某制药废水对发光细菌急性毒性的分析

某制药废水对发光细菌急性毒性的分析

刘佳

河北远征药业有限公司河北石家庄050041

摘要：发光细菌法在是生物毒性测定中应用十分广泛，且操作方便，检测灵敏度较高。在应用中可以依据生物发光度进行水样发光度测定，并研究水体急性毒性提供依据。本研究以发光细菌法为主要方法，重点对某制药废水的急性毒性开展研究，研究过程体现在废水水质、进水水样与出水水样测试等领域，并研究了制药废水对发光细菌急性毒性的生化处理效果，为制药废水的急性毒性研究提供了依据。

关键字：制药废水发光细菌急性毒性

发光细菌法最先被应用于药物毒性分析领域，随着其毒性评价技术发展，在生物毒性测定领域获得广泛应用。发光细菌法在应用中优势较多，如投资成本低，检测岭南敏度高、反应速度快与操作便捷等。发光细菌发光度体现与水样毒性组分浓度之间保持负相关关系，即可以依靠这种关系进行水样发光度测定，并为研究其急性毒性水平提供依据。

一、材料及方法分析

（一）材料、试剂及仪器

选择某制药厂2015年10月的污水处理厂废水为实验水样，改废水处理工艺具体表现为水解酸化→UNITANK→BAF。从地下调节池中取进水水样，从排放出口位置取出水水样。选择T3小种明亮发光杆菌为发光细菌。选择型号为DXY-2型号生物毒性测定仪，并配置以下设备：真空过滤泵、容量瓶、烧杯、冰点渗透压仪、玻璃纤维素模与封口膜等，此外还需要应用硝酸纤维素微孔滤膜，该滤膜应准备两种规格，分别为0.22μm与0.45μm，试剂则以氯化钠为主。

（二）样品处理

样品过滤则以玻璃纤维素模过滤为主，首先应用玻璃纤维素模过滤，之后采取规格为0.45μm的硝酸纤维素微孔滤膜进行过滤，最后采取规格为0.22μm硝酸纤维素微孔滤膜进行过滤。在样品中掺入3%的氯化钠溶液，确保T3小种细泡明亮发光杆菌的渗透压符合标准要求。依照相关规范执行实验操作，具体表现为水质分析→急性毒性测定→发光细菌法检验。

（三）发光细菌试验及毒性评价标准

废水样品不同浓度的急性毒性分析，主要是通过明亮发光杆菌冻干粉来实现。进行样品相对发光度（Ii）计算，则以空白样品发光量（L0）与样品发光量（Li）为基础，数学关系则可以表达为：

依照Coleman等确定的样品浓度与发光细菌光亮度值EC50之间的相互关系来实现检测样品毒性分级工作。废水毒性单位以TUa来表示，如TUa参数不大于0.3时，则表明排放废水对接纳水体的水生生物不存在急性毒性影响，而当TUa参数大于0.3时，则表明其对环境存在着一定程度的影响，其参数与环境影响度之间成正相关关系。

二、某制药废水对发光细菌急性毒性的研究结果分析

（一）废水水质及其参数分析

调查发现，某制药厂每天废水排放量为3×104m3，VC车间洗罐、树脂再生、洗涤过滤与中和结晶等过程，属于高浓度有机废水的主要来源。进水COD含量达931mg/L，出水COD参数为279mg/L，从废水氨氮含量上来看，进水氨氮含量表现为10.78mg/L，出水氨氮含量表现为8.16mg/L。这也表明该污水处理厂所处理的废水存在着较高浓度的有机物，采取生物降解的方式效果不佳。整理废水水质调查参数后获得以下信息：

表1：某制药废水参数表

（二）进水水样分析

在废水处理厂地下调节池中取制药废水，在调节池环境中，废水不断混合、均化。通过试验分析得出，进水水样毒性十分高，当水样浓度为4.17%时，发光细菌基本上被完全压制，相对发光度仅表现为4%。而采取措施进行水样稀释处理，当其浓度为0.39%时，则相对发光度达到了97%，而在这种条件下，水样对发光细菌基本上可以判定为不存在抑制效应。通过计算获得以下数据：废水样品的EC50为1.25±0.09%，TUa值达到了80，LID则为256。考虑到发光细菌在面对毒性物质时灵敏性较强，则可以判断出最低无效应稀释度LID值应比计算结果值更大。

（三）出水水样分析

在上述介绍中明确了该废水处理工艺，经过两级水解酸化处理，确实在一定程度上改善了废水水质，尤其是其将难以降解的大分子有机物进一步分解，并得到容易降解的小分子有机物。在废水处理的UNITANK工艺中，其以生物处理方法将制药废水中存在的大部分溶解性有机物去除，而通过BAF好氧反应器将制药废水中存在的有毒物质给与了有效消除。通过对制药废水出水水样进行检测发现，出水水样的急性毒性显著下降，当废水浓度在50%时，相对发光度表现为37%，而当废水浓度为6.25%时，相对发光度则表现为95%。通过计算获取以下数据：废水样品的EC50为30.61±16.94%，TUa值达到了2，LID则为8。进行水样毒性指标对比可以发现，出水水样各项指标都达到了较优水平。研究发现，当制药废水浓度在4.2%时，其相对的发光细菌发光度表现为102%。而出现这种现象的原因则为：其一，制药废水之中存在着一定的营养盐类，在毒性偏低的条件下营养物质能够提高发光细菌活性；其二，在低浓度条件下，达有毒物质与发光细菌之间的相互作用超出了毒性效应，即出现了低剂量发光细菌兴奋问题。

通过以上分析可以看出，该制药废水进水水样急性毒性较大，而出水水样毒性对发光细菌并没有出现显著抑制作用，表明废水处理工艺有效降低了制药废水毒性。此外，在降低浓度条件下，制药废水可能会对发光细菌的发光性带来刺激作用，导致其发光量增加。

三、结语

以某制药废水为研究对象，旨在分析发光细菌对废水毒性的测定问题。实践证明，发光细菌在能够有效检测出样品中存在的毒性程度，并通过发光细菌亮度来描述样品急性毒性高低。重点从进水样品与出水样品两个角度进行分析，并以EC50、TUa与LID为指标来评价样品急性毒性。通过分析得出，进水样品存在着较高毒性，而相对的出水水样则毒性偏低，尤其是其TUa低于2，说明其对环境的影响十分低。研究结果证明了废水处理工艺能够有效降低废水急性毒性，并为制药废水治理提供了依据。

参考文献：

[1]穆玉峰,高俊发,余若祯等.北方某制药废水对发光细菌的急性毒性研究[J].山西建筑,2014,40(7):206-207.

[2]杜丽娜,杨帆,穆玉峰等.某制药废水对发光细菌急性毒性的评价研究[J].环境科学,2014,35(1):286-291.

[3]陆慧锋,郑平,张萌等.高浓度制药废水毒性与SPAC反应器运行性能[J].化工学报,2012,63(5):1558-1565.

[4]季军远,邢雅娟,郑平等.抗生素类制药废水厌氧消化产物急性毒性的检测[J].环境科学,2012,33(12):4367-4372.