發光菌在污水處理中的應用

目前，評估污水毒性在處理前后的變化已成為 研究熱點之一，處理出水進人生態系統后對生物產 生的影響也成為受關注的內容。

傳統的理化分析方法可對污染物定性定量分析，但不能說明物質問的相互作用及其對生物的影響。為此，人們提出了生物分析方法。目前已有多 種生物被用于水質監測，常用的有發光菌、大型蚤和 魚類等。發光菌由于具有快速、靈敏等特點而被廣泛應用，特別是在污水處理領域。

1 評估工藝

采用發光菌評估各種污水處理技術在污水處理 領域應用廣泛。常用的污水處理技術包括：高級氧 化技術、厭氧膜生物反應器、厭氧塘和活性污泥法 等。通過檢測進、出水對發光菌的抑光率來評估處 理技術的有效性，可為處理工藝的改造提供重要的 數據支持。

目前，已有學者采用 fischeri評估高級氧化技 術對污水毒性的去除情況。Kajitvichyanukul等采用 fischeri和化學指標對高級氧化光助Fenton技術 的處理效率進行了評估，未處理污水的抑光率為 90％ ，處理后為30％ ，結果表明光助Fenton處理技 術能增加污水中毒物的降解，降低污水毒性 J。生 物法能有效去除污水中大量的有機物，不能去除含 量高的毒性物質(如殺蟲劑 )，而高級氧化技術能 有效去除殺蟲劑 ，因此高級氧化聯合生物處理技 術能有效去除污水中的毒性物質。目前，采用 fischeri評估高級氧化聯合生物技術對毒性的去除率 已見報道 。黃滿紅等發現A ／0工藝對城市污水毒性具有較好的削減能力，對發光菌抑光率的削減 率>72％。

發光菌毒性試驗也用來評估各種垃圾滲濾液處 理工藝的效率。Gotvajna等采用 fischeri及化學 指標評估各種垃圾滲濾液處理工藝(包括曝氣法、 顆粒活性炭、絮凝法、光助Fenton技術)。采用曝氣 法處理時，隨著氣體的通入，滲濾液毒性降低；顆粒 活性炭能有效降低滲濾液的毒性；采用Al (SO ) 和FeC1 均能降低污水的毒性；在所有的處理技術 中，光助Fenton技術最有效，濾液經處理后毒性顯 著降低 。

2 監測污水毒性

為監測污水處理廠的處理效果，必須持續監測進、出水等的毒性。已有研究表明，經過處理后水的 毒性明顯降低 。Katsoyiannis等采用 fischeri 評估了污水處理廠的進、出水和污泥的毒性，所有樣 品對發光菌都具有抑制效應，污泥對發光菌的抑制 效應最大，抑光率為35％ ～85％ ，其次是進水，抑光 率為25％ ～60％ ，最小的為二沉池出水，抑光率為 6％ ～20％ 。Farre等對進、出水的毒性進行了研究，發現處理后的污水毒性降低(進、出水的抑光率 分別為82．4％和44％) 。

人們還發現，初級沉淀不能有效降低污水的毒性，毒性去除主要發生在生物處理階段。同時，Farr6等也發現，僅采用物化方法不能消除污水毒性，污水經初級沉淀后對發光細菌的抑光率增高， 可能的原因是初級沉淀過程引入了新的物質 。各種污水對發光細菌的抑光率見表1。

表1 各種污水對發光菌的抑光率

注：n．m為未測定，n．d．為低于檢測限，EC50/30為樣品對發光菌作用后，發光強度分別下降為對照組的50％和30％時樣品的濃度之比。

從表1可以看出，發光菌的抑光率沒有超過 100％ ，水的毒性和處理廠接收的污水類型有關，抑 光率達100％的主要為紡織廢水和制革廢水等。水 質的毒性和發光菌的抑光率之間存在相關性，Per— soone等根據毒性單位(TU)將樣品分為無毒(TU= 0)、微毒(0<1)、有毒(1<10)、極毒(1 1 <100)和劇毒(TU>100)幾種。已有研究對 進水、二沉出水和污泥的Tu進行了計算，54％的進 水為微毒、46％為有毒；僅有8％ 的二沉水為有毒、 其余為微毒；與水相比，底泥毒性較大(46％ 為微 毒、38％為有毒、15％為極毒) 。同時可以查看中國污水處理工程網更多技術文檔。

發光菌檢測污水毒性的表示方法如下：

（1）用苯酚濃度表示：當未經稀釋的樣品（即樣品稀釋度為100％）的抑光率在5％～95％時，也即相對發光強度在95％～5％范圍內，可以用相同抑光率時苯酚的濃度來表示樣品的毒性。大多數水樣均在此范圍內。

（2）用EC50值表示： EC50值是指受試物對發光菌作用后，發光強度下降為對照組的50%時（即相對發光強度或抑光率為50%時）的受試物濃度。EC50值是評價化合物生態毒性的重要參數，也是評價有機污染物對生物體毒理學效應的常用參數，常用于表征化合物對發光菌的作用結果。EC50值越小表明受試物的毒性越大。

（3）毒性表達方法還應注明樣品與發光菌作用的時間，因為作用時間也影響數值大小。發光菌作用時間10min和作用15min的數值是不同的，有時差異還很大，故必須表明作用的時間。一般可在數值表達后用括號加注作用時間，例如：EC50＝0.10%(15min),或抑光率45％（15min），表明是 15min時實測數據。

3 評估化合物毒性

發光菌毒性試驗不僅可以評估水的總體毒性， 還可以結合其他化學方法(如LC—MS)評估水中特 定污染物的毒性，包括重金屬、苯和萘的衍生 物H 以及酚等。Guerra對工業排水中的酚進行 了研究，發現單一酚類化合物對總進水毒性的影響 小，對苯二酚的濃度和Microtox的結果存在顯著正相關引。高繼軍等應用Q67對銅鋅、銅汞、銅鎘、銅 鎳等4種重金屬混合物的聯合毒性進行了評價，發現銅鋅混合物表現為加和作用，而銅汞、銅鎘、銅鎳 3種混合物聯合則表現為拮抗作用 。

通過探討毒性與各種化學指標的聯系，可以更 全面地評估水質毒性。有研究發現，抑光率和 BOD 、COD及SS存在顯著相關性，水中抑光率和 BOD 、COD及ss呈正相關，底泥中的相關性總體較弱(EC)和TOC具有負相關關系；其他研究也 發現，有效濃度(EC)和COD之間具有顯著的相關性 ，但另有研究發現，Microtox的結果和COD值 呈顯著負相關；而酚類化合物和其他生物(大型蚤、 輪蟲)呈顯著負相關 。

對于復雜樣品來說，COD和毒性之問不具顯著相關性，并且毒性和持久性有機污染物(POPs) 之間的相關性頗具爭議。污水在處理前的毒性和 POPs的濃度呈正相關，二沉水中兩者則呈負相 。另有研究發現，污泥的毒性和多環芳烴顯著 相關，但與多氯聯苯相關性較小 。

盡管污水成分較為復雜，毒性指標和化學指標 不是任何情況下都相關，但毒性分析仍是化學分析 的有效補充，兩者結合能有效評估污水排放和污泥 處置的潛在危害。Farr6等認為毒性指標可以作為 水質分析的初選參數，如果水對發光菌的抑光率< 20％ 或毒性影響指數(TII 50)<0.4，則不需進行化學 分析，這樣有利于減少樣品的分析數量 。