城市回用水毒理學(xué)安全評價(jià)研究.pdf

1、近年來我國水量和水質(zhì)性缺水問題嚴(yán)重,對現(xiàn)有水資源進(jìn)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(shí)也是關(guān)系到國計(jì)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(jīng)處理后達(dá)到一定的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn),可在一定范圍內(nèi)重復(fù)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(jī)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(jīng)消化道食入暴露于有毒有害物質(zhì),可能對人體具有遺傳毒性作用,因而其潛在的健康風(fēng)險(xiǎn)受到廣泛關(guān)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(xué)終點(diǎn)的遺傳毒性試驗(yàn),包括體外哺乳動物細(xì)胞染色體畸變試驗(yàn)、體外胞質(zhì)阻滯法微核試驗(yàn)、

3、Ames試驗(yàn)、質(zhì)粒DNA損傷試驗(yàn)和p53基因外顯子的突變檢測試驗(yàn)研究其對遺傳物質(zhì)的損傷,對城市回用水的致突變作用進(jìn)行了初步探討。同時(shí)采用氣相色譜.質(zhì)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(jìn)行定量分析,在此基礎(chǔ)上采用環(huán)境健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)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(zhì)特色的回用水中PAHs健康風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。并針對城市回用水灌溉農(nóng)田后農(nóng)作物是否會對人體健康產(chǎn)生影響

4、的研究結(jié)果不一致的問題,采用城市回用水灌溉含水量大、澆灌次數(shù)多的蔬菜(黃瓜和圓白菜),并以當(dāng)?shù)鼐喔仁卟藶閷φ?對人類食用部分按照《食品安全性毒理學(xué)評價(jià)程序和方法》(GBT-15193.1～15193.21-2003)的要求進(jìn)行了急性經(jīng)口毒性、致突變性、亞慢性毒性試驗(yàn),評價(jià)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(jīng)過常規(guī)處理后形成污水處理廠二級出水,再經(jīng)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(shí)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(jìn)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(yàn)中,Ames試驗(yàn)和質(zhì)粒DNA斷裂試驗(yàn)結(jié)果為陽性。試驗(yàn)結(jié)果表明,未被去除有機(jī)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(yàn)結(jié)果顯示出水致突變性強(qiáng)于入水水樣。同時(shí)通過測定DNA序列,證實(shí)回用水中有機(jī)物能誘導(dǎo)人胚肝細(xì)胞(L-02細(xì)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(xì)胞染色體畸變試驗(yàn)和體外胞質(zhì)阻滯法微核試驗(yàn)中,由于遺傳學(xué)終點(diǎn)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(jìn)一步對城市回用水的致突變性進(jìn)行深入研究。
　　 (二)16種PAHs的含量測定中,通過氣相色譜-質(zhì)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(jīng)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(zhì)。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(fēng)險(xiǎn)評價(jià)研究顯示,城市回用水在綠化、農(nóng)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(shù)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(shù)為7.77×10-3。城市綠化、農(nóng)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(fēng)險(xiǎn)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(fēng)險(xiǎn)為5.89×10-6。研究結(jié)果表明,回用水在城市綠化、農(nóng)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(fēng)險(xiǎn)均很低,回用水中多環(huán)芳烴的健康風(fēng)險(xiǎn)處于可接受水平。
　　 (四)城市回用水灌溉蔬菜安全性評價(jià)研究顯示,回用水灌溉的黃瓜和圓白菜急性口毒性試驗(yàn)LD50大于20.0g/kg·BW,屬無毒級:Ames試驗(yàn)、小鼠骨髓細(xì)胞微核試驗(yàn)和小鼠精子畸

10、形試驗(yàn)結(jié)果均為陰性,體內(nèi)和體外試驗(yàn)均未見其具有遺傳毒性;在亞慢性毒性試驗(yàn)中大鼠體重、進(jìn)食量、臟器重量、血液學(xué)、生化指標(biāo)、尿液及病理學(xué)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(jié)果與井水澆灌蔬菜和空白對照組相比未見差異。現(xiàn)有實(shí)驗(yàn)結(jié)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(jià)尚需更多的實(shí)