含氮雜環(huán)化合物及其缺氧降解過程的毒性研究.pdf

1、含氮雜環(huán)化合物是農(nóng)藥、香料、染料工業(yè)中被廣泛使用的一類有機物，普遍存在于焦化廢水、染料廢水、橡膠廢水、化工廢水、制藥廢水、農(nóng)藥廢水中，污染面廣，且難降解，有些還具有三致作用，對水生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生著嚴(yán)重的威脅。 本文研究了6種典型含氮雜環(huán)化合物：吲哚、吡啶、喹啉、異喹啉、2-甲基喹啉和8-羥基喹啉對4種水生生物——發(fā)光細(xì)菌、小球藻、大型蚤和斑馬魚的急性毒性和聯(lián)合毒性。獲得了6種物質(zhì)在特定時間段的EC50和LC50值，并以此為基礎(chǔ)，確定

2、了可保護這幾種生物的含氮雜環(huán)化合物在水中的安全限值分別為0.017、1.815、1.277、0.824、0.811和0.002mg/L。6種物質(zhì)對發(fā)光細(xì)菌、大型蚤和斑馬魚的毒性與化學(xué)結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)之間存在著良好的相關(guān)性。發(fā)光細(xì)菌和大型蚤、斑馬魚的毒性結(jié)果之間呈現(xiàn)線性相關(guān)。小球藻、大型蚤和斑馬魚不同時相的毒性研究結(jié)果之間也存在良好相關(guān)。 6種物質(zhì)對大型蚤、斑馬魚、發(fā)光細(xì)菌的聯(lián)合毒性作用多為相加，分別占受試混合物的87、100與10

3、0％；而對小球藻的聯(lián)合毒性為相加的亦在50％以上。與純物質(zhì)的急性毒性結(jié)果類似，在聯(lián)合毒性實驗中，在特定條件下同樣可以采用24h的短期試驗代替48h甚至更長時間的試驗。大型蚤與發(fā)光細(xì)菌的聯(lián)合毒性試驗結(jié)果之間具良好相關(guān)性，而與其他生物試驗結(jié)果間未呈現(xiàn)相關(guān)性。 本試驗選取了4種含氮雜環(huán)化合物，在其缺氧反硝化的過程中進行生物毒性變化的研究。 吡啶、吲哚、喹啉與2-甲基喹啉的缺氧降解均遵循零級反應(yīng)規(guī)律，相應(yīng)硝態(tài)氮的降解也是如此。含

4、氮雜環(huán)化合物的降解速率常數(shù)和硝態(tài)氮的反硝化速率常數(shù)均與有機物的化學(xué)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)有關(guān)：1xv越大，速率常數(shù)越低；辛醇/水分配系數(shù)越大，速率常數(shù)越低。 不同類型廢水生物毒性的變化規(guī)律不一致：吲哚、喹啉、2-甲基喹啉廢水的生物毒性與化合物的降解趨勢一致，但并不完全同步；而吡啶廢水毒性在水質(zhì)達標(biāo)的同時卻出現(xiàn)了毒性升高的現(xiàn)象。盡管如此，所有研究仍表明，缺氧反硝化過程可有效去除水中的含氮雜環(huán)化合物，最終使廢水毒性得以降低。 同一廢

5、水對不同生物的毒性變化規(guī)律也有差別：在吲哚、喹啉、2-甲基喹啉的降解中，多種生物毒性結(jié)果之間出現(xiàn)了一定的相關(guān)性，這使得采用其中一種生物的實驗結(jié)果預(yù)測其他生物的毒性成為可能。但在吡啶廢水中各生物毒性結(jié)果間卻無具統(tǒng)計學(xué)意義的相關(guān)性。在這種情況下，有必要選擇最為敏感的生物進行毒性檢測。而在吲哚廢水毒性研究中，大型蚤最為敏感，死亡率自始至終為100％，則在本實驗條件下以這種最敏感生物控制吲哚廢水的降解過程已失去實際意義。 吡啶初始廢水的

6、生物毒性與廢水主要成分吡啶、硝態(tài)氮的含量直接相關(guān)；而降解過程中生物毒性卻并未隨這兩種物質(zhì)含量的減少而降低。分析發(fā)現(xiàn)，吡啶廢水降解過程中發(fā)光細(xì)菌和小球藻與水質(zhì)之間可建立具有統(tǒng)計學(xué)意義的多元一次方程，而大型蚤和斑馬魚則不能。在吲哚、喹啉和2-甲基喹啉的降解過程中，除由于大型蚤或斑馬魚具有較多100％和0％的死亡率而未進行分析外，都嘗試著建立了生物毒性與水質(zhì)之間的多元一次方程，且均具有一定的相關(guān)性。種種研究表明，生物毒性與水質(zhì)相關(guān)，但兩者之間