王娟婷，李 玄，于衍真

（濟(jì)南大學(xué) 土木建筑學(xué)院，濟(jì)南 250022）

隨著工業(yè)、農(nóng)業(yè)的發(fā)展，由于大量工業(yè)廢水不達(dá)標(biāo)排放，絕大部分生活廢水不經(jīng)處理直接排放，農(nóng)村地區(qū)不合理大量使用化肥、農(nóng)藥等化學(xué)物質(zhì)，導(dǎo)致了嚴(yán)重的面源污染［1］。

大量人工合成有機(jī)物進(jìn)入水環(huán)境，這些有機(jī)物不易被微生物降解，并通過食物鏈逐級富集。研究表明，進(jìn)入水體的有機(jī)物種類繁多，絕大部分對水生生物和人體有直接或間接、急性或慢性的致毒作用，一些還能積累在組織內(nèi)部，改變細(xì)胞的DNA結(jié)構(gòu)，使組織發(fā)生癌變［2-6］。

近年來，水中有機(jī)污染物對人體健康的潛在危害及飲用水中有機(jī)污染物質(zhì)的去除效率受到人們的普遍關(guān)注［7］。

按照國內(nèi)常規(guī)給水處理工藝流程進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，分別對枯水期與豐水期設(shè)定水源水、沉后水、濾后水及出廠水4個水樣進(jìn)行試驗(yàn)，研究常規(guī)給水處理工藝對有機(jī)污染物的去除效率，對比豐水期、枯水期進(jìn)水水質(zhì)與出水水質(zhì)，及時找到處理工藝的薄弱環(huán)節(jié)，為水質(zhì)及時調(diào)節(jié)工藝組合提供可靠參考。

為進(jìn)一步真實(shí)地反映飲用水中有機(jī)污染物對人體的危害，采用彗星實(shí)驗(yàn)［8］對脾臟淋巴細(xì)胞進(jìn)行DNA損傷研究［9-10］。淋巴細(xì)胞是機(jī)體內(nèi)一類重要的免疫細(xì)胞，是機(jī)體發(fā)生癌變的早期信號［11］。

1 實(shí)驗(yàn)材料與方法

根據(jù)國內(nèi)水廠常用的給水處理工藝流程，組建模擬水廠流程（圖1），設(shè)定采集4個水樣：原水（A）、加混凝劑經(jīng)沉淀之后的沉后水（B）、經(jīng)快速砂濾池的濾后水（C）及液氯消毒后的出水（D）。進(jìn)水采樣分兩期進(jìn)行，枯水期（1月），豐水期（8月）。將水樣進(jìn)行有機(jī)物富集，應(yīng)用GC/MS分析技術(shù)分析各水樣有機(jī)提取物的主要成分，將富集后的物質(zhì)復(fù)溶，配置成高、中、低3個不同濃度溶液喂養(yǎng)雌性小白鼠，連續(xù)染毒7d，處死小鼠，取小鼠脾臟細(xì)胞做彗星試驗(yàn)［12］。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

2.1 有機(jī)物提取物的GC/MS成分分析

表1和表2顯示了應(yīng)用GC/MS分析枯水期與豐水期水樣有機(jī)提取物的成分，其中枯水期共定性出有機(jī)物10種，進(jìn)水中檢測出42種有機(jī)物，豐水期共定性出有機(jī)物13種，進(jìn)水中檢測出44種有機(jī)物。在豐水期、枯水期有機(jī)污染物中，單環(huán)芳烴類和多環(huán)芳烴類化學(xué)物都居于首位。與枯水期相比，來自豐水期水樣的有機(jī)物種類和數(shù)量均比相應(yīng)的枯水期水樣的多，這與化肥農(nóng)藥等成分通過豐水期雨水沖刷和地表徑流進(jìn)入水體有很大關(guān)系。

表1 枯水期水樣濃縮物中有機(jī)成分

表2 豐水期水樣濃縮物中有機(jī)成分

2.2 枯水期與豐水期小白鼠脾臟淋巴細(xì)胞彗星實(shí)驗(yàn)結(jié)果

在彗星圖像中，彗頭代表細(xì)胞核，即未斷裂的、分子量較大的DNA片段，彗尾代表細(xì)胞核中DNA片段在電場作用下的遷移，DNA片段越小，遷移的距離越遠(yuǎn)，分子量小的DNA片段越多，彗星圖像分散程度越高。

當(dāng)前，評價彗星實(shí)驗(yàn)結(jié)果常用的定量指標(biāo)主要有：彗星尾長、彗尾DNA含量和尾矩［13］。在較低損傷范圍內(nèi)，尾長與損傷呈線性關(guān)系；在高損傷范圍時，尾長并不隨損傷程度的增加而增長。而彗尾DNA含量及尾矩與損傷程度關(guān)系密切，因此，選用彗尾DNA含量及尾矩更能準(zhǔn)確反映DNA損傷程度。

圖2、圖3分別是枯水期、豐水期4種水樣分別喂養(yǎng)小白鼠后，小白鼠脾臟細(xì)胞的彗星實(shí)驗(yàn)圖。

圖2 枯水期有機(jī)提取物對小鼠淋巴細(xì)胞DNA損傷的彗星實(shí)驗(yàn)

圖3 豐水期有機(jī)提取物對小鼠淋巴細(xì)胞DNA損傷的彗星實(shí)驗(yàn)

從彗星圖片中，可以看出枯水期和豐水期的各階段水樣，對小白鼠脾臟細(xì)胞DNA都有不同程度的損傷，而且隨著喂養(yǎng)溶液濃度的增大，損傷程度增大。

2.3 淋巴細(xì)胞DNA損傷結(jié)果

采用彗尾DNA含量這一指標(biāo)，利用計(jì)算機(jī)圖像分析軟件實(shí)驗(yàn)結(jié)果，如圖4～圖6。

圖4 枯水期彗星實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖5 豐水期彗星實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖6 枯水期與豐水期進(jìn)水彗星實(shí)驗(yàn)結(jié)果

圖4與圖5表明無論是豐水期還是枯水期，從進(jìn)水到沉后水、濾后水及出水的有機(jī)提取物均對小鼠脾臟淋巴細(xì)胞有不同程度的DNA損傷。并且隨著有機(jī)提取物濃度的增加，尾部DNA含量增加，即DNA損傷程度增加。其中未經(jīng)任何處理的進(jìn)水的DNA損傷最高，而濾后水的DNA損傷最低。經(jīng)過砂濾池過濾的濾后水再經(jīng)消毒處理，其出水的DNA損傷與濾后水相比均呈現(xiàn)增高的現(xiàn)象，這主要是采用液氯消毒產(chǎn)生了消毒副產(chǎn)物的緣故［14-15］。

圖6顯示了不同濃度的枯水期與豐水期進(jìn)水有機(jī)提取物對彗星尾部DNA含量的影響，豐水期的響應(yīng)值明顯高于枯水期，并且隨著提取物濃度的增大，這種差異越來越明顯。這種差異與水庫所在地在豐水期和在多雨季節(jié)當(dāng)?shù)靥镩g施用化肥與農(nóng)藥有很大關(guān)系，這些化肥與農(nóng)藥成分隨著雨水的沖刷和地表徑流大部分進(jìn)入飲用水水源。

3 結(jié)語

（1）飲用水源的污染對給水處理工藝提出新的挑戰(zhàn)。常規(guī)水處理工藝可以在一定程度上降低水中有機(jī)污染物的遺傳毒性，但不能消除危害。

（2）我國飲用水消毒仍然以液氯消毒為主，由于消毒副產(chǎn)物的存在，增加了水的遺傳毒性。

（3）水庫在枯水期與豐水期的水質(zhì)常規(guī)理化監(jiān)測沒有任何超標(biāo)，但豐水期水樣中有機(jī)提取物的有機(jī)物種類與數(shù)量明顯高于枯水期，前者對小鼠淋巴細(xì)胞的DNA損傷程度也高于后者。這類有機(jī)污染物大部分為持久性有機(jī)污染物，可以在環(huán)境中穩(wěn)定存在，在人和動物體內(nèi)富集，直至中毒的濃度。

（4）水廠處理工藝要根據(jù)進(jìn)水水質(zhì)進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整或者添加必要的預(yù)處理，以適應(yīng)不斷變化的原水水質(zhì)，保障良好的飲用水水質(zhì)［13-15］。

（5）利用顆粒性活性炭代替快速砂濾池，減少消毒副產(chǎn)物前體；開發(fā)和應(yīng)用新型消毒劑，防止消毒副產(chǎn)物的產(chǎn)生等。

［1］莊穎.水中有機(jī)污染物對人體的潛在危害及預(yù)防對策［J］.環(huán)境與健康雜志，2001，18（3）:187-189.

［2］李曉東，蔡國慶，馬軍.水中有機(jī)成分及其對飲用水水質(zhì)的影響［J］.給水排水，1999，25（5）:12-14.

［3］SIYANYTSYA V， KOCHKODAN V， GONCHARUK V.Natural organic matter removal from water by complexationultrafiltration［J］.Desalination， 2008， 223（1/3）:91-96.

［4］ZULARISAM A W， ISMAIL A F.Razman Salmi.Behaviours of natural organic matter in membrane filtration for surf ace water treatment a review［J］.Desalination， 2006， 194（1/3）:211-231.

［5］崔玉川，傅濤.我國水污染及飲用水源中有機(jī)污染物的危害［J］.城市環(huán)境與城市生態(tài)， 1998， 11（3）:23-25.

［6］劉征濤.持久性有機(jī)污染物的主要特征和研究進(jìn)展［J］.環(huán)境科學(xué)研究， 2005，3（18）:93-101.

［7］李兆利，厲以強(qiáng)，等.長江南京段水體中有機(jī)污染物的遺傳毒性研究［J］.環(huán)境科學(xué)研究，2006， 19 （3）:105-108.

［8］N P Singh， R E Stephens，E L Schneider.modification of alkaline micro gel electrophoresis for sensitive detection of DNA damage［J］.INT J RADIATBIOL，1994，66：23-28.

［9］朱惠剛.水中有機(jī)致突變物綜合評價指標(biāo)探討［J］.上海環(huán)境科學(xué)，1995，10（14）:44-49.

［10］CLAIRTA， KRAMERJR， SYDORM， et al.Concentration of aquatic dissolved organic matter by reverse osmosis ［J］.Water Res， 1991， 25（9）:1033-1037.

［11］陳文青，呂世靜，何德.螺旋藻多糖對免疫低下小鼠淋巴細(xì)胞增殖及促進(jìn)IFN-的誘生作用［J］.時珍國醫(yī)國藥，2008（94）:941-942.

［12］張金榮，唐非，谷康定，等.自來水中有機(jī)污染物對細(xì)胞DNA 的損傷作用［J］.中國公共衛(wèi)生，2004，20（7）:784-785.

［13］孟紫強(qiáng)，張連珍.單細(xì)胞凝膠電泳技術(shù)在人血淋巴細(xì)胞DNA 損傷研究中的應(yīng)用 ［J］. 遺傳學(xué)報(bào)，1998，25（4）:294-300.

［14］Chisholm K， Cook A， Bower C， et al.Risk of birth defects in Australian communities with high levels of brominated disinfection by products ［J］.Environ Health Perspect， 2008（116）:1267-1273.

［15］Hoffman C S， Mendola P， Savitz D A， et al.Drinking water disinfection by product exposure and fetal growth［J］.Epidemiology， 2008（19）:729-737.