随着工农业的快速发展,饮用水资源短缺和水质恶化的问题越来越严重。研究表明,饮用水中多种污染物都具有“三致”效应,虽然剂量极低,但其在饮用水中长期低剂量的慢性接触,依然存在潜在的毒性效应。环境污染导致疾病负担增加、肿瘤高发屡见不鲜。但目前对于饮用水安全评价方法主要还是通过理化检测,无法全面反映水中所有污染物的污染情况及毒性效应。国内外已经开始尝试用生物毒性作为水质评价指标,但其检测毒性效应和试验方法都较为单一,研究也比较零散,本次研究针对饮用水水质、建立一组包括急性毒性、遗传毒性和芳烃受体效应三个方面的生物毒性组合试验,并采用水质评分法与层次分析法结合,初步探索一种饮用水生物毒性综合评价体系。并将其应用于盐城某水厂深度处理示范工程处理过程中各单元出水和不同处理工艺出厂水的安全评价。一、生活饮用水成组生物毒性检测方法建立建立一组包括急性毒性、遗传毒性和芳烃受体效应的组合试验,具体包括CCK8细胞增殖毒性试验、Ames试验(TA98、TA100)、人外周血淋巴细胞微核试验、人外周血淋巴细胞彗星试验,EROD酶活性检测试验,三个效应五个试验,每个试验选用适合的阳性对照物,建立方法,确定试验的有效性和准确性。并利用水质分级法和层次分析法构建一套针对饮用水水质特征的评价体系。采用专家征询的方法,根据本次研究选择的饮用水生物毒性检测的5个指标变量,设计专家征询调查问卷,选择在饮用水安全评价方面具有丰富工作经验的10名专家,以打分表格的问卷形式向专家咨询各指标的重要性,按专家评分表结果,用9标度法对每一指标进行两两比较后,构造比较矩阵,比较专家意见的一致性,计算各指标的权重系数。结果显示2个判断矩阵一致性比例CR值均小于0.1,表明专家意见具有较好一致性。根据矩阵计算指标权重系数,三个主层次指标,急性毒性、遗传毒性、芳烃受体效应权重系数分别为0.1、0.5和0.4,遗传毒性层内指标Ames试验、人外周血淋巴细胞微核实验、人外周血淋巴细胞彗星试验权重系数分别为0.357、0.357和0.286。二、饮用水深度处理示范工程的生物毒性效应变化将建立的饮用水生物毒性评价方法应用于盐城某水厂深度处理示范工程水样,采集原水、砂滤水、BAC水和出厂水共4个水样,分别代表饮用水处理过程中的原水、常规处理工艺出水、深度处理工艺出水和出厂水,每个水样采集100L。采用XAD-2树脂富集水样,经过洗脱、浓缩后应用于生物毒性检测。结果显示,Ames试验菌株在加S9与未加S9情况下MRTA98和MRTA100均小于2,未发现阳性结果。人的外周血淋巴细胞结果显示,原水、砂滤水、出厂水均出现阳性结果,且三个水样都表现出较强的致染色体损伤作用,在最小剂量0.125L/孔处,其微核率分别为11.40±1.98、10.52±0.88和9.13±0.47,显著高于对照组,具有统计学意义(p<0.05),且其污染指数均大于等于1.5,呈现轻度污染,而在经过深度处理后的BAC出水则未检出阳性结果,人外周血淋巴细胞彗星试验结果显示,四个水样在不同浓度下均出现细胞拖尾,尾部DNA%、尾长和尾距三个指标均在不同浓度下显示与对照有显著性差异(p<0.05)。细胞增殖毒性试验结果显示,原水和沙滤水的水样浓缩物,随染毒浓度增加,细胞存活率下降。样品在24h、48h、72h都显示出了抑制细胞增长的毒性效应,加大样品浓度毒性效应表现明显。原水在三个时间点的出现细胞存活率显著降低的剂量分别为100ml/ml、100ml/ml、50ml/ml。沙滤水相对于原水细胞毒性稍有下降,但仍有较高的细胞毒性,在三个时间点的出现细胞存活率显著降低的剂量均为100ml/ml。BAC水和出厂水,出现一定程度的促进细胞增殖效应。BAC水时间段在200ml/ml、100ml/ml、100ml/ml剂量下与对照有统计学差异,出厂水在50ml/ml、100ml/ml、100ml/ml剂量下与对照有统计学差异(p<0.05)。EROD酶活性试验结果显示,原水、沙滤水、BAC 水和出厂水计算后的 TCDD-TEQ 均数为 9.39pg/L、10.65pg/L、1.98pg/L、3.91pg/L。水质综合评分结果显示,综合毒性评分DWQI的大小排序为:沙滤水>原水>出厂水>BAC水,而在层内分析,急性毒性和芳烃受体效应为:原水=沙滤水>BAC水=出厂水,而遗传毒性则为出厂水=沙滤水>原水>BAC水。三、饮用水不同处理工艺消毒出水生物毒性效应比较通过小试装置模拟传统工艺消毒出水和深度处理消毒出水,并将建立的成组生物毒性试验应用于两种不同工艺消毒出水比较,研究发现传统工艺消毒出水不同终点的遗传毒性、急性细胞毒性效应、芳烃受体效应均显著高于深度处理工艺消毒出水。Ames试验中,在2L/皿的剂量范围内,出现了阳性结果,在高剂量组,在未加活化系统的MRTA98为2.34、MRTA1003.40均大于2,且都呈现了剂量反应关系,可判定为致突变阳性。而TA100相对TA98对本次研究的水样更为灵敏,传统工艺消毒出水在1L/皿的剂量下MRTA100大于2,提示水样中主要突变物为碱基置换型突变物,如三氯甲烷等。对于两种工艺消毒出水遗传毒性,微核和彗星实验的检测结果与Ames实验一致,传统工艺消毒出水在微核试验中诱发微核千分率显著高于深度处理消毒出水,彗星试验中尾部DNA%、尾长和尾距三个指标均显示传统工艺消毒出水中的污染物引起DNA损伤效应较深度处理工艺高。急性细胞毒性试验结果显示传统工艺经过消毒后的消毒出水,在高剂量组具有较强的细胞毒性效应,经过深度处理的消毒出水出现的促进增殖作用,提示水中可能存在环境内分泌干扰物。而芳烃受体效应,深度处理工艺消毒出水低于传统工艺。从综合评分指标上也可以很好的反应,深度处理可以有效降低传统饮用水处理工艺的毒性效应。四、结论1建立一组包括遗传毒性、急性毒性和芳烃受体效应的饮用水生物毒性效应检测方法,采用各试验阳性物验证了方法的准确性,并将水质评分法和层次分析法相结合,建立水质生物毒性综合评价体系。2将建立的成组生物毒性检测方法及评价体系,应用于盐城某水厂饮用水深度处理示范工程不同单元出水的生物毒性效应的检测,根据综合毒性及层内毒性指标得分,推断芳烃类化合物暴露可能与水质急性毒性有关、沙滤水遗传毒性影响因素也可能与多环芳烃类污染物有关。O3-BAC工艺能够很好的去除水中有毒污染物,但经过氯化消毒后,遗传毒性却显著上升,可能是消毒副产物引起。3通过模拟水厂的传统工艺和深度处理工艺,比较不同处理工艺消毒出水的生物毒性效应,发现传统工艺消毒出水不管是综合毒性还是层内毒性效应均高于深度处理工艺的消毒水样,可见深度处理工艺可以很好降低传统工艺的毒性效应。4 03-BAC深度处理工艺与传统工艺相比,虽能降低水质毒性效应,但层内分析发现深度处理工艺消毒出水仍具有一定的遗传毒性,对于微污染型水源水,要有效去除出厂水中消毒副产物,处理工艺仍需要优化。