譚杰峰，陳山多，王依釩，侯麗萍

（廣州大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，廣東 廣州 510006）

隨著人類社會(huì)工業(yè)化、城鎮(zhèn)化的快速發(fā)展，各類生活污水、工業(yè)廢水成為了水生生態(tài)環(huán)境中的主要污染源。目前，國(guó)內(nèi)外大部分城鎮(zhèn)污水處理廠基本都是通過化學(xué)成分分析（如：COD、BOD、氮磷、常見重金屬等），根據(jù)其濃度水平及貢獻(xiàn)量來對(duì)水質(zhì)狀況進(jìn)行描述[1]。然而城鎮(zhèn)污水廠的污水來源及組分十分復(fù)雜，且對(duì)于微塑料、IMO 危險(xiǎn)品、激素類等新型有機(jī)污染物[2-3]的處理效果并不理想，而這些污染物在較低濃度時(shí)就能對(duì)水生生物個(gè)體及種群產(chǎn)生一定的損害作用。例如，朱瑩等[2]等發(fā)現(xiàn)，微塑料會(huì)造成浮游動(dòng)物、魚類等生物進(jìn)食器官的堵塞，從而導(dǎo)致受傷或死亡；合成孕激素能導(dǎo)致魚類卵巢發(fā)育不成熟、雌魚雄性化等，使魚類種群的性別比例失衡，減少種群數(shù)量[4]， 而且，盡管經(jīng)過城鎮(zhèn)污水處理廠處理后，仍會(huì)對(duì)試驗(yàn)生物產(chǎn)生致畸致死的效應(yīng)。于彩虹等[5]將日本青鳉胚胎及幼魚暴露于污水處理廠出水發(fā)現(xiàn)胚胎孵化率明顯降低以及魚苗的致死效應(yīng)顯著提高；徐曉平等[6]發(fā)現(xiàn)市政污水經(jīng)污水處理廠不同的處理單元處理后，仍對(duì)大型溞有明顯的致死作用。因此，只涉及常規(guī)理化指標(biāo)的監(jiān)測(cè)并不能全面反映出城鎮(zhèn)污水處理廠排水的綜合毒性大小，采用活體動(dòng)物進(jìn)行排水毒性測(cè)試來檢驗(yàn)水質(zhì)是十分必要的。

大型溞（Daphnia magna）由于其分布廣泛、生理 學(xué)背景豐富、在產(chǎn)溞階段對(duì)水環(huán)境中污染物敏感，被世界許多國(guó)家組織應(yīng)用為受試生物[7-12]。筆者采用大型溞進(jìn)行暴露試驗(yàn)，測(cè)試了廣州、東莞的12 家污水處理廠排水的急性、慢性毒性效應(yīng)，以此作為污水排放的另一種指標(biāo)。

1 材料與方法

1.1 樣品采集與儀器、試劑

分別從12 家城鎮(zhèn)污水處理廠的最終排水管中采水樣，并將其運(yùn)至實(shí)驗(yàn)室后保存于4℃以下的冰箱中，采集及運(yùn)輸過程確保水樣不受污染。

試驗(yàn)儀器：10 mL 燒杯、溫度計(jì)、500 mL 燒杯、100 mL 燒杯、1 000 mL 量筒、100 mL 量筒、10 mL 量筒、移液槍、塑料吸管、生物顯微鏡（BK5000，重慶奧特光學(xué)儀器有限責(zé)任公司）、多參數(shù)測(cè)定儀（H1-SensionTM156，北京中西遠(yuǎn)大科技有限公司）。

主要試劑：綠藻、大型溞培養(yǎng)液母液、次甲基藍(lán)（分析純）、曝氣24 h 自來水。

1.2 大型溞的培養(yǎng)

大型溞（Daphnia magnaStraus）是實(shí)驗(yàn)室培養(yǎng)的穩(wěn)定1～3 代大型溞成體。挑選成熟、健康的大型溞，單獨(dú)放置于有培養(yǎng)液的10 mL 小燒杯中進(jìn)行培養(yǎng)，每天更換80%培養(yǎng)液并喂食一次，溫度26℃，光暗比為12 h ∶12 h，挑選新孵化的健康幼溞用于試驗(yàn)。

1.3 大型溞的急性毒性測(cè)試

根據(jù)GB/T 13266—91 水質(zhì)物質(zhì)對(duì)溞類急性毒性測(cè)定方法，對(duì)大型溞進(jìn)行48 h 的急性毒性暴露試驗(yàn)，參試大型溞為孵化24 h 內(nèi)的幼溞。每個(gè)燒杯加入10 mL 測(cè)試液，一只幼溞，設(shè)置3 個(gè)濃度梯度（100%、10%、1%），共8 個(gè)平行，試驗(yàn)期間不喂食，暴露12 h 和48 h 均要更新80%測(cè)試液并記錄大型溞的死亡、受抑制情況?？瞻讓?duì)照組采用曝氣24 h 的自來水。

1.4 大型溞的慢性毒性測(cè)試

大型溞14 d 的慢性毒性測(cè)試采用半靜態(tài)方法，暴露后每隔24 h 更換試驗(yàn)溶液的80%并喂食綠藻。每個(gè)燒杯中放入10 mL 測(cè)試液，一只幼溞。根據(jù)急性試驗(yàn)的結(jié)果來確定慢性試驗(yàn)的梯度，其中7 號(hào)、11 號(hào)、12 號(hào)水樣的測(cè)試結(jié)果，表現(xiàn)出一定的急性毒性效應(yīng)，因此7 號(hào)、11 號(hào)、12 號(hào)將采用10%、1%、0.1%的濃度梯度，其他水樣則采用100%、50%、10%、1%的濃度梯度，每個(gè)梯度8 個(gè)平行。記錄并統(tǒng)計(jì)大型溞的頭胎產(chǎn)溞時(shí)間、頭胎產(chǎn)溞個(gè)數(shù)及每胎平均產(chǎn)溞數(shù)。

1.5 毒性測(cè)試方法質(zhì)量控制

毒性測(cè)試要求對(duì)照組的幼溞死亡率不能高于10%，試驗(yàn)過程中水的pH 值變動(dòng)范圍低于0.2，溫度變 化不能超過1℃，試驗(yàn)結(jié)束溶解氧需不低于2 mg/L。

1.6 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法

試驗(yàn)數(shù)據(jù)采用SPSS V17.0 軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，P＜0.05 為差異顯著[3]。

2 結(jié)果與分析

由表1 可知，隨著水樣濃度升高，致死效應(yīng)增高。7 號(hào)、11 號(hào)、12 號(hào)水樣100%梯度的死亡率高達(dá)40%、60%、60%，呈現(xiàn)高致死效應(yīng)，11 號(hào)和12 號(hào)水樣在10%梯度的死亡率分別30%和60%，且12 號(hào)水樣1%梯度也出現(xiàn)30%的死亡率，7 號(hào)、11 號(hào)、12 號(hào)水樣里存在較多的有毒致死物質(zhì)，因此重新確定7 號(hào)、11 號(hào)、12 號(hào)的大型溞慢性毒性試驗(yàn)的梯度為10%、1%、0.1%；其他水樣的大型溞死亡率均＜10%，則采用100%、50%、10%、1%的濃度梯度進(jìn)行慢性毒性測(cè)試。

表1 城鎮(zhèn)污水處理廠排水對(duì)大型溞的急性毒性

慢性毒性試驗(yàn)結(jié)果（表2）顯示，各組水樣的頭胎產(chǎn)溞時(shí)間均比空白對(duì)照延遲，僅有5 號(hào)、6 號(hào)、8 號(hào)、9 號(hào)、10 號(hào)水樣所有的濃度梯度沒有出現(xiàn)顯著性差異，其余水樣中的一個(gè)或多個(gè)濃度梯度出現(xiàn)了顯著性差異（P ＜0.05）。而在頭胎產(chǎn)溞數(shù)以及每胎平均產(chǎn)溞數(shù)方面，12 個(gè)試驗(yàn)組的結(jié)果均顯示有不同程度的顯著性差異，其中2 號(hào)、12 號(hào)水樣的頭胎產(chǎn)溞數(shù)量以及1 號(hào)、7 號(hào)水樣的每胎平均產(chǎn)溞數(shù)的所有濃度梯度均出現(xiàn)顯著性差異。1 號(hào)水樣的頭胎產(chǎn)溞時(shí)間與每胎平均產(chǎn)溞數(shù)所有的濃度梯度都呈現(xiàn)顯著性差異，100%和50%梯度試驗(yàn)組的頭胎產(chǎn)溞數(shù)量更是高達(dá)10 個(gè)以上，與對(duì)照組產(chǎn)生顯著性差異。而2 號(hào)水樣除了1%梯度試驗(yàn)組的頭胎產(chǎn)溞時(shí)間以及每胎平均產(chǎn)溞數(shù)未顯示顯著性差異以外，其他試驗(yàn)組均出現(xiàn)顯著性差異。綜上所述，1 號(hào)和2 號(hào)水樣對(duì)大型溞繁殖產(chǎn)生了較強(qiáng)的促進(jìn)效應(yīng)；3 號(hào)水樣的1%梯度試驗(yàn)組的結(jié)果顯示，無論是產(chǎn)溞時(shí)間或是頭胎產(chǎn)溞數(shù)量均存在顯著性差異（產(chǎn)溞時(shí)間9 d 以上，頭胎產(chǎn)溞數(shù)量?jī)H3 個(gè)左右），對(duì)大型溞繁殖行為產(chǎn)生較強(qiáng)的抑制效應(yīng)，表現(xiàn)出較大的毒性效應(yīng)；5 號(hào)、6 號(hào)、8 號(hào)、9 號(hào)、10 號(hào)水樣頭胎產(chǎn)溞時(shí)間與對(duì)照組均無顯著性差異，5 號(hào)、7 號(hào)水樣所有濃度梯度都出現(xiàn)抑制產(chǎn)溞數(shù)量現(xiàn)象且十分明顯，呈現(xiàn)較大的毒性效應(yīng)；6 號(hào)、8 號(hào)水樣試驗(yàn)組顯示產(chǎn)溞數(shù)量略低于對(duì)照組，表現(xiàn)較小的慢性毒性效應(yīng)；而9 號(hào)、10 號(hào)水樣試驗(yàn)組則與6、8 號(hào)水樣結(jié)果剛好相反，試驗(yàn)組產(chǎn)溞數(shù)量明顯高于對(duì)照組，說明水樣中存在刺激大型溞產(chǎn)溞行為的物質(zhì)；11 號(hào)、12 號(hào)在10%濃度下，大型溞全部死亡，無產(chǎn)溞，其1%濃度的結(jié)果與對(duì)照相比為顯著降低，其水樣存在某些對(duì)大型溞毒性比較大的物質(zhì)，并且對(duì)其產(chǎn)溞有較強(qiáng)的抑制作用，對(duì)大型溞的繁殖表現(xiàn)出較大的毒性效應(yīng)。

3 結(jié)論與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，12 個(gè)污水處理廠排水對(duì)大型溞繁殖行為均產(chǎn)生了一定的影響，呈現(xiàn)出一定的毒性效應(yīng)。1 號(hào)、2 號(hào)、9 號(hào)、10 號(hào)水樣存在著能夠刺激大型溞產(chǎn)溞的物質(zhì)，3 號(hào)、4 號(hào)、5 號(hào)、6 號(hào)、7 號(hào)、8 號(hào)、11 號(hào)、12 號(hào)水樣存在著能夠抑制大型溞產(chǎn)溞的物質(zhì)，同時(shí)，11 號(hào)、12 號(hào)水樣10%濃度梯度下的受試大型溞全部死亡，證明水樣中還存在著對(duì)大型溞有毒性的物質(zhì)。這說明經(jīng)過污水處理設(shè)施處理后的出水，盡管各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，但是仍然會(huì)對(duì)水生生物產(chǎn)生毒性效應(yīng)，如致死、影響繁殖等，進(jìn)而對(duì)水中生物的種群繁衍生存造成威脅。這也從側(cè)面反映了目前單純以物理化學(xué)指標(biāo)作為排放檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)的局限性，不能全面地保護(hù)水生生態(tài)系統(tǒng)，而生物毒性測(cè)試應(yīng)該更深入更廣泛地應(yīng)用于污水排放標(biāo)準(zhǔn)的制定，以建立更加完善的水環(huán)境保護(hù)機(jī)制。

表2 城鎮(zhèn)污水處理廠排水對(duì)大型溞的慢性毒性