鄭鑫

（忻州市環(huán)境監(jiān)測站，山西 忻州 034000）

試（實）驗研究

應(yīng)用PFU法監(jiān)測冶金工業(yè)廢水的毒性

鄭鑫

（忻州市環(huán)境監(jiān)測站，山西 忻州 034000）

應(yīng)用PFU法監(jiān)測冶金工業(yè)廢水的毒性的實驗原理，對冶金工業(yè)廢水對生物的影響進(jìn)行研究。結(jié)果表明：水質(zhì)的嚴(yán)重污染使原生動物群落多樣性呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。應(yīng)用這一方法可以對水質(zhì)毒性進(jìn)行初步的判定。

PFU法 冶金工業(yè) 廢水毒性監(jiān)測

PFU（Polyurethane foam unit）微型生物群落監(jiān)測方法是一種通過監(jiān)測生物群落變化來對水體進(jìn)行監(jiān)測的方法。實際操作中主要是把泡沫塑料當(dāng)作人工基質(zhì)對水體中的微型生物群體進(jìn)行收集，對微小生物群體結(jié)構(gòu)和功能的各種參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測，來實現(xiàn)水質(zhì)的評價。除此之外，這種方法也可用于室外毒性試驗，利用工業(yè)產(chǎn)生的廢水和一定量的化學(xué)用品，對水體中的微小型群落進(jìn)行毒性強(qiáng)度的檢驗。PFU主要利用微小生物群落是水系統(tǒng)中客觀存在的這一事實作為檢測的依據(jù)。在利用PFU進(jìn)行檢測的時候，使PFU基質(zhì)在水中進(jìn)行浸泡，在進(jìn)行浸泡的時候讓水體中絕大部分的微小型種類進(jìn)入到PFU基質(zhì)中，通過對PFU的擠壓就可以收集到里面的水樣，以此監(jiān)測水體中存在的微型生物群落組織。利用原生動物（動物性鞭毛蟲、肉足蟲、植物性鞭毛蟲和纖毛蟲）符合群落生態(tài)學(xué)MacArthur-Wilson島嶼地區(qū)地理穩(wěn)定模型，重點監(jiān)測群落中的功能參數(shù)［1］。在生物組織中，群落的生物水平監(jiān)測與環(huán)境的毒性測試具有環(huán)境真實性，能夠比較客觀的為環(huán)境管理提供一定的結(jié)構(gòu)參數(shù)，利于作出科學(xué)的判斷。

1 冶金工業(yè)廢水對生物的影響實驗方法

選取某鋼鐵廠北溝、西溝、燒結(jié)廠尾礦壩、燒結(jié)廠、選礦廠等污染比較嚴(yán)重的地方進(jìn)行水質(zhì)檢測。在某公園的湖水中，將PFU塊作為種源放入。經(jīng)過檢查水質(zhì)條件為：pH值8.23、渾濁度6.7 mg/L、色度63倍、化學(xué)需氧量30.9 mg/L、生化需氧量2.50 mg/L、溶解氧質(zhì)量濃度6.50 mg/L、氨氮質(zhì)量濃度0.16 mg/L、總磷質(zhì)量濃度0.025 mg/L、水溫24℃。參比毒物苯酚劑量選擇：0.5、250、600、1000 mg/L。參比毒物苯酚對原生動物群落集群類進(jìn)行影響測試：在35 cm×25 cm× 6 cm的盒子中進(jìn)行，給里面加入4 L的苯酚溶液，將PFU塊放入到里面，進(jìn)行光照為一比一的照射，在1、3、6、9 h分別進(jìn)行觀察，鑒定到種［2］。

2 冶金工業(yè)廢水對生物的影響實驗結(jié)果

2.1 對原生物品種種類的影響

由于各個不同的污染源不同，對原生物的影響也不盡相同，原生物在種類的排列上具有很多的品種，對照組的種類69種，選礦廠38種、燒結(jié)廠尾礦壩26種、北溝29種、西溝40種、燒結(jié)廠17種。與對照組進(jìn)行比較，選礦廠減少42%、西溝減少40%、北溝減少56%、燒結(jié)廠減少73%、燒結(jié)廠尾礦壩減少60%，如表1所示。由此可見，水質(zhì)的嚴(yán)重污染使原生動物群落多樣性呈現(xiàn)逐漸降低的趨勢。

表1 污染源對原生動物種類的影響（與對照組相比減少）%

2.2 對原生動物群落的影響

在進(jìn)行觀察期間，在3～6 h的時候，原生動物的種類就達(dá)到了頂端，在第三天的時候，原生動物基本處于平穩(wěn)的狀態(tài)，在達(dá)到第九天的時候發(fā)現(xiàn)原生動物逐漸開始下降。在進(jìn)行研究的過程中，毒性比較微弱的污水在監(jiān)測中，基本上第一天就可以測出原生動物。隨著時間的增加原生數(shù)量在逐漸的增加，其中增加的有西溝、北溝、選礦廠、燒結(jié)廠尾礦壩；對于毒性較強(qiáng)的動物，在第一天和第三天的監(jiān)測中，根本無法監(jiān)測到原生動物的存在，如圖1所示。

圖1 原生動物在冶金廢水的影響下的變化情況

2.3 對水質(zhì)的影響

利用相關(guān)的檢驗有毒物質(zhì)的苯酚質(zhì)量濃度（C）和原生動物群居種類的百分比（T）的相關(guān)方程，可以表示為：T=71.6-0.073C［3］。對水質(zhì)的毒性進(jìn)行分級標(biāo)準(zhǔn)劃分，利用與之相關(guān)的方程對廢水中原生動物的百分比和苯酚的濃度合理的將原生動物定性的按照廢水的生物毒性劃分，將水質(zhì)化分為5個標(biāo)準(zhǔn)，如表2所示。

表2 PFU法測定水質(zhì)毒性分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)對水質(zhì)影響的評價將水質(zhì)毒性進(jìn)行合理的劃分，合理地對工業(yè)污染的嚴(yán)重性進(jìn)行評價，如表3所示，水質(zhì)毒性由強(qiáng)到弱的污染源順序為：燒結(jié)廠、尾礦壩、北溝、選礦廠、西溝。高毒水質(zhì)為燒結(jié)廠，中毒水質(zhì)為燒結(jié)廠尾礦壩、北溝、選礦廠、西溝。

表3 原生動物群落與理化監(jiān)測結(jié)果比較

3 冶金工業(yè)廢水對生物的影響實驗結(jié)果分析

通過采用污染綜合指數(shù)法對原生動物進(jìn)行檢測和比較，綜合污染主要表示的是污染源頭超過標(biāo)準(zhǔn)與污染物超過標(biāo)準(zhǔn)的總和。原生動物在群落中的監(jiān)測表現(xiàn)了群種污染源頭對原生動物的綜合毒性影響。根據(jù)表3中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計結(jié)果，我們可以發(fā)現(xiàn)，各種污染對原生動物的影響在趨勢上比較相近。通過理化監(jiān)測的效果，對各個污染源指數(shù)超標(biāo)進(jìn)行了明確的表達(dá)，按照污染源的嚴(yán)重性可以進(jìn)行排列：燒結(jié)廠、西溝、選礦廠、北溝、尾礦壩。通過對個體的展示表現(xiàn)了原生動物的污染物超標(biāo)與不超標(biāo)、綜合毒性的變化等相互進(jìn)行影響的意義。通過原生動物群落的監(jiān)測結(jié)果，各個污染源的毒性從污染的強(qiáng)度進(jìn)行排列可以排列為：燒結(jié)廠、尾礦壩、北溝、選礦廠、西溝。

4 結(jié)論

1）水質(zhì)污染對原生動物會造成不同程度的影響，不同的污染源水質(zhì)對原生的動物的群落組成和影響的程度也不盡相同。

2）通過對群落種類所占據(jù)的百分比，可以對污染的毒性進(jìn)行合理的判別，這一方法可以直接反映水質(zhì)的受污染程度。

［1］ 陳旭.應(yīng)用PFU法監(jiān)測冶金工業(yè)廢水的毒性［J］.中國衛(wèi)生工程學(xué)，2011（3）：228-229.

［2］ 樓霄，張哲海，王國祥.水生生物毒性試驗在工業(yè)廢水排放監(jiān)測和管理上的應(yīng)用途徑探討［J］.中國環(huán)境監(jiān)測，2010（2）：29-32.

［3］ 許木啟，曹宏.PFU原生動物群落生物監(jiān)測的生態(tài)學(xué)原理與應(yīng)用［J］.生態(tài)學(xué)報，2004（7）：1 540-1 547.

（編輯：張偉）

圖8 軋后鈦合金棒材

3 結(jié)論

1）耳子的出現(xiàn)與軋輥的孔型尺寸有關(guān)。當(dāng)孔型設(shè)計不合理，軋制單道次的變形量過大時，導(dǎo)致棒材尺寸變化劇烈，多余的金屬流向輥縫，促使輥縫處出現(xiàn)耳子。因此，相鄰兩道次之間變形要協(xié)調(diào)，尤其是圓孔型的變形量不能過大。

2）耳子的產(chǎn)生和軋輥的速度有關(guān)。當(dāng)相鄰孔型的速度不合理、前一道次比后一道次的速度相對較慢時，兩道次間會出現(xiàn)堆料現(xiàn)象，使多余的金屬流向輥縫，產(chǎn)生耳子。因此，計算軋輥速度時要盡量精確，可借助有限元模擬軋制過程，對計算的速度進(jìn)一步優(yōu)化，避免由于軋制參數(shù)設(shè)定不合理而導(dǎo)致的缺陷問題。

參考文獻(xiàn)

［1］ 溫東.高速線材產(chǎn)品外部質(zhì)量控制：中國金屬學(xué)會2012年全國軋鋼生產(chǎn)技術(shù)會論文集（下）［C］.北京：中國金屬學(xué)會，2012：798-801.

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［3］ 趙少金，黃振國.圓鋼表面質(zhì)量攻關(guān)［J］.柳鋼科技，2013（3）: 34-37.

［4］ 張少軍，逯登堯.熱軋?zhí)厥怃摪舨谋砻嫒毕莘植挤治觯跩］.山東冶金，2011（2）：45-48.

（編輯：胡玉香）

Abstract:In this paper，the hot continuous rolling process of TC4 titanium alloy bars is simulated in terms of FEM，and the ears problem is analyzed.It is found that the unreasonable groove design and mismatch rolling speed is the main reasons for leading to ears.The optimization designs of groove and rolling speed are carried by means of finite element simulation，which avoid the occurring of ears in the process of bar rolling，and have important engineering significance on further guiding the industrial production.

Key words:bars continuous rolling，finite element simulation，ears，optimal design

Metallurgy Industry Wastewater Toxicity Monitoring by PFU Method

Zheng Xin
（Xinzhou Environmental Monitoring Station，Xinzhou Shanxi 034000）

This paper adopts the experiment principle of metallurgical industry wastewater toxicity monitoring by PFU method，and studies the influence of the biological wastewater on metallurgical industry.The results show that the serious pollution of water quality makes protozoan community diversity presents the trend of gradual reduction.At the same time，the application of this method can make preliminary judgement on water quality toxicity.

PFU method，metallurgical industry，wastewater toxicity monitoring

Research on the Ears Occurring in the Process of Hot Continuous Rolling Based on the Finite Element Simulation

Duan Hua，Hao Yanchen，Miao Qiangqiang，Zhang Jinyao，Han Juncang，Zhang Yunchang，Zhu Yanchun
（School of Mechanical Engineering，Taiyuan University of Science and Technology，Taiyuan Shanxi 030024）

10.16525/j.cnki.cn14-1167/tf.2015.06.12

TF09

A

1672-1152（2015）06-0034-03

2015-10-29

鄭鑫（1972—），男，于忻州市環(huán)境監(jiān)測站從事環(huán)境監(jiān)測工作，工程師。