测技术则被美国、德国等少数国家和组织列入标准方法[6]，而内分泌干扰性检测技术则仅在美国被列入指南[9-10]。从毒性检测的受试生物类别看，鱼类毒性检测法和蚤类毒性检测法因其方法较为成熟，且受试生物类别在水生生态系统中占据重要地位，而被较多国家和组织列入标准和指南[6]。

目前，毒性检测通常只评价污水对少数受试生物的毒害作用。美国环保总署(U.S.EPA)要求受试生物种类较多，但也仅要求不少于3种[6]。我国海域广阔，生物多样性丰富，各地区水生生物种类众多且差异较大，污水对各地不同种生物的危害作用也各不相同。即使同一种水生生物，在不同地区的生长繁殖特性也不同，污水对其的毒害作用存在差异。因此，需要根据我国水生生物环境的生物类别、污水污染物的毒性特征和控制技术水平等因素，研究和制定符合我国国情的污水毒性指标和毒性控制限值[11]。现对河北省秦皇岛市15个典型入海排污口的污水进行生物毒性检测，通过4种不同生物的毒性效应测试，初步分析了该市陆源排海污水的生物毒性，并提出污水监测评价建议。

1 研究方法

1.1 排海污水采样

于2015年5月(枯水期)和8月(丰水期)，分别对秦皇岛市15条陆源排海污水口进行生物效应监测，涉及的排污口类型包括工业、市政、排污河和其他混合排污口等，各排污口信息见表1。水样的采集按照文献[12]规定执行。水样置于棕色采样瓶中，常温条件下应在24 h内进行测试，否则水样须保存在2～6 ℃条件下运至实验室，并在48 h内进行测试。

表1 2015年秦皇岛市陆源排海污水口信息

1.2 污水生物毒性检测

生物毒性检测使用的生物包括发光细菌、中肋骨条藻、卤虫、海水青鳉幼鱼4种，涵盖了微生物、藻类、甲壳类和鱼类4个不同营养级物种，测试终点均只考虑短期急性毒性[13]。测试方法见表2。

1.3 结果评价与数据处理

各排海污水生物毒性检测的评价结果以同一批次样品所测试物种中毒性效应最大的为准。各生物种类的毒性测试结果表示如下：发光细菌以费歇尔弧菌15 min半数发光抑制率IC50表示；藻类以中肋骨条藻24 h半数生长抑制率IC50表示；甲壳类以卤虫的72 h半数活动抑制率EC50或半数致死率LC50表示；鱼类以海水青鳉幼鱼的96 h半数致死率LC50表示。生物毒性与污水理化因子的相关性分析采用皮尔森(Pearson)相关系数法，通过SPSS软件(PASW Statistics 18)进行分析。

2 结果与讨论

2.1 排海污水的生物毒性效应

2015年5月(枯水期)和8月(丰水期)秦皇岛市排海污水毒性效应的监测结果见图1(a)(b)。由图1可知，5月枯水期时，编号1，4，5，15这4个排污口污水具有较高毒性，对海水青鳉幼鱼和卤虫这2种受试生物的毒性效应均>50%，占总排污口的27%；8月丰水期时，除1号的排污口外，其余排污口污水对受试生物的毒性效应均<50%。由图1可见，海水青鳉鱼幼鱼对污水最为敏感，其次为卤虫和中肋骨条藻，费歇尔弧菌敏感性最低。

为进一步分析各受试生物的敏感性，结合全国100个重点排污口污水的监测结果和相关文献[17-20]，对不同受试生物的污水敏感性进行分析(图2)。由图2可见，海水青鳉幼鱼的敏感性强于中肋骨条藻、卤虫和费歇尔弧菌，因此，鱼类幼体可作为排海污水毒性测试及控制的优先测试物种。

图2 排海污水对不同物种的敏感性分析

2.2 排海污水毒性的影响因素

排海污水的毒性与排污口类型有关。从污水来源看，排污河的毒性相对较高，其次为市政，工业排污毒性相对较低(图3)。工业排污毒性较低的原因可能与秦皇岛市夏季工业排污关停整治有关，排污河毒性较高可能与混合排污有关，同时发现铵盐和酚类等有机物浓度过高，可能是造成毒性较高的主要因子。

图3 秦皇岛市不同类型排海污水毒性比较

此外，各排污口的毒性在8月(丰水期)均呈下降趋势(图4)。可见，排海污水的毒性大小易受雨水稀释影响，因此对排海污水口的生物效应监测应考虑监测时间和监测频次。

图4 2015年5月和8月秦皇岛市排海污水毒性评价结果

2.3 排海污水的毒性与理化指标的相关性

秦皇岛市5月排海污水毒性评估结果与各理化指标的相关性分析见表3。由表3可知，污水毒性水平与污水中溶解氧(DO)、总氮(TN)、铵盐和部分重金属具有显著的相关性，其中与铵盐的相关性最高，达到0.904，但与COD、磷酸盐和石油类等没有明显的相关性，这表明污水的生物毒性并不完全取决于这些污染物，可能与某些未被检测的一个或多个污染物的复合效应有关。同时发现，污水毒性水平与部分有毒、有害污染物(如重金属)的浓度呈显著相关，表明重金属等有毒、有害污染物可通过生物毒性检测与评价进行监管。相关性结果也进一步证明，仅仅依靠理化指标来评估污水的环境影响具有局限性，并不能真实反映出污水潜在的生物毒性及生态危害等信息。

表3 秦皇岛市5月排海污水毒性评估结果与各理化指标的相关性分析①

3 结论

(1)4种测试生物对秦皇岛排污口污水的敏感程度排序为：海水青鳉幼鱼对污水最为敏感，其次为卤虫和中肋骨条藻，费歇尔弧菌敏感性最低；

(2)秦皇岛市丰水期排海污水的毒性较枯水期呈下降趋势，毒性大小易受雨水稀释影响；

(3)秦皇岛市排海污水中排污河的综合毒性最大，其次为市政排污口，引起毒性增加的原因可能与污水中铵盐和酚类等有机物浓度过高有关。

建议今后将生物毒性指标和理化指标相结合，对排海污水的达标排放进行监管。