体外细胞模型评估典型污水处理工艺出水溶解性有机质的毒性

来源 :昆明理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanxb2008
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污水处理厂出水溶解性有机质(Effluent dissolved organic matter,EfOM)随出水排放到河流、湖泊中,是接收水域中DOM的重要来源。研究发现EfOM中的某些微量组分,如PPCPs、EDCs和DBPs等存在生物活性和毒性,但迄今为止,关于EfOM整体生物效应的相关研究鲜有报道。昆明市主城区污水处理厂均不能完全有效地去除DOC,出水经入滇河流进入滇池,与滇池富营养化有关,而目前关于滇池流域各污水处理厂EfOM的特征和成分信息十分匮乏,因此收集EfOM特征和成分相关信息,并对其进行毒性评估显得尤为迫切,这对EfOM的环境行为和风险预测具有重要意义,对流域环境管理也具有一定的指导意义。本研究选取滇池流域四个不同处理工艺的污水处理厂:第一污水处理厂(Carrousel/Orbel氧化沟)、第三污水处理厂(ICEAS)、第四污水处理厂(3AMBR)、第八污水处理厂(A2/O),采用反渗透浓缩法富集分离获得每个污水处理厂二级出水、深度处理出水和脱水污泥中的DOM,并进行元素和光谱特性分析。以人肝癌(HepG2)细胞及人正常肝(L02)细胞为体外细胞模型,通过对比不同来源DOM暴露下细胞增殖、凋亡、ROS产生情况,初步评估其毒性效应。主要研究结论如下:(1)不同来源和不同处理工艺导致EfOM结构组成和分子量大小都不一样。四污和八污二级出水中的DOM分别经臭氧和紫外氧化后芳香度升高,而一污和三污二级出水中的DOM经紫外氧化后芳香度降低。对比四种不同二级处理工艺出水,发现氧化沟出水中含有最多的芳香性蛋白类物质;经深度处理后,四个污水处理厂出水中DOM的分子量均降低。(2)HepG2和L02细胞暴露于较高浓度的DOM(>20 mgC/L)时表现出明显的毒性效应,同一个污水处理厂不同工段的DOM的毒性效应大小基本呈现出一致规律:DSDOM>SEDOM>AEDOM,即二级出水经深度处理后毒性降低;推测这可能与高级氧化降低了DOM的分子量有关。(3)四个污水处理厂的二级出水经深度处理后导致细胞总凋亡减少,但均比结构相对简单的HA和FA产生的细胞总凋亡量多,可能与DOM分子量大小有关,对比不同的二级处理工艺发现氧化沟和ICEAS出水DOM暴露总凋亡百分比较另外两种工艺高,且以早期凋亡为主,可能是因为氧化沟和ICEAS出水DOM中含有更多的芳香类物质。(4)HepG2和L02细胞暴露于不同来源的DOM均产生氧化应激损伤,说明DOM具有基因毒性。四个污水处理厂二级出水经高级氧化后减少了细胞内ROS的产生,这与MTS和细胞凋亡结果一致。可以推测氧化应激是DOM诱导基因毒性的重要机制。
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