典型工业园区废水处理过程的细胞毒性削减特征

本研究采用污染物分级分离与细胞毒性检测相结合的方法评价了2家典型工业园区各工段的生物毒性削减规律。

2家污水处理厂都显著降低了人源HepG2细胞毒性效应，但通过高敏的转基因细胞株仍能检出潜在的毒性危害。

分级分离分析发现臭氧与活性炭工艺显著降低了疏水性污染物的毒性，分级分离过程可能还会改变污染物的联合作用模式，值得更深入的研究。本研究为工业园区废水生物毒性效应及处理效率的评估提供了基础数据支撑。

综合评价工业废水水质毒害特征及削减规律是净水技术革新及环境风险管控的关键。为全面评估典型工业园区废水处理厂沿程毒性效应削减趋势，本研究构建了成组细胞毒性检测方法，并结合制备液相分级分离，确定了水处理厂沿工艺段的废水样本及其各馏分的毒性效应特征。

工业园区废水中的污染物具有种类多样、难降解、毒性强等特点，对水生生态系统和人类健康构成重大威胁。近年来，基于色谱-质谱等的痕量化学分析技术在废水水质监测领域得到了快速发展，但化学分析手段无法检测所有污染物，更无法确定污染物的联合毒性效应。生物毒性检测可获得废水中污染物的综合毒性效应，为有效评估水处理工艺技术的毒性削减能力提供科学支撑。但现有的生物毒性检测都基于浓缩水样的直接暴露，水体中不同物化特性污染物的生物毒性特征及贡献率仍不清楚。基于污染物亲疏水性特征对浓缩水样进行分级分离并分别确定其毒性效应，是解决这一问题的潜在方法，但相关研究在工业废水领域的应用仍不多见。

本研究采用人源HepG2细胞及Hela/CHOP转基因细胞为受试生物，以细胞增殖抑制、活性氧诱导、线粒体膜电位变化、内质网应激等为细胞毒性靶点，选择2家典型工业园区污水处理厂为研究对象，研究了污水厂沿程的毒性效应变化，确定了不同极性馏分的毒性效应特征及其与工艺单元的相关性。

结果表明，2座污水处理厂的进水都存在细胞增殖抑制、胞内活性氧诱导、线粒体膜电位改变等毒性效应，出水中则不存在。但经高敏的转基因细胞株检测发现，2座污水厂出水都可诱导细胞内质网应激响应。分级分离分析结果发现，臭氧与活性炭工艺显著降低了疏水性污染物的毒性；分馏样本的毒性检测结果与浓缩样本具有一定的差异性，表明污染物不同混合比例下的联合毒性效应具有显著差异，相关致毒污染物类型及联合机理仍需深入分析。本研究可为工业园区废水处理效率评估提供科学数据支撑。

 

注：点的大小代表指标的效应强度，点越大，毒性效应越强。

图4 水样分级分离馏分的细胞毒性结果

第一作者：程婉清（1998— ），硕士研究生。E-mail：cheng_wanqing123@163.com。

通讯作者：吴兵，教授，博士生导师。E-mail：bwu@nju.edu.cn。