專(zhuān)利名稱(chēng)：利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種再生水回用安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的生物毒性測(cè)試方法，具體涉及利用蚯蚓回避試驗(yàn)判斷再生水對(duì)陸地土壤生物的毒性測(cè)試方法。
背景技術(shù)：
21世紀(jì)以來(lái)，隨著人口的劇增、工業(yè)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)的訊速發(fā)展，全球水資源短缺日益加劇，目前約三分之一的世界人口處于極度缺水的狀態(tài)。我國(guó)淡水資源非常短缺，人均占 有量為世界的四分之一，被聯(lián)合國(guó)列為13個(gè)最貧水國(guó)家之一。我國(guó)水資源的分布非常不均勻，降水季節(jié)不均，三分之二的國(guó)土處于干旱或半干旱狀態(tài)，西北部地區(qū)缺水問(wèn)題極其嚴(yán)重。隨著現(xiàn)代化工業(yè)迅猛發(fā)展，城市規(guī)模不斷擴(kuò)大，城市用水量和廢水量不斷增加，造成城市水源水量日益不足，水質(zhì)日趨污劣，城市水資源供需失衡矛盾更加尖銳。我國(guó)城市的缺水現(xiàn)象非常普遍，在全國(guó)600多座城市有約400座城市缺水，110多座城市嚴(yán)重缺水。因此，社會(huì)經(jīng)濟(jì)用水安全保障已經(jīng)成為制約我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素，水危機(jī)將是長(zhǎng)期制約中國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的最緊迫問(wèn)題之一。在水資源短缺的形勢(shì)下，單靠節(jié)水措施已無(wú)法滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，再生水作為城市第二水源日益受到人們的重視，城市污水的再生利用是解決城市缺水問(wèn)題的有效措施之一。我國(guó)城市污水再生利用規(guī)模發(fā)展迅速，至2008年北京市新建再生水廠9座，城市污水處理率達(dá)到90%，污水再生利用率達(dá)到50%;2008年合肥市城市污水再生利用量已達(dá)到26萬(wàn)噸/天，2020年將超過(guò)50噸/天；2010年西安市再生水利用量達(dá)到46萬(wàn)噸/天；河南省鄭州、平頂山、濮陽(yáng)、信陽(yáng)等城市都在規(guī)劃建設(shè)再生水廠；沈陽(yáng)、大連、太原、等北方城市也正在積極推進(jìn)城市污水再生利用工程。城市污水再生利用是以城市污水為再生水源，經(jīng)水處理工藝凈化后，達(dá)到可用的水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，再通過(guò)管道輸送或現(xiàn)場(chǎng)使用方式予以再利用的過(guò)程。國(guó)內(nèi)外大量研究發(fā)現(xiàn)常規(guī)污水處理工藝能夠有效去除污水中的絕大部分氮、磷等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，但是對(duì)一些特殊污染物的去除效率很低，特別是一些有毒有害污染物，如重金屬、病原微生物、持久性有機(jī)污染物(POPs)以及環(huán)境激素等。與此同時(shí)，在污水處理過(guò)程中也將會(huì)產(chǎn)生一些新的消毒副產(chǎn)物等有害物質(zhì)。這些有毒有害物質(zhì)不是單一存在再生水中，而是同時(shí)存在，構(gòu)成復(fù)合污染。采用化學(xué)分析方法僅能檢測(cè)出部分有毒有害物，但無(wú)法全面評(píng)價(jià)再生水的安全性，目前普遍采用生物毒性檢測(cè)方法來(lái)評(píng)價(jià)再生水的綜合毒性。所以，城市再生水在回用前必須進(jìn)行生物毒性檢測(cè)，評(píng)價(jià)其回用安全風(fēng)險(xiǎn)，以保障生態(tài)環(huán)境與人體健康的安全。城市再生水回用的途徑主要有農(nóng)業(yè)灌溉、工業(yè)回用、城市雜用、城市景觀用水、補(bǔ)充地下水等，這就意味著城市再生水在回用時(shí)大部分將進(jìn)入土壤生態(tài)系統(tǒng)。鑒于再生水中的各種有毒有害物質(zhì)對(duì)土壤環(huán)境生態(tài)可能產(chǎn)生安全風(fēng)險(xiǎn)，必須對(duì)再生水的生物毒性進(jìn)行檢驗(yàn)，以保障再生水回用的安全性。生物檢驗(yàn)法對(duì)城市再生水的綜合毒性進(jìn)行檢測(cè)是評(píng)價(jià)再生水回用安全性的重要手段，目前用于檢測(cè)再生水生物毒性的方法主要包括有發(fā)光微生物急性毒性檢驗(yàn)法，魚(yú)類(lèi)急性/亞慢性毒性檢驗(yàn)法、蠶豆根尖微核技術(shù)等，這些方法能夠?qū)ξ鬯械牟≡⑸?、化學(xué)有機(jī)物、重金屬等有害物質(zhì)的綜合生物毒性進(jìn)行定性定量評(píng)價(jià)。不過(guò)這些方法大多基于水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)而訂,受試生物不是陸地土壤生物,所以這些方法的檢驗(yàn)結(jié)果難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)再生水回用對(duì)土壤陸生生態(tài)系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)，非常有必要建立適用于評(píng)價(jià)再生水對(duì)陸地土壤生態(tài)環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)的生物毒性檢測(cè)方法。蚯蚓是土壤中生物量最大的動(dòng)物類(lèi)群，是環(huán)境毒理學(xué)研究的典型土壤生物。蚯蚓毒理試驗(yàn)已廣泛應(yīng)用于對(duì)土壤生態(tài)環(huán)境進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)，在污染土壤環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)、污染物土壤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)與基準(zhǔn)的制定、特定污染場(chǎng)地環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、污染場(chǎng)地修復(fù)效果評(píng)價(jià)等方面有重要的應(yīng)用價(jià)值。由于長(zhǎng)期生活在潮濕的土壤中，蚯蚓的表皮除了角質(zhì)層要薄于普通陸生生物之外，表皮上還有很多腺孔與外界相通，對(duì)進(jìn)入土壤的有毒有害物質(zhì)非常敏感。一
旦感受到毒害威脅，蚯蚓將表現(xiàn)出回避或逃逸遷移行為，以躲避危害。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明利用蚯蚓對(duì)再生水中各種有毒有害物質(zhì)的回避行為,采用蚯蚓回避試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)再生水的生物毒性。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為一種利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法，其步驟為
第一步、樣品制備取待測(cè)再生水與人工標(biāo)準(zhǔn)土壤或者無(wú)污染的清潔自然土壤混合均勻，制備為測(cè)試土壤，取純水或去離子水與人工標(biāo)準(zhǔn)土壤或者無(wú)污染的清潔自然土壤混合均勻，制備為對(duì)照土壤；
第二步、回避試驗(yàn)將測(cè)試土壤和對(duì)照土壤分別裝入蚯蚓回避試驗(yàn)二室型裝置的兩室中，兩種土壤中間用塑料隔板隔開(kāi)，將塑料隔板抽離后，在原先隔板位置的縫隙中放入健康成年的蚯蚓，然后用紗布封頂防止蚯蚓逃跑，蚯蚓回避試驗(yàn)二室型裝置培養(yǎng)一段時(shí)間后，將塑料隔板重新插回原位，然后分別檢查隔板兩邊土壤中的蚯蚓數(shù)量；
第三步、數(shù)據(jù)處理計(jì)算回避率公式為NR=[(C- T) /(C+T)]X100，其中NR為蚯蚓回避率，C為對(duì)照土壤中的艇蝴數(shù)目，T為測(cè)試土壤中的蚯蚓數(shù)目；
第四步、毒性判定蚯蚓回避毒性的判定標(biāo)準(zhǔn)是蚯蚓回避率大于60%。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，第一步樣品制備中測(cè)試土壤為150ml待測(cè)再生水與350g人工標(biāo)準(zhǔn)土壤或者無(wú)污染的清潔自然土壤混合均勻，對(duì)照土壤為150ml純水或去離子水與350g人工標(biāo)準(zhǔn)土壤或者無(wú)污染的清潔自然土壤混合均勻。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，第二步回避試驗(yàn)所用蚯蚓為人工養(yǎng)殖蚯蚓，蟲(chóng)丘蟲(chóng)引品種為赤子愛(ài)勝蝴(.Esisenia安德愛(ài)勝蝴iEisenia andrei )或者參環(huán)毛蟲(chóng)引{Pheretima aspergillum、。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，第二步回避試驗(yàn)的樣品測(cè)試重復(fù)次數(shù)進(jìn)行10次以上。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，第二步回避試驗(yàn)中放入蚯蚓的數(shù)量為10-15條，蚯蚓回避試驗(yàn)二室型裝置放置在溫度為20-25 ° C、相對(duì)濕度為70% 80%、光照時(shí)間為光照/黑暗=16 h /8 h的條件下培養(yǎng)48小時(shí)。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，第三步數(shù)據(jù)處理中，當(dāng)NR值為負(fù)數(shù)時(shí)，認(rèn)為蟲(chóng)丘蟲(chóng)引無(wú)回避效應(yīng)，NR值認(rèn)定為O。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，第四步毒性判定中對(duì)重復(fù)試驗(yàn)的NR值取平均值后再判定。作為本發(fā)明進(jìn)一步改進(jìn)的技術(shù)方案，所述人工標(biāo)準(zhǔn)土壤的配制方法為工業(yè)石英砂69%，高嶺土 20%，苔蘚土 10%，CaCO3 1%,混勻，以I M的NaOH調(diào)節(jié)土壤pH為6. 5，以上為重量百分比，其中工業(yè)石英砂含有50%以上0.05-0. 2 mm細(xì)小顆粒。本發(fā)明提供了一種利用蚯蚓回避行為對(duì)再生水生物毒性作綜合評(píng)價(jià)的方法，可用于再生水生物毒性監(jiān)測(cè)工作。與化學(xué)分析檢測(cè)、急性/慢性毒性試驗(yàn)、生物標(biāo)志物檢測(cè)等方法相比，采用蚯蚓回避試驗(yàn)來(lái)檢測(cè)再生水的生物毒性具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、易于觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)周期短、反應(yīng)靈敏度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員與專(zhuān)業(yè)分析儀器即可完成，在再生水回用工程上將有廣闊的應(yīng)用前景。


圖I為蚯蚓回避試驗(yàn)示意圖。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做進(jìn)一步說(shuō)明。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
量取10份體積為150暈升污水處理廠二級(jí)處理后的出水水樣,分別與10份重量為350克人工標(biāo)準(zhǔn)土壤均勻混合后，分別放入10個(gè)蚯蚓回避試驗(yàn)二室型裝置中的任意一室；然后再量取10份體積為150毫升純水，與10份重量為350克人工標(biāo)準(zhǔn)土壤均勻混合后放入另外一室，兩種土壤用塑料隔板隔離。將塑料隔板抽離后，在原先隔板位置的縫隙中放入10條健康成年的人工養(yǎng)殖蚯蚓，然后用紗布封頂防止蚯蚓逃跑。回避試驗(yàn)容器放置在溫度為20±2 ° C、相對(duì)濕度為75±5%、光照時(shí)間為光照/黑暗=16 h /8 h的條件下培養(yǎng)48小時(shí)后，將塑料隔板重新插回原位，然后分別檢查隔板兩邊土壤中的蚯蚓數(shù)量。采用公式NR= [(C- T) /(C+T)] XlOO計(jì)算出蚯蚓回避率。由于蚯蚓回避率高于60%，表示蚯蚓對(duì)待測(cè)水樣有回避反應(yīng)，可初步判斷水樣對(duì)蚯蚓有一定生物毒性，表明該污水處理廠的二級(jí)出水應(yīng)作一步凈化消毒處理后才能用于農(nóng)業(yè)灌溉或景觀用水的再生回用。
—爾麗 SSiil..............................................................................................................I............................I................................................................I.............................................................................................I..................................I
I. ■:), 2.丨 i.丨 iI-I-:> 0- j I-.
rWiTfMsiliilf.................................................................................................................I..........................I................................................................I............................................................................................I..................................I
I 'S3. %.8. 9-. % 7, 10. j -3-
^t......w""""".......I.......^..........5 ......I......m......I.........m—I
Ii............................I........................L........................I............................I..............................................................I............................................................i............................I.................................J
iI_-miiiM._I實(shí)施例2
實(shí)施例2基本步驟與實(shí)施例I完全相同，其區(qū)別在所取水樣為污水處理廠三級(jí)處理后的出水水樣。
采用公式NR=[(C_T)/(C+T)] XlOO計(jì)算出蚯蚓回避率。由于蚯蚓回避率遠(yuǎn)低于60%，表示蚯蚓對(duì)待測(cè)水樣無(wú)回避反應(yīng)，可初步判斷水樣對(duì)蚯蚓的生物毒性不高，再生水回用的安全風(fēng)險(xiǎn)低。
權(quán)利要求
1.ー種利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法，其步驟為 第一歩、樣品制備取待測(cè)再生水與人工標(biāo)準(zhǔn)土壌或者無(wú)污染的清潔自然土壌混合均勻，制備為測(cè)試土壤，取純水或去離子水與人工標(biāo)準(zhǔn)土壤或者無(wú)污染的清潔自然土壤混合均勻，制備為對(duì)照土壤； 第二步、回避試驗(yàn)將測(cè)試土壤和對(duì)照土壤分別裝入蚯蚓回避試驗(yàn)ニ室型裝置的兩室中，兩種土壤中間用塑料隔板隔開(kāi)，將塑料隔板抽離后，在原先隔板位置的縫隙中放入健康成年的蚯蚓，然后用紗布封頂防止蚯蚓逃跑，蚯蚓回避試驗(yàn)ニ室型裝置培養(yǎng)一段時(shí)間后，將塑料隔板重新插回原位，然后分別檢查隔板兩邊土壤中的蚯蚓數(shù)量； 第三步、數(shù)據(jù)處理計(jì)算回避率公式為NR=[(C- T)バC+T)] X 100，其中NR為蚯蚓回避率，C為對(duì)照土壌中的蚯蚓數(shù)目，T為測(cè)試土壌中的蚯蚓數(shù)目； 第四步、毒性判定蚯蚓回避毒性的判定標(biāo)準(zhǔn)是蚯蚓回避率大于60%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法，其特征在于第一步樣品制備中測(cè)試土壤為150ml待測(cè)再生水與350g人工標(biāo)準(zhǔn)土壌或者無(wú)污染的清潔自然土壌混合均勻，對(duì)照土壤為150ml純水或去離子水與350g人工標(biāo)準(zhǔn)土壤或者無(wú)污染的清潔自然土壤混合均勻。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法，其特征在于第二步回避試驗(yàn)所用蚯蚓為人工養(yǎng)殖蚯蚓，蚯蚓品種為赤子愛(ài)勝蚓)、安德愛(ài)勝蝴andrei )或者參環(huán)毛蝴aspergillum)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法，其特征在于第二步回避試驗(yàn)的樣品測(cè)試重復(fù)次數(shù)為10次以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法，其特征在于第二步回避試驗(yàn)中放入蚯蚓的數(shù)量為10-15條，蚯蚓回避試驗(yàn)ニ室型裝置放置在溫度為20-25 ° C、相対濕度為70% 80%、光照時(shí)間為光照/黑暗=16 h /8 h的條件下培養(yǎng)48小時(shí)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法，其特征在于第三歩數(shù)據(jù)處理中，當(dāng)NR值為負(fù)數(shù)時(shí)，認(rèn)為蚯蚓無(wú)回避效應(yīng)，NR值認(rèn)定為O。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法，其特征在于第四步毒性判定中對(duì)重復(fù)試驗(yàn)的NR值取平均值后再判定。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水生物毒性的方法，其特征在于所述人工標(biāo)準(zhǔn)土壤的配制方法為エ業(yè)石英砂69%，高嶺土 20%，苔蘚土 10%，CaCO3 1%，混勻，以I M的NaOH調(diào)節(jié)土壤pH為6. 5，以上為重量百分比，其中エ業(yè)石英砂含有50%以上O.05-0. 2 mm細(xì)小顆粒。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的再生水生物毒性檢測(cè)方法，具體是利用蚯蚓回避試驗(yàn)檢測(cè)再生水對(duì)陸地土壤生物毒性的方法。該方法是把再生水與人工配制標(biāo)準(zhǔn)土壤或無(wú)污染清潔自然土壤按一定比例混合制備成測(cè)試土壤，以純水與人工配制標(biāo)準(zhǔn)土壤或無(wú)污染清潔自然土壤按相同比例混合制備成對(duì)照土壤，根據(jù)蚯蚓在這兩種土壤中選擇性遷移情況，利用公式計(jì)算蚯蚓對(duì)再生水的回避率。以蚯蚓回避率為指標(biāo)，可快速、準(zhǔn)確地診斷再生水對(duì)陸地土壤生物的毒性情況。該方法具有操作簡(jiǎn)單、成本低廉、易于觀測(cè)、實(shí)驗(yàn)周期短、反應(yīng)靈敏度高、重現(xiàn)性好等優(yōu)點(diǎn)，無(wú)需專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員與專(zhuān)業(yè)分析儀器即可完成，非常適用于再生水回用安全評(píng)價(jià)的毒性診斷與早期篩查。
文檔編號(hào)G01N33/18GK102735813SQ20121021080
公開(kāi)日2012年10月17日 申請(qǐng)日期2012年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月26日
發(fā)明者崔浩, 翟建平, 謝顯傳, 錢(qián)言 申請(qǐng)人:南京大學(xué)