污水处理厂出水急性毒性实验研究
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1材料与方法
1.1样品
样品采集于郑州市某污水处理厂，取新技术出水200L，每隔4h取一次，取24h混合水样，每次最多取50L。为避免塑料容器引起的干扰，采样瓶选用配有玻璃塞的玻璃瓶，依次经铬酸洗液、自来水和蒸馏水洗涤后烘干待用。样品采集后置于棕色玻璃瓶中，4℃以下避光保存，防止组分丢失［4］。7d内完成急性毒理学实验。新技术出水为无色透明液体，比重1.010。在实际回用过程中，该出水直接用于园林绿化和电厂冷却水。为了最大限度地模拟实际接触方式，实验中未对出水进行浓集，而是直接染毒。
1.2实验动物
急性经口毒性实验选用昆明小鼠，体重(24.5±1.5)g，动物编号KM0012-2210。急性经皮毒性实验选用Wistar大鼠，体重190～230g，动物编号WS0012－1440。急性眼刺激实验选用健康大耳白兔，要求皮肤完好无损，无眼疾，体重2.50～2.80kg，动物编号DB0012－2550。急性皮肤刺激实验和急性皮肤致敏实验均选用健康白色豚鼠，体重250～300g，动物编号TS0012－3300。所有实验动物均由河南省实验动物中心提供，观察一周后进行正式实验。
1.3实验方法
1.3.1急性经口毒性实验
采用霍恩(Horn)法，设1000、3160、10000和31600mg/kgBW4个剂量组，32只小鼠按体重随机分为4组，每组8只，雌雄各半。实验动物隔夜禁食，一次灌胃，染毒后观察2周，记录动物中毒表现和死亡情况。
1.3.2急性经皮毒性实验
采用霍恩(Horn)法，设2150、4640、10000和21500mg/kgBW4个剂量组，32只大鼠按体重随机分为4组，每组8只，雌雄各半。给药前24h对大鼠背部皮肤进行脱毛，观察1d，皮肤无破损。固定大鼠，在4cm×5cm面积内涂抹新技术出水，覆盖上盒式罩，无刺激性胶布固定，持续24h后以温水洗去皮肤上的样品，观察2周，记录中毒症状及死亡情况。
1.3.3急性眼刺激实验
选用健康大耳白兔4只，雌雄各半。取新技术出水0.1ml滴入家兔右侧眼结膜囊内，将眼睛被动闭合1s，于30s后用生理盐水冲洗5min;左侧眼结膜囊内滴入生理盐水作为对照，处理方法同上。于滴眼后分别观察1h、24h、48h、72h、4d、7d及其以后的刺激反应，记录角膜、虹膜和结膜的损伤程度，并依据《化学品毒理学评价程序和试验方法(急性眼刺激性/腐蚀性试验)》(GBZ/T240.5—2011)进行各项急性刺激反应评分，判定样品对眼的刺激强度。
1.3.4急性皮肤刺激实验
选用豚鼠4只，雌雄各半。试验前24h，将豚鼠背部两侧毛发剪掉，不损伤表皮，区域为3cm×3cm。取新技术出水0.5ml均匀涂于豚鼠左侧皮肤，以右侧作为对照，涂0.5ml蒸馏水。涂抹后左右两侧均用纱布盖上，以无刺激性胶布固定，涂敷持续时间4h。实验结束时，用水洗去残留的物质。分别观察样品对豚鼠皮肤1、24和48h的刺激反应，记录皮肤红斑、水肿的程度，依据《化学品毒理学评价程序和试验方法(急性皮肤刺激性/腐蚀性试验)》(GBZ/T240.6—2011)进行皮肤刺激反应评分并分级。
1.3.5急性皮肤致敏实验
选用健康白色豚鼠40只，雌雄各半，随机分为3组。实验组20只，阴性对照组10只(诱导接触蒸馏水，激发接触新技术出水)，阳性对照组10只(2，4-二硝基氯苯为阳性物)。实验前24h将豚鼠背部左侧去毛，区域为3cm×3cm。于0、7和14d分别取新技术出水0.5ml均匀涂于豚鼠左侧2cm×2cm区域，以2层纱布和1层玻璃纸覆盖，再以无刺激胶带封闭固定6h后，移去敷贴物，清除残留样品(诱导接触)。第28d，将0.2ml新技术出水敷贴于豚鼠右侧背部2cm×2cm的脱毛区，封闭固定6h后，同前清洗(激发接触)。在24、48和72h后分别观察局部皮肤反应，依据《化学品毒理学评价程序和试验方法(皮肤致敏试验)》(GBZ/T240.7—2011)皮肤致敏反应实验评分标准计算反应积分并分级。
2结果
2.1急性经口毒性实验结果
31600和10000mg/kgBW组雌、雄小鼠经口染毒5min陆续出现兴奋、躁动不安，30min开始出现肢体震颤、口鼻分泌物增多和呼吸急促，继而死亡。染毒动物最早在60～80min死亡，大部分在24h内死亡。未死亡动物24h后饮食和活动逐渐恢复。3160mg/kgBW组雌、雄小鼠中毒症状出现略晚，雌性组观察期内没有出现死亡，雄性组24h内死亡1只。1000mg/kgBW组雌、雄小鼠中毒症状较轻，观察期内无动物死亡。新技术出水对雌性小鼠急性经口LD50为6810mg/kgBW，95%可信限为4080～11400mg/kgBW;对雄性小鼠急性经口LD50为4220mg/kgBW，95%可信限为2370～7500mg/kgBW。
2.2急性经皮毒性实验结果
21500和10000mg/kgBW组雌、雄大鼠经皮染毒60min后陆续出现兴奋、躁动不安，90min开始出现肌肉纤颤、呼吸急促，继而死亡。染毒动物最早在120min死亡，大部分在24h内死亡。未死亡动物24h后饮食和活动逐渐恢复。4640mg/kgBW组雌、雄大鼠中毒症状出现略晚，24h内分别出现个别死亡。2150mg/kgBW组雌、雄大鼠中毒症状较轻，观察期内无动物死亡。新技术出水对雌性大鼠急性经皮LD50为6810mg/kgBW，95%可信限为3640～12700mg/kgBW;对雄性大鼠急性经皮LD50为5620mg/kgBW，95%可信限为3830～8250mg/kgBW。
2.3急性眼刺激实验结果
新技术出水对大耳白兔眼角膜、结膜均有不同程度损伤作用，对虹膜无损伤作用。眼刺激积分指数(IAOI)为28，眼刺激平均指数(MIOI)7d后小于20，属于中度刺激性。对照侧眼角膜、虹膜和结膜均未出现损伤作用。
2.4急性皮肤刺激实验结果
去除残留样品后观察1、24和48h的变化发现豚鼠两侧皮肤均未出现红斑和水肿现象。新技术出水对豚鼠皮肤刺激积分均值为0，刺激强度为无刺激性。
2.5急性皮肤致敏实验结果
激发接触24、48和72h后，实验组和阴性对照组豚鼠皮肤均未出现红斑、水肿等致敏反应，积分均值为0，致敏程度为无致敏性。阳性对照组所有豚鼠均有不同程度红斑、水肿形成，致敏率为100%，致敏程度为具有极强致敏性。
3讨论
3.1污水深度处理工艺简介
污水深度处理是生活污水或工业废水经一级、二级处理后，运用先进净化技术进一步处理的过程，其目的在于提高回用水水质标准。污水深度处理可进一步降低水中COD、BOD有机污染物浓度，去除残存的悬浮物、有害病原菌以及氮、磷。常用的深度处理方法包括:活性炭法、膜分离技术、臭氧氧化法、离子交换法、电解处理、催化氧化法、脱氮脱磷法等［5］。郑州市某污水处理厂在常规处理的基础上，采用新技术对城市污水进行深度处理，其工艺流程包括水解酸化、溶解氧调控、高效混凝过滤三个环节。该工艺可提高污染物去除率，使出水实现或接近IV类地表水水质目标。本论文采用规范化卫生毒理学技术方法，对新技术处理后的出水进行评价，类似研究国内外报道尚少，旨在为污水资源化利用提供理论依据。
3.2深度污水处理后出水急性经口、经皮毒性分级
本研究结果显示，新技术出水对雌性小鼠急性经口LD50为实际无毒级;对雄性小鼠急性经口LD50为低毒级。大鼠急性经皮LD50实验结果显示:对雌、雄大鼠均属于实际无毒级。上述结果表明，新技术处理后的出水基本无毒，仅对雄性小鼠呈现低毒作用。结果提示，在出水回用的过程中且不可作为饮用水而经口摄入，以免产生不良健康效应;作为景观、绿化和工业冷却水使用时，对于操作人员偶尔皮肤接触不会产生急性毒作用。对于长期皮肤接触是否有害于健康，有待于进一步观察研究。
3.3深度污水处理后出水尚有一定的急性刺激作用
本研究结果显示，新技术出水对大耳白兔眼角膜、结膜均有不同程度损伤作用，使角膜混浊、损伤，结膜充血、水肿和出现分泌物，而对虹膜无损伤作用，属于中度刺激性。豚鼠皮肤刺激实验、致敏实验结果显示:新技术出水对豚鼠皮肤无刺激性，亦未显示出致敏作用。据此，故认为该处理水在实际应用过程中，操作者应做好眼睛防护，以避免产生急性刺激作用。
3.4城市污水再生回用不可用于城镇居民集中式给水水源
基于本研究结果，可以认为虽然《污水再生利用工程设计规范》(GB50335—2002)中规定:“污水资源化利用可用于补充地表水源”，但由于处理工艺水平、污染物去除效果等因素，城市污水再生回用目前不能用做城镇居民集中式给水水源。随着城市化进程和卫生城市建设步伐的加快，景观环境用水、农林渔业用水、工业冷却用水、城市杂用水需水量加大，可以使用污水深度处理后出水，以有效化解淡水资源之不足，从而实现污水资源化利用。
作者：刘晓蕙 单位：河南中医学院基础医学院