轻工业废水毒性的环境评价及方法

李维维，牛永健，辛明星

（甘肃省轻工研究院有限责任公司，甘肃 兰州 730000）

废水毒性检定是指利用一系列微生物进行标准化学测试，测试的终点为已存活微生物的发育情况，是用来判断废水综合毒性的测试，通过化学与物理相结合的方法进行测定，检测出废水中有毒有害物质的成分[1]。工业废水种类繁多，成分复杂，历来为废水控制和管理的重点、难点。近年来，随着我国科学技术的快速发展，工业也有了质的飞跃，从而使复杂的毒性工业废水对生态系统和人类健康造成了巨大威胁，也给环境风险评估带来了严峻的挑战，工业废水的极限排放并不能满足环境评估的要求，因此，废水处理问题迫在眉睫，我们应更加重视废水的毒性程度，开展规范的毒性检测。

1 毒性检测方法

1.1 发展背景

工业废水的性质不同，组成复杂，是废水控制和管理的难题。近年来，生态工业快速发展产生的有毒有害物质也随着废水排放的流入周围环境，给人们的生活造成了很大的威胁，同时也给风险评估造成了很大的困扰[2]。政府应进一步加强对废水污染指标的控制，满足废水风险评价和管理的要求，重视废水的污染程度，并开展规范的毒性检测。目前，许多发达国家都建立了微生物检测技术指标，并在毒性改进相对成熟的前提下，对各种毒性检测技术进行改进。中国也陆续展开了相关研究，随着对水质要求的提高，工业废水毒性评估也引起了人们的广泛关注。

1.2 毒性检测方法

目前，工业废水污染观察指标为大量金属物质等污染指标，根据化合物指标，无法反映废水产生的毒性危害，导致很多废水既使达到排放标准要求，仍然会有很大危害，影响周边环境[3]。水中污染物的检测方法分为两种，一种是用物理和化学性质进行分析，另一种是用微生物进行毒性检查。废水指标通常采用常用的物理化学检测方法，具有方便，简单等优点，国外的废水污染物检测指标非常多，而国内的检测指标仅为国外的1/6，依靠现有的单一污染物指标，检测后的废水仍存在很多问题。根据废水理化性质来检测，人们的健康受影响较少，但会对生态系统造成一定的影响，无法反映联合协同叠加的作用。当有毒物质大量存在，而有毒数据严重缺乏或未开发时，仍可能对人体造成危害。工业指导中化学物质增多，新型有毒物质也会大量增加，单一指标过多，新的有毒有害物质浓度较低，会增大理化分析的难度和经济支出。微生物检测可以检测非常复杂的环境，直观反映水体污染毒性，因此，又被称为综合性毒性检测，是预防化学污染的一种不可缺少的手段，既可寻找化学物质或新型工业废水的生物安全浓度，制定合理的水质标准和废水排放依据，也可检测废水处理效果，测试污染程度、比较不同物质毒性。还能鉴别毒性水平，不同行业废水的生物毒性不存在相关性，必须将多种实验取得的结果一一对照，才能反应废水实际毒性的大小，综合毒性检测已经得到了国家的广泛认同和广泛应用。微生物检测出的毒性指标不同，可分为急性毒、慢性毒、遗传性毒，毒性检测风险要求符合规范要求。毒性物质大部分是急性毒，急性毒物的检测方式是微生物一天内对感染源多次实验，从中得到污染物与机体多次接触引起的损害，找出污染物的剂量与效应关系，根据微生物的测试毒性分为活体实验、大型细菌实验及微生物发电实验。在细菌实验室，普遍应用毒性指标检测的方法。我国规定的毒性检测方法为发光式细菌法，由于传统的微生物检测时间过长，维护成本较高，保存困难，检测突发性水污染物具有难度大、不方便、不灵敏等特点，所以生物毒性感染成为最方便的方式，它的原理是用细胞呼吸，将水体污染的物氧化程度传导到各个电器，在电回路中产生电子转移形成微电流，在水体中大量积累时，就会减弱微生物电流信号，使用传感器能充分观察到分子对物质的感应，是快速发展、水质检测的关键，这种方式可以避免单一小细菌提纯困难，容易变异等不足。

1.3 权威毒性检测法

权威毒性检测法由美国提出，宗旨是为了加强水质管理，保护水性微生物。权威毒性检测法是一种急性毒性检测方法，它可以快速检测水中微生物的综合毒性效应。通过选定微生物种类，并放入不同浓度的污水样本中，在单位时间内观察微生物的死亡情况，有利于存活性与繁殖性判断的水质，由于废水毒性中的化学物质较多[4]。目前没有形成标准对比数据，可以克服单一污染物检测的缺点，能够很好地避免单独排放的大量毒性。废水毒性综合检测方法可以有效地分析复杂废水中的有毒污染物，识别废水中的有毒有害物质，是选择和控制有毒污染点的重要手段，但是在具体操作中并不能完全取代传统方法。权威水毒性检测法，适用于复杂的工业毒性废水和城市污染废水，在使用传统方法的同时，也可以相互借鉴，共同检测毒性含量。

2 毒性评价标准

2.1 评价制度

在轻工业废水中，毒性评价的最基本指标是微生物的生长率与繁殖率、成活率，通过不同指标比较不同敏感性，进行微生物短期实验，以死亡率和繁殖率为评价终点，得出繁殖效率。在实验过程中，微生物的死亡和死亡毒素的浓度是水中毒素对微生物、空气毒素甚至对人体毒性的相关参数，用以比较各种污染物的毒性，不同的生长阶段的生物对毒性的敏感性和周围环境对毒性的敏感程度并不相同，毒性物质致死效率与种类、暴露方式及时间长短有关。在鉴别过程中，一般使用毒性数据的TOS计算法，确定废水中化合物的浓度。通过水中的含量的多少，可以与废水毒性进行比较，废水的毒性也需要制定相当规范的毒排放标准。作为识别污染物的重要指标，应综合考虑潜在毒性效应，基于多重性、持续性、差异性与废水排放量的关系，适用于比较工业废水中毒性的新指标。通过确定毒性评价体系标准和毒性检测方法，并结合相关仪器分析，并利用系统监测技术对工业废水进行监测，通过具体实验数据获取工业废水中毒物含量,是最有效的毒性评价方法。

2.2 有毒废水中生物的预处理

在有毒废水中，微生物的预处理可以用稀释法，当废水中生物浓度超过微生物处理浓度的极限，是可以保证微生物正常处理的。采用简单的稀释方式，将废水中毒物浓度稀释到极限浓度以下，使不同的有毒废水中含量不同，将其混合起来彼此稀释，可将毒物浓度在允许条件下降到最低，是有效的毒废水稀释法，这种方式的毒性检测稳定单一，用清水清洗稀释的方法可以使废水中的毒物稳定。第二种方式是转换法，当化学物质在特定情况下表现出毒性的时候，如硝基苯的毒性比较大，当转化为硝基苯胺的时候，毒性就会非常小，但是这是一种还原反应，还原后可以通过化学方法让废水中的毒物转化成无毒物质进行检测。第三种方式是分离法，分离的基本原理是将废水中的大部分毒素转化为气体或固体进行检测，从而保证废水中微生物处理方法的运行，此法适用于稳定性和非稳定性的各种毒物。随着水污染控制的加强，有毒有害物质的检测方法逐渐成为我国工业废水的重要内容，所以要建立适合我国国情的工业废水微生物毒性检测管理方法，使检测方法更加完善。

2.3 检测方法应用

毒性鉴定方法于2000年前在美国完成，最适合于工业废水的检测，并逐渐发展成为江河、湖泊、废弃物的检测系统，这是非常快速简单的检测，需要运用检测的方式得到废水综合毒性，并分析每一种毒性并选择合适的方式进行鉴别，从而找出废水中需要控制的有毒有害物质，这种方式不只应用于工业废水检测，也可用于多种水体检测[5]，例如周围水、环境、沉积物等毒性检测。第一阶段需要阐述毒性检测的基本流程，选择合适的微生物，在第一阶段中必须确定非极性化合物的有毒成分。第二阶段选择有毒物质的分离技术，采用液体浓缩方式，使有毒物质转化为无毒物质进行检测。据调查，每年有大量微生物从检测物质中进入到周围水体，微生物生成的物质构成了复杂的混合体，存在于废水中，尽管新的方式能识别出废水中的化学物质，但是也有可能忽略很多毒的危害，所以我们必须研究出更先进的微生物源进行毒性评估。

3 结论

工业废水污染物检测技术经历了从活体实验到细菌实验、微生物检测实验，为了提高检测的准确性，研究人员不断探索新的高效方法。废水检测和管理必须灵活、易于维护，最好是现场快速检测，因此微生物检测法有很好的发展前景，然而，按照规定的毒性剂量与微生物发电量之间的相关性必须与实际基础相结合，所以要开发毒性快速检测仪，这需要政府的大力支持。发达国家已经建立了大型毒性检测标准测量库，在实施过程中取得了巨大的成效，我国目前的急性毒性检测方式非常少，因此，要制定相关的法律法规，完善轻工业废水特别是排放的污水的浓度检测，加强综合毒性控制，学习国外先进的毒物检测方法，完善轻工业废水检测体系，更好地保障水质安全，保护人们的健康和生态系统。