城市回用水毒理學安全評價研究.pdf

1、近年來我國水量和水質性缺水問題嚴重,對現(xiàn)有水資源進行深度的開發(fā)利用既是可持續(xù)發(fā)展的必然要求,同時也是關系到國計民生的重大戰(zhàn)略問題。城市回用水或再生水(recycled water/reclaimed water)主要指城市污水或生活污水經處理后達到一定的水質標準,可在一定范圍內重復使用的非飲用水,是水資源的一種有效利用形式。
　　 由于受現(xiàn)有處理工藝的限制,處理后的城市污水中仍含有各種有毒有害的有機物,其中包括具有致癌性的多環(huán)芳

2、烴(Polycyclic Aromatic Hydrocarbons,PAHs)。城市回用水在使用過程中既可以液態(tài)形式存在又可在噴灑過程中形成氣溶膠,人體主要通過肺臟吸入、皮膚接觸吸收、經消化道食入暴露于有毒有害物質,可能對人體具有遺傳毒性作用,因而其潛在的健康風險受到廣泛關注。
　　 本研究立足于我國城市回用水再利用安全性問題,采用了一組不同遺傳學終點的遺傳毒性試驗,包括體外哺乳動物細胞染色體畸變試驗、體外胞質阻滯法微核試驗、

3、Ames試驗、質粒DNA損傷試驗和p53基因外顯子的突變檢測試驗研究其對遺傳物質的損傷,對城市回用水的致突變作用進行了初步探討。同時采用氣相色譜.質譜(GC-MS)聯(lián)用的方法對枯水和豐水季節(jié)回用水中USEPA推薦的16種PAHs進行定量分析,在此基礎上采用環(huán)境健康風險評價方法,開展三種不同回用條件下,微孔膜過濾+臭氧消毒處理工藝下具有我國水體基質特色的回用水中PAHs健康風險評價。并針對城市回用水灌溉農田后農作物是否會對人體健康產生影響

4、的研究結果不一致的問題,采用城市回用水灌溉含水量大、澆灌次數多的蔬菜(黃瓜和圓白菜),并以當地井水灌溉蔬菜為對照,對人類食用部分按照《食品安全性毒理學評價程序和方法》(GBT-15193.1～15193.21-2003)的要求進行了急性經口毒性、致突變性、亞慢性毒性試驗,評價城市回用水灌溉蔬菜的食用安全性。
　　 本研究采集水樣為天津市某再生水廠,其水源主要為周圍生活污水,經過常規(guī)處理后形成污水處理廠二級出水,再經過混凝沉淀+微

5、濾/超濾+部分反滲透+臭氧+液氯消毒工藝處理形成城市回用水。分別采集豐水季節(jié)和枯水季節(jié)水樣,采集入水口水樣即污水處理廠二級出水和出水水樣即城市回用水,每次采集時間為1周,每天采集水樣凍存于-80℃冰箱,每次采集水樣混合后進行固相萃取測定其遺傳毒性和16種PAHs的含量。
　　 (一)在遺傳毒性試驗中,Ames試驗和質粒DNA斷裂試驗結果為陽性。試驗結果表明,未被去除有機污染物仍能引起移碼型和堿基置換型突變作用和DNA斷裂,豐水期

6、與枯水期兩次水樣的Ames試驗結果顯示出水致突變性強于入水水樣。同時通過測定DNA序列,證實回用水中有機物能誘導人胚肝細胞(L-02細胞)中抑癌基因p53外顯子堿基發(fā)生突變。但在體外哺乳動物細胞染色體畸變試驗和體外胞質阻滯法微核試驗中,由于遺傳學終點和敏感性的原因,并未觀察到水樣的致突變作用。提示還需進一步對城市回用水的致突變性進行深入研究。
　　 (二)16種PAHs的含量測定中,通過氣相色譜-質譜(GC-MS)分析發(fā)現(xiàn),豐水

7、期、枯水期回用水和污水處理廠二級出水兩次水樣中均檢測出PAHs,主要為芴和菲,其次為熒葸、萘、芘等。豐水期入水水樣(污水處理廠二級出水)中16種PAHs的總濃度為1777.9ng/L,出水水樣1380.1ng/L;枯水期入水水樣中16種PAHs的總濃度為2225.1ng/L,出水水樣1827.1ng/L。豐水期PAHs含量低于枯水期,經過處理后回用水中PAHs含量有所降低。但目前的處理方法并不能完全去除水中的多環(huán)芳烴類物質。從回用水水樣

8、PAHs分子組成來看,主要以較低分子量(2環(huán)和3環(huán))的PAHs為主,尤以3環(huán)PAHs含量最多。
　　 (三)對城市回用水中多環(huán)芳烴健康風險評價研究顯示,城市回用水在綠化、農業(yè)灌溉和景觀娛樂三種不同回用途徑下,多環(huán)芳烴的慢性長期危害指數分別為1.04×10-4、3.66×10-3、4.01×10-3,以上三種回用途徑下多環(huán)芳烴的慢性長期危害總指數為7.77×10-3。城市綠化、農業(yè)灌溉和景觀娛樂三種不同回用途徑多環(huán)芳烴的致癌風險分

9、別為7.88×10-8、2.77×10-6、3.04×10-6,三種回用途徑總致癌風險為5.89×10-6。研究結果表明,回用水在城市綠化、農田灌溉和景觀娛樂接觸過程中多環(huán)芳烴所增加的致癌和非致癌風險均很低,回用水中多環(huán)芳烴的健康風險處于可接受水平。
　　 (四)城市回用水灌溉蔬菜安全性評價研究顯示,回用水灌溉的黃瓜和圓白菜急性口毒性試驗LD50大于20.0g/kg·BW,屬無毒級:Ames試驗、小鼠骨髓細胞微核試驗和小鼠精子畸

10、形試驗結果均為陰性,體內和體外試驗均未見其具有遺傳毒性;在亞慢性毒性試驗中大鼠體重、進食量、臟器重量、血液學、生化指標、尿液及病理學檢查均未見任何明顯中毒癥狀和表現(xiàn)。本研究顯示微孔膜過濾+臭氧消毒處理工藝城市回用水灌溉的蔬菜(黃瓜和圓白菜)急性毒性、遺傳毒性及亞慢性毒性結果與井水澆灌蔬菜和空白對照組相比未見差異?，F(xiàn)有實驗結果未顯示回用水灌溉蔬菜對大小鼠具有急性毒性、遺傳毒性和亞慢性毒性作用。但對回用水灌溉蔬菜的食用安全性評價尚需更多的實