焦化废水及氧化石墨烯对水生生物的毒性研究

发布时间：2020-11-02 18:55

　　 厌氧/缺氧/好氧(A/A/O)工艺是典型行业废水-焦化废水的常用处理工艺。但是,该工艺过程对焦化废水生物毒性的去除规律还缺乏研究。另外,氧化石墨烯(GO)具有优良的电性能和机械性,是新兴碳纳米材料。但是其制造或应用后排放进入环境水体的潜在生态风险也缺乏研究。为此,本课题的研究内容包括以下两个部分:(1)本研究以大型溞和斑马鱼为受试生物,考察了焦化废水的毒性特征(急性毒性、氧化损伤和遗传毒性)及其随A/A/O工艺过程的变化规律,并分析了焦化废水的生物毒性与理化指标之间的关联。结果表明,随着A/A/O工艺的进行,焦化废水对大型溞和斑马鱼的急性毒性逐渐降低,厌氧池对急性毒性的去除作用最大,A/A/O工艺出水对大型溞和斑马鱼均没有表现出急性毒性。好氧池和缺氧池分别降低了焦化废水对大型溞和斑马鱼的氧化损伤,但A/A/O工艺出水对两种生物仍表现出氧化损伤。随着A/A/O工艺的进行,焦化废水对斑马鱼的遗传毒性逐渐降低,但A/A/O工艺出水对斑马鱼仍表现出遗传毒性。由此看出A/A/O工艺有效地去除了焦化废水对大型溞和斑马鱼的急性毒性,但对氧化损伤和遗传毒性的去除效果稍差。相关性分析结果表明,焦化废水对大型溞和斑马鱼的急性毒性与废水中有机物和氨氮浓度呈显著正相关,而氧化损伤和遗传毒性与理化指标无显著相关性。本研究有助于了解传统生物处理技术对废水毒性的去除效果,为生物毒性指标引入到废水排放标准提供研究基础。(2)本研究以大型溞为受试生物,从急性毒性和慢性毒性两方面考察了GO的生物毒性效应,并结合光学显微镜观察和体内活性氧(ROS)水平、超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活力以及丙二醛(MDA)含量的测定对GO对大型溞的致毒机理进行了初步探究。同时考察了环境因素腐殖酸(HA)对GO毒性的影响规律。研究结果表明,GO对大型溞急性毒性的48 h半数致死浓度(48 h-LC50)为84.2 mg/L。GO对大型溞慢性毒性的21 d半数致死浓度(21 d-LC50)为3.3 mg/L。同时发现,当GO浓度达到1 mg/L时显著推迟了母溞的头胎出生时间,抑制母溞头胎幼溞数、单胎最高产溞数和总产溞数。消化道堵塞和氧化损伤可能是GO对大型溞的主要致毒途径。25 mg/L HA降低了GO对大型溞的急性毒性和氧化损伤。本研究为GO的工业化应用前景提供了生态毒性数据,为新兴化学品在水环境中的毒性效应研究奠定基础。
【学位单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2017
【中图分类】：X171.5;X784
【文章目录】：
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 生物毒性评价
        1.1.1 指示生物
        1.1.2 毒性评价指标
    1.2 焦化废水及其生物毒性研究现状
        1.2.1 焦化废水概述
        1.2.2 焦化废水的处理现状
        1.2.3 焦化废水水质化学分析
        1.2.4 焦化废水生物毒性研究现状
    1.3 氧化石墨烯及其生物毒性研究现状
        1.3.1 氧化石墨烯概述
        1.3.2 氧化石墨烯的生物毒性研究现状
    1.4 研究内容及目的
2 材料与方法
    2.1 仪器与试剂
    2.2 实验用水样的采集与保存
    2.3 焦化废水理化指标测定方法
    2.4 生物培养条件
        2.4.1 大型溞的培养条件
        2.4.2 斑马鱼的培养条件
    2.5 生物毒性实验方法
        2.5.1 大型溞的毒性实验方法
        2.5.2 斑马鱼的毒性实验方法
    2.6 暴露后大型溞的电镜观察
    2.7 氧化石墨烯的表征
        2.7.1 粒径表征
        2.7.2 Zeta电位
    2.8 数据处理
3 A/A/O工艺对焦化废水的生物毒性去除规律研究
    3.1 焦化废水的化学分析
    3.2 焦化废水的生物毒性特征随A/A/O工艺的变化规律
        3.2.1 焦化废水对大型溞的毒性效应
        3.2.2 焦化废水对斑马鱼的毒性效应
    3.3 焦化废水生物毒性与理化指标的相关性分析
    3.4 本章讨论
    3.5 本章小结
4 氧化石墨烯对大型溞的毒性效应
    4.1 氧化石墨烯对大型溞的毒性效应
        4.1.1 氧化石墨烯表征
        4.1.2 氧化石墨烯对大型溞的毒性效应
        4.1.3 氧化石墨烯对大型溞致毒机制探究
    4.2 腐殖酸对氧化石墨烯生物毒性的影响
        4.2.1 腐殖酸对大型溞的毒性效应
        4.2.2 氧化石墨烯表征
        4.2.3 腐殖酸对氧化石墨烯生物毒性的影响
    4.4 本章讨论
    4.5 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表学术论文情况
致谢

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本文编号：2867433