工业废水综合毒性评价方法及其应用研究进展

doi:10.19965/j.cnki.iwt.2023-0334

摘要/Abstract

摘要：

我国目前实施的工业废水处理排放标准无法客观而准确地评价废水水质安全性。系统梳理了国内外废水综合毒性评价方法体系的特点和应用状况，其中重点探讨了废水综合毒性检测（WET）、直接毒性评估（DTA）、废水综合评估（WEA）的特点和应用。对比分析并总结了我国在废水综合毒性指标体系和评价方法等方面的不足，从物种选择、试验流程和评价方法等方面提出了建立废水综合毒性评价体系的合理化建议，指出我国应综合考虑废水污染物特征、排放方式、受纳水环境质量等实际状况，建立符合我国国情的废水综合毒性控制指标和评价方法体系。

关键词: 工业废水, 综合毒性评价, 水生态安全

Abstract:

In China, the present implemented industrial wastewater discharge standards cannot objectively and correctly evaluate wastewater safety. The characteristics and application of the whole effluent toxicity evaluation methods at home and abroad were systematically summarized. The characteristics and application of whole effluent toxicity (WET), direct toxicity assessment (DTA), and whole effluent assessment (WEA) were emphatically discussed. The deficiencies of the comprehensive toxicity index system and evaluation methods of wastewater in China were analyzed. Reasonable suggestions on the establishment of the comprehensive toxicity methodology were proposed from aspects of species selection, experimental process and evaluation method. Finally, the actual situations of the characteristics of wastewater pollutants, discharge mode and environmental quality of receiving water should be considered as establishing comprehensive toxicity indices and evaluation methodology in line with Chinese national conditions.

Key words: industrial wastewater, whole toxicity evaluation, water ecological security

中图分类号:

X832

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https://www.iwt.cn/CN/Y2024/V44/I4/19

图/表 7

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体系	方法原理	优点	缺点	实际应用	测试终点
WET	将一组来自淡水或海水的标准化植物、无脊椎动物和脊椎动物暴露于稀释和未稀释的废水样品中，以评估废水和受纳水体的急性和慢性毒性	操作简单、周期较短、成本效益高、试验条件受控、无需预测流出物成分之间的相互作用	不能评估受纳水体的富营养化效应；不能反映基因毒性效应或检测内分泌干扰物质功能；所得结果不一定反应实际环境情况；需根据实际环境条件选择	适用于评价废水和受纳水体中化学物质的复合效应	NOEC、LOEC、IC
DTA	采用一系列毒性试验确定受纳水体中废水排放或总污染物负荷的急性和慢性毒性，可基于结果进行进一步决策和风险管理	测量被污染环境样本本身的不利影响，并将结果用于风险管理；可测量流出物、沉淀物、土壤或固体废物的整体毒性；测量结果可反映环境实际情况；可解释未知化学品的影响；可通过检测环境中符合化学要求但仍有毒性的样品来提高安全性	毒性测量不能用浓度表示，因此不适合基于化学模型的风险评估，也不能调控筛选浓度	适用于评估从工业废水到自然水体的复杂混合物对水生生物的不利影响，及流出物、沉积物、土壤或固废的毒性	NOEC、LOEC、EC₅₀、LC₅₀
WEA	通过急性毒性、慢性毒性、遗传毒性、生物降解性、生物蓄积性试验，评估废水成分的持久性、生物蓄积性和生物毒性	可识别无法通过化学方法识别的物质，或已识别但未通过PBT评估的物质所产生的不良影响；可同时检测废水急性毒性、慢性毒性、生物蓄积性、内分泌干扰性与持久性；针对水样特性进行毒性分层评估，利于节约成本和资源	无法预测废水中存在不同化合物的环境浓度；工作领域较小，只能反映性质复杂的点源	适用于废水及受纳水体，包括海水、半咸水、淡水等的评价	NOEC、LID、EC₅₀、EC₁₀、LC₅₀

体系	方法原理	优点	缺点	实际应用	测试终点
WET	将一组来自淡水或海水的标准化植物、无脊椎动物和脊椎动物暴露于稀释和未稀释的废水样品中，以评估废水和受纳水体的急性和慢性毒性	操作简单、周期较短、成本效益高、试验条件受控、无需预测流出物成分之间的相互作用	不能评估受纳水体的富营养化效应；不能反映基因毒性效应或检测内分泌干扰物质功能；所得结果不一定反应实际环境情况；需根据实际环境条件选择	适用于评价废水和受纳水体中化学物质的复合效应	NOEC、LOEC、IC
DTA	采用一系列毒性试验确定受纳水体中废水排放或总污染物负荷的急性和慢性毒性，可基于结果进行进一步决策和风险管理	测量被污染环境样本本身的不利影响，并将结果用于风险管理；可测量流出物、沉淀物、土壤或固体废物的整体毒性；测量结果可反映环境实际情况；可解释未知化学品的影响；可通过检测环境中符合化学要求但仍有毒性的样品来提高安全性	毒性测量不能用浓度表示，因此不适合基于化学模型的风险评估，也不能调控筛选浓度	适用于评估从工业废水到自然水体的复杂混合物对水生生物的不利影响，及流出物、沉积物、土壤或固废的毒性	NOEC、LOEC、EC₅₀、LC₅₀
WEA	通过急性毒性、慢性毒性、遗传毒性、生物降解性、生物蓄积性试验，评估废水成分的持久性、生物蓄积性和生物毒性	可识别无法通过化学方法识别的物质，或已识别但未通过PBT评估的物质所产生的不良影响；可同时检测废水急性毒性、慢性毒性、生物蓄积性、内分泌干扰性与持久性；针对水样特性进行毒性分层评估，利于节约成本和资源	无法预测废水中存在不同化合物的环境浓度；工作领域较小，只能反映性质复杂的点源	适用于废水及受纳水体，包括海水、半咸水、淡水等的评价	NOEC、LID、EC₅₀、EC₁₀、LC₅₀

废水类型	藻类	水蚤	鱼类
纺织印染废水	S. obliquus ^〔32-33〕		Gambusia affinis ^〔34〕
晶体生产废水		Daphnia similis ^〔35〕
电镀及半导体废水		D. magna ^〔36〕
制药废水		Ceriodaphnia dubia ^〔37〕	Brachydanio rerio ^〔37〕
市政污水二级、三级处理出水	P. subcapitata ^〔38〕
化妆品工业废水		Daphnia similis ^〔39〕
制革厂废水	D. tertiolecta ^〔40〕
造纸废水			Heteropneustes fossilis ^〔41〕
城市污水	Scenedesmus sp.^〔42〕，S. obliquus ^〔33〕	D. magna ^{〔36，43〕}	Japanese medaka ^〔44〕
屠宰场废水			Clarias gariepinus ^〔45〕
焦化废水	Pseudokirchneriella subcapitata ^〔46-47〕	D. magna ^〔46-47〕
半焦化废水		D. magna ^〔48〕
臭氧处理废水			Oncorhynchus mykiss ^〔49〕

废水类型	藻类	水蚤	鱼类
纺织印染废水	S. obliquus ^〔32-33〕		Gambusia affinis ^〔34〕
晶体生产废水		Daphnia similis ^〔35〕
电镀及半导体废水		D. magna ^〔36〕
制药废水		Ceriodaphnia dubia ^〔37〕	Brachydanio rerio ^〔37〕
市政污水二级、三级处理出水	P. subcapitata ^〔38〕
化妆品工业废水		Daphnia similis ^〔39〕
制革厂废水	D. tertiolecta ^〔40〕
造纸废水			Heteropneustes fossilis ^〔41〕
城市污水	Scenedesmus sp.^〔42〕，S. obliquus ^〔33〕	D. magna ^{〔36，43〕}	Japanese medaka ^〔44〕
屠宰场废水			Clarias gariepinus ^〔45〕
焦化废水	Pseudokirchneriella subcapitata ^〔46-47〕	D. magna ^〔46-47〕
半焦化废水		D. magna ^〔48〕
臭氧处理废水			Oncorhynchus mykiss ^〔49〕

标准名称	生物毒性评价方法	毒性指标	实施日期
《电子工业水污染物排放标准》（GB 39731—2020）	《水质急性毒性的测定斑马鱼卵法》（HJ 1069—2019）	LID≤6	2021-07-01
《发酵类制药工业水污染物排放标准》（GB 21903—2008）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	HgCl₂毒性当量≤0.07 mg/L	2008-08-01
《化学合成类制药工业水污染物排放标准》（GB 21904—2008）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	HgCl₂毒性当量≤0.07 mg/L	2008-08-01
《提取类制药工业水污染物排放标准》（GB 21905—2008）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	HgCl₂毒性当量≤0.07 mg/L	2008-08-01
《中药类制药工业水污染物排放标准》（GB 21906—2008）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	HgCl₂毒性当量≤0.07 mg/L	2008-08-01
《生物工程类制药工业水污染物排放标准》（GB 21907—2008）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	HgCl₂毒性当量≤0.07 mg/L	2008-08-01
《混装制剂类制药工业水污染物排放标准》（GB 21908—2008）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	HgCl₂毒性当量≤0.07 mg/L	2008-08-01
《城镇污水处理厂污染物排放标准》（DB 32/4440—2022）	《水质急性毒性的测定斑马鱼卵法》（HJ 1069—2019）	LID≤2	2023-03-28
《水污染物综合排放标准》（DB 11/307—2013）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	HgCl₂毒性当量≤0.07 mg/L	2014-01-01
《化学合成类制药工业水污染物间接排放标准》（DB 41/756—2012）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	HgCl₂毒性当量≤0.07 mg/L	2013-01-01
《发酵类制药工业水污染物间接排放标准》（DB 41/758—2012）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	HgCl₂毒性当量≤0.07 mg/L	2013-01-01
《纺织工业水污染物排放标准》（征求意见稿）	《水质物质对蚤类（大型蚤）急性毒性测定方法》（GB/T 13266—1991）	对稀释8倍的水样进行48 h测试，大型蚤受抑制率≤10%
《纺织工业水污染物排放标准》（征求意见稿）	《水质急性毒性的测定发光细菌法》（GB/T 15441—1995）	对稀释32倍的水样进行15 min测试，相对发光抑制率≤10%
《农药工业水污染物排放标准》（征求意见稿）	《水质急性毒性的测定斑马鱼卵法》（HJ 1069—2019）	LID≤6

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