近年來(lái), 環(huán)境中微量有機(jī)污染物(OMPs)的賦存及遷移轉(zhuǎn)化引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注, 這些有機(jī)污染物種類復(fù)雜, 如抗生素、止痛藥、避孕藥、鎮(zhèn)靜藥、殺菌劑、除草劑、阻燃劑等.而城市污水廠是OMPs向環(huán)境中遷移的重要途徑, 這些物質(zhì)在污水中的濃度雖低(μg ·L-1或ng ·L-1級(jí)濃度水平), 但排放到水體后產(chǎn)生累積效應(yīng), 從而對(duì)水環(huán)境生物及人體健康造成潛在的危害.現(xiàn)有污水廠多采用活性污泥處理工藝, 大量研究表明活性污泥法處理工藝對(duì)大部分OMPs去除效果不佳, 因此增加污水深度處理是強(qiáng)化削減污水中OMPs的可選方案.

　　臭氧工藝具有優(yōu)良的水質(zhì)凈化效果, 從而被廣泛應(yīng)用于污水消毒、氧化分解難降解有機(jī)物.臭氧和有機(jī)分子反應(yīng)主要基于直接反應(yīng)和自由基反應(yīng), 在臭氧分解過(guò)程中會(huì)誘發(fā)產(chǎn)生羥基自由基, 而自由基反應(yīng)被認(rèn)為是快速高效的氧化途徑. OMPs化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 其在臭氧過(guò)程中的氧化規(guī)律研究仍不完善.有研究表明, 污水中OMPs在臭氧過(guò)程中的去除效果和二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)有密切關(guān)系.由于二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)測(cè)定過(guò)程復(fù)雜, 而從分子結(jié)構(gòu)角度解析OMPs在臭氧過(guò)程中的去除有助于了解臭氧反應(yīng)本質(zhì).此外, 由于OMPs種類規(guī)模巨大, 僅根據(jù)選定的污染物評(píng)價(jià)水質(zhì)安全具有片面性.臭氧在與出水有機(jī)物反應(yīng)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量未知副產(chǎn)物, 其水質(zhì)毒性水平未知.而SOS/umu遺傳毒性試驗(yàn)是水質(zhì)遺傳毒性分析的ISO標(biāo)準(zhǔn)方法, 其在污水水質(zhì)安全性評(píng)價(jià)方面具有重要應(yīng)用價(jià)值.因此, 采用生物毒理試驗(yàn)作為化學(xué)分析指標(biāo)的補(bǔ)充, 對(duì)于水質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)具有重要意義.

　　本文以厭氧/缺氧/好氧工藝聯(lián)合臭氧(AAO-O3)作為研究對(duì)象, 通過(guò)考察14種OMPs在AAO-O3過(guò)程中的降解行為, 分析OMPs在活性污泥系統(tǒng)中的去除途徑, 并從分子結(jié)構(gòu)角度探究臭氧氧化過(guò)程中OMPs的降解機(jī)制, 此外通過(guò)遺傳毒性實(shí)驗(yàn)得到更加綜合直觀的水質(zhì)安全數(shù)據(jù), 對(duì)污水深度處理出水的水質(zhì)安全保障具有重要意義.

　　1 材料與方法1.1 儀器與試劑

　　超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀(2777C-ACQYITY UPLC-XevoTM TQ MS, Waters公司, 美國(guó)); 臭氧發(fā)生器(HY-003-20A, 廣州佳環(huán), 中國(guó)); 酶標(biāo)分析儀(RT-6000, 深圳雷杜, 中國(guó)); 分光光度計(jì)(T6, 北京普析, 中國(guó)); Oasis HLB萃取小柱(6 CC 200 mg, Waters公司, 美國(guó)); AAO系統(tǒng)及臭氧反應(yīng)裝置由哈爾濱工業(yè)大學(xué)儀器設(shè)備有限公司加工制作. 14種OMPs標(biāo)準(zhǔn)品:諾氟沙星(NOR)、卡馬西平(CBZ)、恩諾沙星(ENR)、金霉素(CRT)、磺胺甲嘧啶(SMZ)購(gòu)自美國(guó)藥典U. S. pharmacopeial Convention; 磺胺甲惡唑(SMX)、布洛芬(IBP)、阿替洛爾(ATL)、苯扎貝特(BF)、吉非羅齊(GFZ)、萘普生(NPX)、土霉素(OTC)購(gòu)自美國(guó)sigma-aldrich公司; 咖啡因(CFF)購(gòu)自日本W(wǎng)ako公司; 阿特拉津(ATZ)購(gòu)自中國(guó)Energy Chemical公司.

　　1.2 實(shí)驗(yàn)方案及反應(yīng)裝置

　　AAO反應(yīng)器進(jìn)水采用模擬污水(生活污水:人工配水為1:1), 其中生活污水取自哈爾濱工業(yè)大學(xué)家屬區(qū), 人工配水中葡萄糖為0.30 g ·L-1、乙酸鈉為0.13g ·L-1、氯化銨為0.20g ·L-1、碳酸氫鈉為0.46 g ·L-1、磷酸二氫鈉為0.04g ·L-1、硫酸鎂為0.05g ·L-1、氯化鈣為0.01 g ·L-1.同時(shí)在進(jìn)水水箱中投加14種OMPs母液(200 mg ·L-1), 每種目標(biāo)物的投加濃度約為20μg ·L-1.

　　反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行70 d, 每隔3~5 d取樣分析常規(guī)指標(biāo).為評(píng)價(jià)AAO-O3對(duì)OMPs的降解能力, 在反應(yīng)器運(yùn)行穩(wěn)定后期, 每隔1 d收集二級(jí)出水進(jìn)行臭氧實(shí)驗(yàn), 并對(duì)模擬污水、二級(jí)出水和臭氧出水進(jìn)行OMPs及遺傳毒性分析.樣品分析為一式兩份, 通過(guò)Microsoft Excel 2010計(jì)算每次測(cè)試結(jié)果的均值及方差.為便于歸納分析, OMPs濃度以3次測(cè)試結(jié)果的綜合均值及方差形式給出, 遺傳毒性以每次測(cè)試結(jié)果均值及方差形式給出.

　　實(shí)驗(yàn)裝置如圖 1, 活性污泥法采用AAO小試裝置, 設(shè)計(jì)流量為2 L ·h-1, 其中厭氧區(qū)、缺氧區(qū)、好氧區(qū)的水力停留時(shí)間分別為3、3、9 h.硝化液回流比為200%, 污泥回流比為100%.污泥齡及污泥濃度分別約為18 d和3000 mg ·L-1.

　　圖 1

　　(a)AAO系統(tǒng); (b)批次臭氧裝置圖 1 實(shí)驗(yàn)裝置示意

　　臭氧批次實(shí)驗(yàn)在玻璃柱中進(jìn)行, 高度0.8 m, 內(nèi)徑為6 cm, 有效容積2 L.實(shí)驗(yàn)前二級(jí)出水首先經(jīng)過(guò)0.45 μm玻璃纖維濾膜去除懸浮物以避免干擾.臭氧發(fā)生器采用空氣源, 由玻璃轉(zhuǎn)子流量計(jì)控制氣體流量為500 mL ·min-1, 通過(guò)10 μm孔徑鈦制曝氣頭將臭氧分散到水中.控制氣態(tài)臭氧濃度為5 mg ·L-1, 在20℃室溫下反應(yīng)5 min, 反應(yīng)結(jié)束后關(guān)閉臭氧發(fā)生器, 繼續(xù)曝氣10 min去除殘余臭氧, 二級(jí)出水中臭氧投加量為6.25 mg ·L-1.實(shí)驗(yàn)結(jié)束后收集水樣并固相萃取進(jìn)行后續(xù)分析.

　　1.3 OMPs分析1.3.1 水樣預(yù)處理

　　本實(shí)驗(yàn)選取的14種OMPs是基于環(huán)境檢出頻率和物化性質(zhì).由于污水中的OMPs濃度很低, 需要固相萃取, 步驟如下:水樣收集后, 首先經(jīng)過(guò)0.45 μm玻璃纖維濾膜去除懸浮物, 濾膜不會(huì)對(duì)OMPs的萃取產(chǎn)生明顯影響[5, 20].首先用5 mL甲醇和10 mL超純水依次活化小柱, 然后水樣酸化至pH為2.5過(guò)萃取柱.其后萃取柱經(jīng)過(guò)真空干燥2 h后, 用10 mL甲醇洗脫小柱, 收集樣品用氮吹儀吹干, 加入1 mL甲醇, 渦旋振蕩混勻.取0.5 mL樣品過(guò)0.22 μm濾膜后進(jìn)行OMPs分析, 然后將剩余0.5 mL樣品用氮?dú)獯蹈? 然后溶解于0.5 mL二甲基亞砜進(jìn)行遺傳毒性分析.

　　1.3.2 液質(zhì)分析

　　采用ACQUITY UPLC BEH C18色譜柱(2.1×50 mm, 1.7 μm)進(jìn)行OMPs分離, 超高效液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜儀進(jìn)行分析.液相方法和質(zhì)譜條件分別見(jiàn)表 1和表 2.

　　表 1 液相梯度洗脫程序1)　　

　　表 2 OMPs分析的質(zhì)譜條件

　　1.3.3 質(zhì)量控制與保證

　　實(shí)驗(yàn)用的色譜瓶、瓶蓋及玻璃內(nèi)插管在使用前經(jīng)過(guò)無(wú)水乙醇與超純水分別超聲處理30 min, 并沖洗3次, 烘干待用.玻璃內(nèi)插管一次性使用, 以避免受樣品交叉污染.方法的質(zhì)量控制與保證包括樣品空白、樣品平行分析、加標(biāo)回收率.以3倍和10倍信噪比的檢測(cè)濃度分別定義為方法檢出限和定量限.采用外標(biāo)法進(jìn)行定量分析, 標(biāo)準(zhǔn)曲線濃度范圍為0~1 mg ·L-1, 回歸方程線性良好, 詳見(jiàn)表 2.

　　1.4 常規(guī)指標(biāo)分析

　　水中和氣態(tài)臭氧均采用靛藍(lán)法測(cè)定.

　　1.5 遺傳毒性實(shí)驗(yàn)

　　遺傳毒性采用SOS/umu實(shí)驗(yàn)方法, 參照《ISO 13829-2000》進(jìn)行.受試菌種為鼠傷寒沙門菌TA1535/pSK1002, 由清華大學(xué)提供.實(shí)驗(yàn)樣品不經(jīng)過(guò)S9處理, 以4-NQO為陽(yáng)性對(duì)照, 經(jīng)換算后以4-NQO當(dāng)量濃度計(jì).

　　2 結(jié)果與討論2.1 AAO系統(tǒng)中常規(guī)指標(biāo)的變化

　　AAO反應(yīng)器連續(xù)運(yùn)行2個(gè)月以上, 期間監(jiān)測(cè)進(jìn)出水的COD、氨氮和總氮來(lái)評(píng)價(jià)AAO反應(yīng)器的運(yùn)行狀態(tài).由圖 2可知, 進(jìn)水的COD濃度大概在250~400 mg ·L-1之間, 氨氮濃度在25~45 mg ·L-1之間, 總氮濃度在30~50 mg ·L-1之間, 這與實(shí)際污水廠進(jìn)水的各項(xiàng)指標(biāo)濃度基本一致.在反應(yīng)器運(yùn)行期間, 二級(jí)出水COD濃度在50 mg ·L-1左右, COD去除率約為90%.結(jié)果表明AAO反應(yīng)器運(yùn)行效果良好, 處理工藝可有效去除污水中大部分有機(jī)物.二級(jí)出水氨氮濃度在10 mg ·L-1左右, 反應(yīng)器運(yùn)行后期氨氮去除率達(dá)到75%以上.出水總氮均值為20 mg ·L-1, 去除率在50%左右, 說(shuō)明反應(yīng)器的硝化及反硝化作用正常.各項(xiàng)常規(guī)指標(biāo)表明, 反應(yīng)系統(tǒng)運(yùn)行正常, 這對(duì)于后續(xù)的評(píng)價(jià)OMPs生物降解作用和遺傳毒性的削減提供了穩(wěn)定的條件.具體聯(lián)系污水寶或參見(jiàn)http://www.northcarolinalenders.com更多相關(guān)技術(shù)文檔。

　　圖 2

　　圖 2 AAO反應(yīng)器運(yùn)行期間進(jìn)出水COD、氨氮和總氮的變化

　　2.2 OMPs在AAO-O3中的去除

　　為保證組合工藝對(duì)OMPs去除效果的重現(xiàn)性, 實(shí)驗(yàn)期間進(jìn)行了多次取樣分析.本文選取的14種OMPs按照藥物種類分為:抗生素類藥物、抗炎藥、降血壓血脂藥及其他類藥物.

　　2.2.1 OMPs在AAO工藝中的去除

　　OMPs在AAO系統(tǒng)中的去除效果見(jiàn)圖 3.在抗生素類藥物中, NOR、ENR、SMX、SMZ在AAO系統(tǒng)中的去除率低于50%, 這類抗生素屬于難生物降解有機(jī)物.而CRT和OTC去除率大于90%, 傳統(tǒng)活性污泥法可有效去除這類抗生素, 這與以AAO工藝為主體的污水廠調(diào)研結(jié)果相一致; 抗炎藥NPX的去除率為83%, 說(shuō)明NPX較容易通過(guò)活性污泥法去除, 而IBP的去除率僅為12%.最近一項(xiàng)研究表明IBP和NPX在污泥系統(tǒng)中均表現(xiàn)出較高的去除率, 這可能與處理系統(tǒng)的運(yùn)行工況有關(guān); 降血壓血脂藥中, ATL和BF去除率分別為63%和74%. ATL在不同的報(bào)道中去除率有很大波動(dòng)(介于0%~85%), 主要由于OMPs在生物處理系統(tǒng)中的去除效果受到pH、水溫、污泥菌群結(jié)構(gòu)等眾多因素的影響. GFZ的去除率為14%, 在二級(jí)出水的監(jiān)控過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注; CBZ被廣泛認(rèn)為是一種難生物降解藥物.在本研究中CBZ在AAO中的去除率約為16%. CFF是一種易生物降解物質(zhì), 本研究中CFF在AAO中的去除率為96%. ATZ被全球公認(rèn)為持久性有機(jī)污染物的一種, 因此近年來(lái)被廣泛報(bào)道. AAO系統(tǒng)中ATZ較低的去除率也驗(yàn)證了其難生物降解特性.

　　圖 3

　　圖 3 OMPs在AAO中的去除效果

　　2.2.2 臭氧工藝中OMPs的去除

　　多數(shù)OMPs在AAO工藝中不能得到有效去除, 臭氧氧化可有效削減殘余藥物.由圖 4可知, 大部分抗生素在臭氧過(guò)程中有效去除, 然而CRT去除率相對(duì)較低, 僅為31%;而抗炎類藥物NPX和IBP, 去除率分別為50%和80%, 得到部分氧化降解; 降血壓血脂類藥物ATL和GFZ去除率均為96%, BF去除率為85%, 臭氧氧化作用顯著; CBZ在臭氧過(guò)程中幾乎完全去除(去除率達(dá)到99%), 而CFF和ATZ部分去除, 分別為75%和23%.

　　圖 4

　　圖 4 OMPs在臭氧過(guò)程中的去除效果

　　二級(jí)出水中含有大量出水有機(jī)物及還原類物質(zhì), 因而影響OMPs的臭氧降解過(guò)程.臭氧分子與OMPs分子間的作用主要通過(guò)親電加成作用, 有機(jī)分子中的不飽和鍵或芳香性基團(tuán)存在較大的電子云密度, 易于收到臭氧分子的攻擊.由于大部分酚類、苯胺類有機(jī)物和臭氧反應(yīng)速率高于4 L ·(mol ·s)-1(見(jiàn)表 3), 因而反應(yīng)在很短時(shí)間內(nèi)完成.二者之間的反應(yīng)屬于分子間直接作用, 出水有機(jī)物在這個(gè)過(guò)程中并不會(huì)造成明顯影響.而出水有機(jī)物對(duì)于OMPs的臭氧氧化影響主要表現(xiàn)在間接反應(yīng)過(guò)程中.臭氧在消耗的過(guò)程中會(huì)誘發(fā)生成HO ·, HO ·與有機(jī)分子有非常強(qiáng)的反應(yīng)活性且無(wú)選擇性.因此, HO ·的生成量制約著無(wú)臭氧反應(yīng)活性的OMPs的去除效果.據(jù)Cai等[30]的研究發(fā)現(xiàn)二級(jí)出水有機(jī)物對(duì)于臭氧氧化過(guò)程中自由基反應(yīng)存在3種影響機(jī)制:誘發(fā)作用、抑制作用、促進(jìn)作用.在臭氧反應(yīng)初期會(huì)產(chǎn)生大量HO ·(濃度高于10-10mol ·L-1), 但隨著反應(yīng)時(shí)間迅速降低. HO ·的“先升后降”現(xiàn)象正是受到出水有機(jī)物和還原性物質(zhì)的作用而導(dǎo)致的.本研究中IBP、ATZ、CFF和臭氧反應(yīng)速率很低, 但在臭氧過(guò)程中仍表現(xiàn)出一定程度的去除效果, 這應(yīng)該歸功于臭氧過(guò)程中的自由基反應(yīng).

　　2.2.3 組合工藝中OMPs的去除效果

　　由圖 5可見(jiàn), AAO-O3對(duì)12種OMPs的去除率達(dá)到90%以上, IBP去除率為82%, ATZ去除率僅為11%, 因此在水處理過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)加強(qiáng)ATZ的監(jiān)測(cè)與防控.活性污泥法處理工藝聯(lián)合臭氧深度處理可有效保證出水中大部分OMPs的去除.然而OMPs的去除率也與其在進(jìn)水中的濃度有關(guān), 據(jù)報(bào)道在污水廠進(jìn)水中OMPs的濃度一般低于1 μg ·L-1, 在保證去除率為90%時(shí), 出水中OMPs低于10ng ·L-1, AAO-O3組合工藝可以大大削減污水中OMPs向水環(huán)境中的釋放.

　　圖 5

　　圖 5 OMPs在組合工藝中的去除效果

　　2.3 OMPs的去除機(jī)制分析

　　本研究從活性污泥處理法和臭氧氧化兩方面, 分別對(duì)OMPs在AAO系統(tǒng)中的去除途徑及臭氧過(guò)程中的氧化機(jī)制進(jìn)行討論.

　　2.3.1 OMPs在活性污泥系統(tǒng)中的去除途徑分析

　　OMPs在活性污泥法處理工藝中的去除途徑主要有污泥吸附和生物降解.

　　OMPs在污泥表面的吸附能力主要和二者的界面特性有關(guān), 如固-水分配系數(shù)(Koc). 表 3中列出了14種OMPs的lgKoc值, lgKoc值越大表明OMPs在固體表面的吸附量越大, 從而更傾向于向污泥表面遷移. CBZ、GFZ、BF、IBP、ATZ的lgKoc值大于2, 說(shuō)明這幾種OMPs通過(guò)污泥吸附去除效果較為顯著; SMX、SMZ、NPX、ATL、CFF的lgKoc值介于0.5~2之間, 說(shuō)明其通過(guò)污泥吸附去除效果輕微; CRT、OTC、ENR、NOR的lgKoc值小于0.5, 說(shuō)明其在污泥表面吸附不佳.但是由于大多OMPs在不同pH環(huán)境中存在不同的解離狀態(tài), 因此僅用lgKoc值來(lái)評(píng)價(jià)OMPs的吸附存在片面性.

　　表 3 OMPs的臭氧二級(jí)反應(yīng)速率和固-水分配系數(shù)

 　　OMPs在生物系統(tǒng)中的降解不僅與其物化性質(zhì)有關(guān), 而且還受到AAO工藝運(yùn)行條件的影響.通過(guò)對(duì)大量研究總結(jié)發(fā)現(xiàn), OMPs在活性污泥系統(tǒng)中的吸附作用和生物降解作用之間沒(méi)有明確的比例界限.此外在實(shí)際污水廠的取樣過(guò)程中, 存在水質(zhì)波動(dòng)、懸浮物吸附、分析誤差等眾多因素影響, 因此評(píng)價(jià)單獨(dú)OMPs的生物降解性存在一定難度.

　　2.3.2 OMPs在臭氧過(guò)程中的氧化機(jī)制

　　臭氧和芳香族有機(jī)物的反應(yīng)速率很大程度受苯環(huán)上取代基的影響. 圖 6中展示了本研究中OMPs分子的芳香性基團(tuán)(紅色部分), 根據(jù)取代基團(tuán)的種類將14種OMPs分為:苯酚類、苯胺類、苯甲醚類及無(wú)活性基團(tuán)化合物.

　　圖 6

　　圖 6 14種OMPs的分子結(jié)構(gòu)及分類

　　CRT和OTC含有酚羥基(—OH), —OH是強(qiáng)供電子取代基而增加其反應(yīng)活性. OTC在臭氧過(guò)程中去除率為85%, 很好地解釋了分子結(jié)構(gòu)與去除效果之間的聯(lián)系.然而CRT去除率僅為31%, 應(yīng)該受苯環(huán)上的氯代基團(tuán)(—Cl)的吸電子作用影響, 降低了CRT與臭氧的反應(yīng)速率從而導(dǎo)致其去除效果減弱; NOR、ENR、SMX、SMZ、CBZ均含有苯胺基(—NH2).這類有機(jī)物和臭氧反應(yīng)受pH影響很大, 在—NH2處于去質(zhì)子狀態(tài)時(shí)(中性), 與臭氧反應(yīng)活性最高.而在—NH2處于質(zhì)子化狀態(tài)時(shí)(解離), 幾乎不與臭氧發(fā)生反應(yīng).由圖 4可知, 這5種物質(zhì)在臭氧過(guò)程中去除率均高于90%, 由于二級(jí)出水的pH趨于中性, 這主要?dú)w功于去質(zhì)子化—NH2的臭氧氧化作用; 苯甲醚類有機(jī)物的活性基團(tuán)是甲氧取代基(—OCH3), 在苯環(huán)伯仲位置的—OCH3會(huì)提高與臭氧的反應(yīng)活性.本研究中苯甲醚類有機(jī)物的二級(jí)反應(yīng)速率介于2.77~5.69L ·(mol ·s)-1.由于—OCH3不存在解離態(tài), 因此這類有機(jī)物與臭氧的反應(yīng)不會(huì)受pH影響; CFF、ATZ、IBP的分子結(jié)構(gòu)中不含有與臭氧反應(yīng)的活性基團(tuán), 因此表現(xiàn)出較低的二級(jí)反應(yīng)速率[0.82~9.6 L ·(mol ·s)-1].這類有機(jī)物很難通過(guò)單獨(dú)臭氧氧化進(jìn)行去除.

　　OMPs在臭氧過(guò)程中的去除效果與臭氧反應(yīng)的二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)有關(guān).由圖 7可見(jiàn), OMPs二級(jí)反應(yīng)速率與其去除率呈正相關(guān), 由于二級(jí)反應(yīng)速率受到反應(yīng)體系的pH及出水有機(jī)物的影響存在離散值(ATZ、NPX、OTC).而對(duì)于選定的10種OMPs, 二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)與去除率線性良好(R=0.92), 可以有效預(yù)測(cè)并解釋OMPs在臭氧過(guò)程中的去除機(jī)制.

　　圖 7

　　圖 7 OMPs的二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)和去除率之間的相關(guān)性

　　2.4 AAO-O3對(duì)遺傳毒性的削減

　　遺傳毒性指標(biāo)可以綜合表征污水中有機(jī)物的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).由圖 8可知, 人工模擬污水的遺傳毒性(以4-NQO計(jì), 下同)為(41.9±1.6) μg ·L-1, 二級(jí)出水的遺傳毒性為(28.4±2.1) μg ·L-1, 平均去除率為32%, 低于尹子華等研究的多級(jí)AO工藝對(duì)遺傳毒性的去除率(83%).二級(jí)出水對(duì)于水環(huán)境的遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)水平依然較高, 據(jù)報(bào)道污水廠再生水與地表水的遺傳毒性水平一般在10~102 μg ·L-1之間, 這對(duì)水生生物造成潛在風(fēng)險(xiǎn).臭氧投加量為6.25 mg ·L-1時(shí), 出水的遺傳毒性急劇下降到(0.6±0.3) μg ·L-1(接近于檢測(cè)限0.1 μg ·L-1), 去除率達(dá)到98%, 表明臭氧對(duì)于削減污水的遺傳毒性效果顯著, 該結(jié)果與前人的研究結(jié)論一致.最近一項(xiàng)研究表明污水有機(jī)物的光譜學(xué)指標(biāo)可以很好地指示出水有機(jī)物遺傳毒性的變化, 而OMPs造成的遺傳毒性風(fēng)險(xiǎn)仍是不可忽視的重要因素, 在今后的研究中也應(yīng)作為重點(diǎn)研究對(duì)象.

　　圖 8

　　圖 8 組合工藝中遺傳毒性的削減

　　3 結(jié)論

　　(1) AAO工藝對(duì)于部分易生物降解類OMPs去除率大于90%, 如CRT、OTC和CFF, 而對(duì)于大部分OMPs去除效果不佳; 臭氧氧化工藝對(duì)大部分OMPs去除率可達(dá)到90%以上. ATZ、CRT、NPX在臭氧過(guò)程中較難氧化去除. AAO-O3組合工藝可以有效控制OMPs的泄漏風(fēng)險(xiǎn).

　　(2) 通過(guò)對(duì)OMPs的分子結(jié)構(gòu)分析, 芳香性結(jié)構(gòu)中含有—OH、—NH2和—OCH3 3種取代基的OMPs臭氧氧化效果顯著, 而無(wú)芳香性結(jié)構(gòu)的ATZ、CFF、IBP則在臭氧過(guò)程中去除效果一般. OMPs與臭氧的二級(jí)反應(yīng)速率常數(shù)與其在臭氧過(guò)程中的去除率存在較好的正相關(guān)性, 從分子結(jié)構(gòu)和反應(yīng)速率常數(shù)角度解析OMPs在臭氧過(guò)程中的去除規(guī)律具有可行性.

　　(3) 污水和二級(jí)出水遺傳毒性水平較高, 活性污泥法對(duì)于遺傳毒性有一定的削減效果, 但二級(jí)出水仍表現(xiàn)出較高的遺傳毒性.臭氧氧化可以大大降低二級(jí)出水的遺傳毒性, 從而減輕污水廠出水的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn).(來(lái)源：環(huán)境科學(xué) 作者：李默)