氯胺生成NDMA的规律及其对鲫鱼幼苗的毒性效应研究

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随着人们对饮用水质量的关注,我国的水处理系统在不断完善。但近几年不断发现有消毒副产物的存在,不仅影响饮用水安全还影响人类的健康,其中NDMA是一种极性化合物,具有不易被生物降解、亲水性强、难以通过常规方法去除等特点,且该物质的生成途径较多,因此已在饮用水中多次检测出NDMA的存在。根据研究发现,城市饮用水中NDMA的存在主要是与水处理过程的消毒系统有关。因此本课题以二甲胺(DMA)作为主要前体物,研究NDMA在氯胺消毒系统中的生成规律,以期有效控制消毒系统中NDMA的生成量;而在自然环境中,由于污废水的大量排放以及藻华暴发等现象都会在一定程度上增加NDMA的浓度。而目前研究NDMA对水生生物的毒性影响还比较少,对于环境中NDMA的浓度控制还不够重视,因此本试验以淡水中常见的鲫鱼幼苗作为受试生物,研究NDMA对水生生物的毒性效应,为后期制定相关的环境质量标准提供科学依据。本试验选择以常用的氯胺消毒系统作为研究背景,通过改变消毒剂种类、反应时间、反应温度、水中的p H值与前体物DMA的投加量探究NDMA的生成规律,通过观察试验数据得出,当消毒剂为一氯胺(NH2Cl)时,NDMA的生成量与NH2Cl浓度呈正比,最高达到445.7ng/L,当消毒剂为二氯胺(NHCl2)时,NDMA的生成量在NHCl2浓度为1.5mg/L时达到最大至623.7ng/L,随后下降趋于平衡;由于NHCl2的不稳定性,本课题主要以NH2Cl作为消毒剂进行试验。通过研究发现,当反应温度为25℃、反应时间为36h、p H=7.0、NH2Cl与DMA两者浓度摩尔比约为1时NDMA的产量最大。且通过正交试验的数据得出,5个因素对NDMA生成量的影响作用排序为水中p H值>DMA浓度>反应时间>反应温度>NH2Cl浓度。本试验在研究NDMA的毒性效应中,选用鲫鱼幼苗作为受试生物,通过研究得出NDMA对鲫鱼幼苗的24h-LC50、48h-LC50、72h-LC50以及96h-LC50分别为21.96mg/L、15.89mg/L、11.93mg/L和9.69mg/L,安全质量浓度(SC)为0.97mg/L。在染毒24h-48h、48h-72h、72h-96h的毒性蓄积程度系数(MAC值)分别为49.47%、32.28%、18.26%,由此得出鲫鱼幼苗对NDMA的敏感性较强,但其降解能力也较强。NDMA在四种浓度下(1.21mg/L、1.61mg/L、2.42mg/L以及4.84mg/L)进行暴露试验,暴露时间分别为1d、3d和5d。其中NDMA对鲫鱼幼苗体内的蛋白质含量主要呈诱导作用;对超氧化物歧化酶(SOD)活性表现为低浓度组的诱导作用和高浓度组的抑制作用;对过氧化氢酶(CAT)活性的影响主要表现为明显的诱导作用,但随着染毒液浓度增加时表现为抑制作用。整体上NDMA对于鲫鱼幼苗体内各项生理生化指标的抑制率关系为:SOD酶活性>CAT酶活性>蛋白质含量。
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