饮用水生产过程中氯消毒的应用

饮用水生产过程中氯消毒的应用

0生物过程在线监测在线生物监控技术的基本原则是，当暴露于有毒物质或环境条件显著变化时，试验动物的行为生态变化是可以利用的。适用于水质监测的在线生物监测仪通常采用蚤、鱼、虾等小型敏感生物,将其运动行为转化成电信号,实现对水质改变的在线监测。其中采用的大型蚤(Daphniamagna)是一类小型枝角类动物,生活史较短,对生存环境内化学组成的变化非常敏感,是一种标准的水体质量监测生物,已经成为在世界范围内广泛应用的生物种类。在对大型蚤作为水体污染指示生物,化学品安全性评价的试验动物,甚至pH对其影响等方面已经做了大量工作[3～5]。目前国内各给水厂常用液氯消毒,余氯可能会对进行在线监测的敏感生物(如大型蚤)的生长和行为产生影响。因此,本文根据出厂水中余氯的水平进行了大型蚤急性和慢性毒性测试,探讨了以大型蚤进行在线生物监测时可能存在的问题,为利用大型蚤作为在线生物监测技术中的试验动物,及其在饮用水生产安全保障体系建设中应用积累基础数据。1材料和方法1.1水、污、细生栅藻大型蚤的制备本研究所采用的受试大型蚤由中国环境科学院提供,均为实验室培养三代以上的出生24h左右的同龄幼蚤。培养温度22±2℃,光照强度3000-4000lx,光照周期16L:8D。采用国际标准化组织规定的标准稀释水(StandardReferenceWater,SRW),pH为7.8±0.2,硬度(以CaCO3计)为250±25mg/L,试验周期内喂食斜生栅藻(Senedesmusobliqnus)。取多只体内有卵的大型蚤分别放于50mL的烧杯内进行培养,直至产出幼蚤。将出生后24h的同龄大型蚤取出放于同一个烧杯内,挑选健康的、无病菌的,没有受伤的幼蚤进行试验。1.2慢性毒性试验采用48h的暴露试验测定水中余氯对大型蚤存活率的影响,并采用40d暴露试验确定余氯对大型蚤生长及生殖力的影响。用不同浓度次氯酸钠配制不同余氯浓度的试验溶液。在24h,48h暴露试验中,采用SRW作对照,设定4组余氯浓度不同的试验组,分别为0.16mg/L,0.32mg/L,0.48mg/L,0.64mg/L,0.80mg/L,暴露结束后以是否能够移动为指标确定水中大型蚤的存活率,如果在轻微的搅动以后,15s内大型蚤不活动,则认为大型蚤死亡,试验过程中不给大型蚤投加任何食物。慢性毒性试验以SRW作对照,根据48h暴露试验得出的大型蚤的最小致死剂量(MLD)为暴露剂量,测定40d后大型蚤的生长和生殖指标变化。在40d暴露过程中,对照组每周换水3次,试验组每隔12h换水一次。上述试验中,每个试验容器中使用大型蚤的个数为30只。在急性毒性试验中每隔3h观察一次,对死亡的大型蚤进行计数。在慢性毒性试验中每隔3h观察一次,及时清理死亡的蚤及产下的幼蚤,记录暴露后第30-40d内存活大型蚤的体长,产第一胎幼蚤时间,所产胎数和每胎产幼蚤数。毒性数据采用SPSS10.0版本的统计软件进行处理,显著性检验设定为p<0.01。2结果与讨论2.14水体内余氯的浓度不同浓度余氯对大型蚤存活率的影响见图1。结果表明,大型蚤在对照组中的存活率为100%,在余氯浓度为0.16mg/L的水中24h和48h存活率均大于95%。因此0.16mg/L可以作为余氯对大型蚤毒性的MLD值,所导致大型蚤死亡率在试验误差范围内。随着水体内余氯浓度的增加,大型蚤的死亡率逐渐增加(见图1)。计算得到24h和48h的EC50值分别为0.43mg/L和0.27mg/L。2.2u3000对大型蚤的生殖力指标影响当水中余氯为0.16mg/L时,慢性毒性暴露中大型蚤的体长及生殖情况见表1。可以看出,经过40d的暴露后,大型蚤无论是在生长还是在生殖方面均明显受到余氯的影响。根据表1结果,对照组的大型蚤在40d暴露后存活率为90%以上,没有超出生物毒性测试中对照组死亡率<10%的规定,生长和生殖状况都明显好于暴露于0.16mg/L余氯的试验组。与对照组相比,暴露于含0.16mg/L余氯水中的大型蚤40d后的体长平均缩短1.18mm,差异极显著(p<0.01)。在生殖力指标中,从暴露开始到产下第一胎所用的时间从对照组的120h增加到449h,暴露期间所产幼蚤胎数从16胎降低到约4胎,40d内所生产的幼蚤数量则从近百只降低到约6只,反映试验动物暴露期受到水中余氯的严重影响,对其生殖生理系统产生相当程度的损伤。过去有关水中余氯对水生生物毒性的研究不多。但是从氯的强氧化性质,可以初步推测毒性作用的机理应该主要是氧化性损伤。目前一般饮用水处理过程对水中游离余氯的规定是在与水接触30min后不应低于0.3mg/L,管网末梢水不应低于0.05mg/L。本研究得到的余氯急性毒性的MLD值为0.16mg/L,因此可以用来实现在线连续监测过量投加后水中高浓度的余氯。反之,如果采用大型蚤做毒性物质的在线生物监测(如突发性事故监测),或者用于监测水质大幅度变化时,应考虑首先消除水中余氯对动物行为生态的影响。3大型蚤的生物监测技术余氯>0.16mg/L的水对大型蚤存在明显的急性和慢性毒性。一方面,本研究结果提示大型蚤可以作为在线生物