（环境工程专业论文）曝气生物滤池好氧硝化强化去除典型碘化造影剂的研究.pdf

东华大学学位论文原创性声明f 本人郑重声明：我恪守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位 论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除 文中已明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体 己经发表或撰写过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写，我对 所写的内容负责，并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 日期：】口j j 年 ， 东华大学学位论文版权使用授权书 学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同 意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允 许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本学位论文的全部或 部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复 制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 学位论文作者签名： 保密口，在年解密后适用本版权书。 不保密嘭 日期：洳i 丐年f 月f 2 日 曝气生物滤池好氧硝化强化去除典型碘化造影剂的研究 摘要 药品和个人护理用品( p h a r m a c e u t i c a la n dp e r s o n a lc a r ep r o d u c t s ， p p c p s ) 是近年来在水源水和饮用水中发现的新兴痕量污染物质，这 些物质大多具有较强的生物反应活性和富集放大效应，可以通过饮用 水及食物链等多种途径危害人体健康。碘化造影剂( i o d i n a t e dc o n t r a s t m e d i a ，i c m ) 作为一种常见的p p c p s 物质在不同环境介质中被频繁 检出，其迁移分布特征和污染危害影响己引起相关研究人员的广泛关 注。 本研究选取其中常见的碘普罗胺( i o p r o m i d e ，i o p ) 和碘美普尔 ( i o m e p r o l ，i o m ) 作为研究对象，研究水源水的生物预处理好氧硝 化对i c m 降解的促进作用。得到如下结论： ( 1 ) 取上海市松江区污水处理厂二沉池回流污泥对硝化细菌进 行富集培养，培养条件：室温，p h ：6 5 - 8 5 ，d o 大于2m g l ，外 加适量有机物碳源和载体。当进水氨氮浓度提高至3 0 0m g l ，碳氮 比为1 7 时，硝化细菌经过4 周左右的富集培养，驯化污泥中亚硝酸 菌和硝酸菌的浓度分别达到了3 5 x10 7m p n m l 。1 和2 5 x10 8 m p n m l 一，是未经富集污泥细菌数量的11 7 倍和4 2 倍。驯化污泥培 养到3 0 天时，氨氮去除率为9 6 7 。硝化细菌的硝化强度可达6 7 9 0 m g ( n h 4 + - n ) l - 1 h ，硝化速率达到9 5 0 4m g ( n h a + - n ) g ( m l s s ) h i 。 t ( 2 ) 富集培养的硝化细菌能有效促进典型i c m 的降解，其最佳 反应条件为：温度3 0 。c ，p h8 0 8 5 之间，l o p 初始投加浓度1 0m g l 。 本研究通过考察外加碳源对硝化细菌降解碘普罗胺的影响，发现了其 共代谢机制。当在培养基中加入葡萄糖、可溶性淀粉和麦芽糖时，碘 普罗胺的降解率得到显著提高，尤其在加入5 0 0m g l 。葡萄糖作为外 加碳源时，硝化细菌对碘普罗胺的3 天降解率可达6 0 3 。在最佳环 境条件下，硝化细菌对碘普罗胺的5 天降解率可达8 4 1 ，同时对另 一典型的i c m 类物质碘美普尔，也具有一定降解效果。 ( 3 ) 将富集得到的硝化细菌接种到填料为火山岩的曝气生物滤 池中，挂膜启动，建立以曝气生物滤池硝化作用强化去除微污染水源 水中典型i c m 的方法与技术。研究表明，经过1 2 天的挂膜运行，接 种硝化细菌的曝气生物滤池内生物量丰富，氨氮去除效率高达到 9 5 2 。在确定的最佳工艺条件下：气水比为4 ：1 ，水力负荷为o 4 m 3 ( i l lh ) ，其对应的水力停留时间( h r t ) 为3h ，进水流量为3 0l h 一， 投加富集硝化细菌的反应器对l o p 和i o m 的去除效率分别达到9 4 9 和8 3 4 ；而在硝化反应受到抑制的情况下，对l o p 和i o m 的去除 率均不超过1 5 。因此试验结果可以说明，硝化反应的进行有利于 i c m 的降解去除。接种富集硝化细菌的反应器对l o p 和i o m8 天的 平均降解率分别为8 4 5 和6 8 7 ，比未富集硝化细菌的曝气生物滤 池的去除率分别高3 i 2 和2 1 7 。表明向b a f 反应器内接种富集硝 化细菌强化去除典型i c m 的效果明显，其方法是有效可行的。 ( 4 ) 对不同高度滤料层污染物分布取样分析得到，滤料对有机 t i 物的去除主要发生在进水之后的6 0c m 范围内，占整个反应器t o c 去除比例的9 5 7 ；滤料层对氨氮的去除较快，在4 0c m 处，氨氮的 去除率达到6 8 4 ，占反应器去除总量的8 2 5 ；反应器对i o p 和i o m 的去除开始较缓慢，在滤料层4 0c m 处降解去除开始加快，4 0 6 0c m 范围内是主要的去除区域。 关键字：碘化造影剂，硝化细菌，好氧硝化，共代谢作用，曝气生 物滤池 s t u d y o nt y p i c a li o d i n a t e dc o n t r a s tm e d i ar e m o v a lb y e n h a n c e da e r o b i cn i t r i f i c a t i o ni nb i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r a b s t r a c t p h a r m a c e u t i c a la n dp e r s o n a lc a r ep r o d u c t s ( p p c p s ) a r ee m e r g i n gt r a c ep o l l u t a n t si ns o u r c e w a t e ra n dd r i n k i n gw a t e ri nr e c e n ty e a r s t h e s ep p c p sa l w a y sh a v eh i g hb i o l o g i c a lr e a c t i v i t ya n d m a g n i f i c a t i o ne f f e c t ，t h u st h e yh a v er i s k so nh u m a nh e a l t hv i ad r i n k i n gw a t e ra n df o o dc h a i n t h e d i s t r i b u t i o na n di n f l u e n c eo fi o d i n a t e dc o n t r a s tm e d i a ( i c m ) ，as e r i e so fp p c p sw h i c hw a s f r e q u e n t l yd e t e c t e di nv a r i o u se n v i r o n m e n t a lm e d i a , h a dd r a w nt h ea t t e n t i o no fr e s e a r c h e r s i o p r o m i d e ( i o p ) a n di o m e p r o l ( i o m ) w e r es e l e c t e da st h er e p r e s e n t a t i v e sf o ri c mi np r e s e n t s t u d yt oi n v e s t i g a t et h ee n h a n c e dd e g r a d a t i o no fi c mb ya e r o b i cn i t r i f i c a t i o ni nb i o l o g i c a l p r e t r e a t m e n to fs o u r c ew a t e r t h em a i nc o n c l u s i o n sc o u l db eo b t a i n e da sf o l l o w s ： ( 1 ) e n r i c h m e n tc u l t u r eo fn i t r o b a c t e r i ai s o l a t e df r o mt h es e c o n d a r ys e d i m e n t a t i o nt a n ko f s h a n g h a is o n g j i a n gw w t pw a sp e r f o r m e da tr o o mt e m p e r a t u r e ，p h6 5 8 5a n d2m gl 1 d i s s o l v e d o x y g e n ，w i t ha d d i t i o n o fo r g a n i cc a r b o ns o u r c ea n dc a r r i e rw h e nt h e n i - l , n c o n c e n ：t r a t i o no fi n f l u e n ti n c r e a s e dt o3 0 0m gl ，a n dt h ec ，n = 1 7 ，t h ec o n c e n t r a t i o no f n i t r o s o m a sa n dn i t r o m o n a si ns l u d g er e a c h e d3 5x10 7a n d2 5x10 8m p nm l ，r e s p e c t i v e l y , w h i c hw e r e117a n d4 2t i m e sm o r et h a nn i t r o s o m a sa n dn i t r o m o n a sc o n c e n t r a t i o n sw i t h o u t e n r i c h m e n ta f t e r4w e e k so fc u l t u r e t h er e m o v a lr a t eo fn h 4 一nr e a c h e d9 6 7 a f t e r3 0d a y s c u l t u r e t h en i t r i f y i n gc a p a c i t ya n dn i t r i f i c a t i o nr a t eo fn i t r o b a c t e r i aw e r e6 7 9 0m g ( n h 4 + - n ) l 1 h 一1a n d9 5 0 4m g ( n h 4 + - n ) g ( m l s s ) 1h 一，r e s p e c t i v e l y ( 2 ) i nt h eo p t i m a lc o n d i t i o no f3 0 。c ，p h8 0 - 8 5a n dt h ei n i t i a lc o n c e n t r a t i o no f10m gl 。1 i o p , t h ed e g r a d a t i o no fi c mw a se f f i c i e n t l ye n h a n c e db yn i t r o b a c t e r i a t h ei n f l u e n c eo fo r g a n i c i v c a r b o no nt h ed e g r a d a t i o no fl o pb yn i t r o b a c t e r i aw a si n v e s t i g a t e dt oc o n f i r mt h em e c h a n i s mo f c o - m e t a b o l i s m w i t ht h ea d d i t i o no fg l u c o s e ，s o l u b l es t a r c ha n dm a l t o s e ，t h ed e g r a d a t i o nr a t eo f l o pw a se f f i c i e n t l yi n c r e a s e d e s p e c i a l l y , w h e ni nt h ep r e s e n c eo f5 0 0m gl g l u c o s e ，t h e d e g r a d a t i o nr a t eo fi o pb yn i t r o b a c t e r i ar e a c h e d6 0 3 i n3d a y s i nt h eo p t i m a lc o n d i t i o n s t h e d e g r a d a t i o n r a t eo fl o pb yn i t r o b a c t e r i ac o u l d r e a c h8 4 1 i n5 d a y s i o m t h eo t h e r r e p r e s e n t a t i v eo fi c m ，c o u l da l s ob ed e g r a d e db yn i t r o b a c t e r i a ( 3 ) e n r i c h m e n tc u l t u r e dn i t r o b a c t e r i aw a si n o c u l a t e dt ob a fp a c k e dw i t hv o l c a n i ct os t a r t t h ei n s t a l l a t i o nt ot r e a tt h es o u r c ew a t e rp o l l u t e dw i t hi c mb ye n h a n c e dn i t r i f i c a t i o n i tw a s o b s e r v e dt h a tt h eb i o m a s sw a sa b u n d a n ti nb a fa f t e r12do p e r a t i o n t h er e m o v a lo fn h 4 一n r e a c h e du pt o9 5 2 t h ed e g r a d a t i o nr a t eo fl o pa n di o mr e a c h e d9 4 9 a n d8 3 4 w i t h a d d i t i o no fn i t r o b a c t e r i aa f t e re n r i c h m e n ti nt h ec o n d i t i o na sf o l l o w s ：g a sw a t e rr a t i oo f4 ：1 ， h y d r a u l i cl o a d i n go f0 4m 3m 2h h r to f3 ha n di n f l u e n tf l o wo f3 0lh w h e nn i t r a t i o n r e a c t i o nw a si n h i b i t e d ，t h er e m o v a le f f i c i e n c yf o rb o t hi o pa n di o mw a sl e s st h a n15 h e n c e ，i t w a sc o n f i r m e dt h a tt h ed e g r a d a t i o nf o ri c mw a se n h a n c e db yn i t r a t i o nr e a c t i o n t h ed e g r a d a t i o n e f f i c i e n c yf o ri o pa n di o mi nb a fw i t he n r i c h m e n tc u l t u r e dn i t r o b a c t e r i ai n8d a y sr e a c h e d8 4 5 a n d6 8 7 r e s p e c t i v e l y 31 2 a n d21 7 h i g h e rt h a nt h ed e g r a d a t i o ne f f i c i e n c yf o ri o pa n d i o mi nb a fw i t h o u te n r i c h m e n tc u l t u r e dn i t r o b a c t e r i a t h e s eo b s e r v a t i o n si n d i c a t e dt h a tt h e i n o c u l a t i o no fe n r i c h e dn i t r o b a c t e r i ai n t ob a fw a sf e a s i b l ea n de f f i c i e n tt os i g n i f i c a n t l yi n c r e a s e t h ed e g r a d a t i o no fi c m ( 4 ) t h ed i s t r i b u t i o no fi c mi nb a fc o l u m n sw a si n v e s t i g a t e d t h eo r g a n i cm a t t e rw a s r e m o v e db yt h ef i l t e rm a t e r i a li nt h er a n g ef r o m0 - - 6 0c ma f t e rt h eb a fi n l e t u pt o9 5 7 o f t o t a l t o cr e m o v a lb yt h eb a f t h er e m o v a lo fn h 4 一no c c u r r e di n4 0 c mo ft h ef i l t e r , t h er e m o v a l e f f i c i e n c yw a s6 8 4 w h i c hw a s8 2 5 o ft o t a ln h 4 一nr e m o v a l i o pa n di o mw e r er e m o v e d s l o w l yn e a rt h eb a fi n l e t ，a n dt h er e m o v a lr a t ei n c r e a s e dr a p i d l yf r o m4 0c mt ob a fo u t l e t , i o p a n di o mw e r er e m o v e dm o s t l yi nt h ed o m i n a n tr a n g eo f4 0 - - 6 0c mi nb a f f e i f e im a o ( e n v i r o m f l e n t a le n g i n e e r i n g ) s u p e r v i s e db yp r o f e s s o rg a n gx u e k e yw o r d s ：i o d i n a t e dc o n t r a s tm e d i a , n i t r o b a c t e r i a , a e r o b i cn i t r i f i c a t i o n ，c o m e t a b o l i s m ， b i o l o g i c a la e r a t e df i l t e r v 目录 1 绪 仑1 1 1 课题研究背景1 1 1 1 药品及个人护理用品( p p c p s ) 概述一l 1 1 2 碘化造影剂( i c m ) 简介1 1 13 水环境中i c m 的来源及污染现状3 1 1 4i c m 的危害及对生态环境的影响4 1 2 国内外研究现状和发展趋势5 1 2 1 国内外研究现状5 1 2 2 发展趋势6 1 3 课题研究目的与意义6 1 4 课题研究内容、技术路线及创新点7 1 4 1 研究内容7 1 4 ，2 技术路线8 1 4 3 课题创新点8 2 典型i c m 在微污染水源水中的检测方法1 0 2 1 弓i 言，一1 0 2 2 材料与方法10 2 2 ，1 试验试剂和仪器1 0 2 2 2 标准溶液的配制1 1 2 2 3 水样的固相萃取富集处理ll 2 2 4h p l c 分析条件1l 2 2 5 标准曲线的制作1l 2 2 6 方法回收率及精密度试验1 1 2 。2 。7 加标回收率与准确度试验1 2 2 2 8 实际水样的检测1 2 2 3 结果与讨论一1 2 2 3 1h p l c 分析条件的确定1 2 2 3 2 标准曲线的绘制一1 3 2 3 3 方法回收率及精密度1 3 2 3 ，4 加标回收率与准确度1 3 2 3 5 实际水样的检测1 4 2 4 本章小结l5 3 硝化细菌的富集培养及其降解特性研究1 7 3 1 引言17 3 2 材料与方法1 8 3 2 1 试验材料l8 3 2 2 试验设想1 9 v i 3 2 3 培养条件与装置图1 9 3 2 4 培养方法2 9 3 2 5 测定方法2 l 3 2 6 硝化细菌对典型i c m 降解特性研究方法2 1 3 3 结果与讨论2 2 3 3 1 培养过程中监测指标的变化情况2 2 3 3 2 驯化污泥对水体氨氮去除效果的研究2 5 3 3 3 驯化污泥的硝化强度和硝化速率2 8 3 3 4 硝化细菌的计数( m p n 计数法) 3 0 3 3 5 硝化细菌对典型i c m 降解特性的研究3 2 3 4 本章小结一3 6 4 曝气生物滤池的挂膜启动及其工艺运行参数的优化研究3 8 4 1 引言一3 8 4 2 材料与方法3 8 4 1 2 1 试验用水3 8 4 2 2 试验装置及填料3 8 4 2 3 试验方法4 2 4 3 结果与讨论4 3 4 3 ，l 曝气生物滤池启动期间生物相分析4 3 4 3 2 滤料挂膜前后的表面电镜观察4 5 4 3 3 挂膜期间曝气生物滤池运行处理效果4 6 4 3 ，4 稳定运行期滤池工艺运行参数的优化研究4 8 4 3 5 最佳工艺条件下曝气生物滤池的处理效果5 4 4 。4 本章小结一5 5 5 曝气生物滤池硝化强化去除典型i c m 的研究5 7 5 】引言5 7 5 2 材料与方法一5 7 5 2 1 试验配水5 7 5 2 2 试验装置5 7 5 2 - 3 试验方法5 7 5 3 结果与讨论5 8 5 。3 1 进水原水t o c 与c o d m 。的相关性研究5 8 5 3 2 曝气生物滤池滤料静态吸附试验5 9 5 3 3 稳定运行期b a f 对典型i c m 的去除研究6 1 5 3 4 滤料沿程高度处理效果的研究6 6 5 3 5 好氧硝化对b a f 去除典型i c m 的影响6 7 5 4 本章小结6 9 6 结论与建议7 2 6 1 结 仑7 2 6 2 建议7 4 墨烤文献。7 5 v i i 攻读硕士学位期间的研究成果。8 2 致谢8 3 东华大学硕士学位论文 曝气生物滤池好氧硝化强化去除典型碘化造影剂的研究 1 绪论 1 1 课题研究背景 1 1 1 药品及个人护理用品( p p c p s ) 概述 药品及个人护理用品( p h a r m a c e u t i c a l sa n dp e r s o n a lc a r ep r o d u c t s ，p p c p s ) 是一大类有机合成化学物质的总称，与人类的生活密切相关。p p c p s 涵盖的化合 物种类非常丰富，药品，如抗生素、止痛药、消炎药、抗癫痫药、镇静剂、显影 剂、降压药等；个人护理用品，如护肤品、洗漱用品、防晒用品、护发用品、香 料等【l ，2 j 。据估计全球药品的化合物种类超过3 0 0 0 多种，个人护肤品的化学成分 种类也在几千种以上。然而过去，人们一直忽视了p p c p s 以及其代谢产物持续 不断地进入水体、土壤和大气等环境介质中给人类及生态环境所带来的影响。近 年来，随着新型分析工具的快速发展和使用，大量的研究报道在世界上不同国家 和地区检测出不同浓度水平的p p c p s 类物质【3 h 】，这些物质大多数都具有较强 的生物反应活性和富集放大效应 1 5 , 1 6 j ，可以通过饮用水和食物链等多种途径危害 人体健康，许多p p c p s 物质已经证实具有长期慢性肝肾毒性、神经和生殖毒理 学效应l l 卜2 2 1 ，引起了公众和环境研究人员的广泛关注。 目前我国已成为世界上最大的药品生产国，药品消费量也远高于其他国家【2 3 1 。 在我国水环境中各种p p c p s 已频繁被测出【2 4 也刖，有相当数量的p p c p s 排入水源 水体，从而使饮用水产生p p c p s 毒性的危险性增加【2 9 3 1 】，p p c p s 的污染现状令 人担忧。我国对于p p c p s 的检测及研究比欧美等国家起步较晚，目前鲜见关于 如何控制城市给水处理系统中微量p p c p s 的工程应用实例研究及报导；我国颁 布执行的生活饮用水卫生标准( g b 5 7 4 9 2 0 0 6 ) 也还未规定需对任何一种有毒有 害p p c p s 类物质进行检测和控制，而发达国家已开始重视饮用水中p p c p s 的污 染及危害，例如美国近年来己将红霉素列入饮用水水质标准【3 2 】。因此，结合我 国p p c p s 特点尽快开展广泛而深入的城市给水处理系统中典型p p c p s 的迁变规 律及控制技术的研究，开发新型的控制技术，进而改进城市给水处理厂现有的处 理工艺，对于城市饮用水安全保障有重要的理论意义及实用价值。 1 1 2 碘化造影剂( i c m ) 简介 随着医学影像诊断技术的快速发展，介入治疗的逐步深入，造影剂的使用日 益广泛，从品种到市场发生了迅猛的变化。造影剂( c o n t r a s tm e d i a ，c m ) 是临 床检查和治疗中为增强某一内脏组织或腔道影像观察效果的一类化学制剂，又称 对比剂，是介入放射学领域最常用的药物之一，主要用于体腔器官、心脑血管的 1 东华大学硕士学位论文 曝气生物滤池好氧硝化强化去除典型碘化造影剂的研究 对比显示。造影剂种类多样，主要有碘盐类x 射线c m 和非碘盐类x 射线c m 两类，泛影葡胺是主要的非碘盐类x 射线c m ，而碘普罗胺、碘海醇等是较为常 见的碘盐类x 射线c m 。目前使用的造影剂大多为含碘制剂，其中的有机碘化物 即碘化造影剂p 引( i o d i n a t e dc o n t r a s tm e d i a ，i c m ) 。 碘化造影剂是2 ，4 ，6 三碘代苯酸的派生物，大多呈白色或者微黄色粉末状， 其基本结构单元是含碘苯环( 3 一乙酰一2 ，4 ，6 一三苯甲酸) ，在其支链上带有极性羧基 和羟基。根据其结构特征，大致可分为含有一个自由羧基的离子试剂和非离子试 剂【34 | ，后者的羧基被转化成衍生物。离子型碘化造影剂水溶性差，而非离子型 碘化造影剂分子不含离子基团，因而具有亲水性，易溶于水，同时具有电离性低、 渗透压低、耐受性好、稳定性高、可高温消毒等特点，因此得到广泛使用，代表 药物有碘海醇、碘普罗胺、碘帕醇、碘美普尔等f 3 习。其结构式、分子量等见表 1 1 ，1 9 9 8 年和2 0 0 1 年碘化造影剂的年销售情况见表1 2 。 本实验将常见的碘普罗胺和碘美普尔作为研究对象。碘普罗胺( i o p r o m i d e ， i o p ) ，又名优维显，化学名为n ，n 双( 2 ，3 一二羟丙基) 2 , 4 ，6 三碘5 一 ( 2 甲氧基 乙酰基) 氨基 - n 甲基苯基1 ，3 甲酰胺：碘美普尔( i o m e p r o l ，i o m ) ，化学名称： 5 【2 ( 羟乙酰) 甲基胺基】n ，n 二( 2 ，3 二羟丙基) 2 ，4 ，6 三碘1 ，3 苯二甲 酰胺。其他理化性质见表1 1 所示。临床中使用的碘化造影剂是由固体物质加 工而成的注射液。 表1 1 常见非离子型i c m t a b l e1 - 1c o m m o nn o n i o n i ci c m 东华大学硕士学位论文曝气生物滤池好氧硝化强化去除典型碘化造影剂的研究 表1 - 21 9 9 8 年和2 0 0 1 年碘化造影剂的年销售情况 t a b l e1 - 2a l l l i l l l a is a l e so fi c mi n1 9 9 8a n d2 0 0 1 注a ：医院所占比例包括附属机构( 如实验室和私人诊所) 。造影剂在医院使用，但很 大程度上在居民家中被排泄掉。 1 1 3 水环境中i c m 的来源及污染现状 i c m 被广泛用于人类医疗，其市场需求日益增长，每个成人每天碘化造影 剂的使用剂量高达2 0 0g t 2 3 1 ，全球年销售量可达到3 5 1 0 3 吨【36 1 。如此高的使用 剂量导致每目都会有大量的碘化造影剂进入水体环境中，医院废水则是药物的重 要源头。而大多数医院的下水道直接与城市下水道系统相连，对医院废水没有经 过特殊处理。因其稀释率较低，这些物质中单个药物在医院废水中的含量比家庭 废水高。少数病人的高摄入量使得i c m 每日的进水负荷相对较高。考虑到每个 成人曰消耗的剂量( 4 0 2 0 0g ) 以及下水道系统的稀释作用，据分析每个病人平 均增加了污水质量浓度大约为o 1 4l a g l ，这个范围和检测到污水中的质量浓度 是一致的。 i c m 是医院废水中可吸收有机卤素( a o x ) 的主要来源 3 7 】。o l e k s y f r e n a e l 【3 8 】 在医院废水中检测到可吸收性有机碘的质量浓度高达1 0m g l ，估计这主要是由 于碘化造影剂造成的【 引。其废液通常排入城市污水管网，因此城市污水处理厂 可能是i c m 污染水环境的唯一来源。 进入污水处理厂的i c m 的量是很大的，其对污水处理厂出水造成污染，其 排泄河流也遭到严重污染。欧美很多学者都在污水处理厂出水、水环境和一些饮 用水中发现了碘化造影剂，在德国己处理废水中发现碘普罗胺的浓度达到 2 1 0 7 4 0 0n g l ，同时检测到该物质在地表水中的浓度范围在1 1 5 4 5 0n g l 之间。 一般情况下，地表水中这些化合物的质量浓度主要在1 0 - 5 0 0n g l ，检测出在地 下水和饮用水中一些i c m 类物质的残留物质量浓度高达n g l ，t e m e s i 4 0 l 等入检 测处理后的城市污水中碘化造影剂的质量浓度范围在0 0 5 1 0 “班。污水处理厂 出水中检测到碘帕醇的最大质量浓度为1 5 灶g 几。 在欧盟的“p r o j e c ta c r o n y mp o s e i d o n ”研究中 4 1 】，碘普罗胺被列为碘化造影 剂的常见代表物，在欧洲不同国家众多污水处理厂的进水、出水和河流中检测到 东华大学硕士学位论文曝气生物滤池好氧硝化强化去除典型碘化造影剂的研究 了它的存在，其结果如表1 3 所示： 表1 - 3 欧洲一些国家污水处理厂进水、出水和河流中碘普罗胺的中值( 最大值) 浓度1 2 3 i t a b l e1 - 3t h ec o n c e n t r a t i o no fm e d i a n ( m a x i m u m ) f o ri o p r o m i d ei nt h ei n f l u e n ta n de f f l u e n t o fw w t p sa n dr i v e r si ns o m ee u r o p e a nc o u n t r i e s1 2 3 j 注b ：n d 未检测到( 低于检测限) ；n a 未获得 1 1 4i c m 的危害及对生态环境的影响 一直以来，不透光射线剂( x 射线造影剂) 类化合物得不到药理学家和毒理 学家的重视。到2 0 世纪末，使用的碘化造影剂己超过了3 0 种，人们开始意识到， 很多这类化合物不仅具有很好的耐受力，并且由于其独特的稳定性，在环境中也 有很好的耐久性，i c m 在饮用水中浓度在1 0 0n g l 范围内。虽然造影剂不断发展 改良，从离子型到非离子型，从高渗型到等f 氐渗型，但因造影剂导致的。肾功能 损害的发生率却不断提高，己上升到医源性肾损害的第三位，而造影剂肾病 ( c o n t r a s ti n d u c e dn e p h r o p a t h y ，c i n l 的死亡率也呈上升趋势。 造影剂常会引起肾血液动力学改变。近期许多研究均显示肾血管收缩、肾髓 质缺血是肾毒性反应发病的重要机理之一。造影剂可以导致。肾小管阻塞，虽然 c i n 大部分是在医疗造影检查时发生的，但i c m 是经尿路系统排出体外的，对 肾小管上皮细胞有毒性作用【4 2 州】，对肾小球过滤率也有影响【4 5 】。 a n k ep u t s c h e w 等【4 6 j 通过研究指出，虽然碘化造影剂没有环境风险，但其代 谢产物可能有潜在环境毒性影响。同时，k a l s c h 的研究结果【4 7 j 表明，碘化造影 剂的转化物引入的自由氨基很可能是诱变剂，对转化产物的鉴别则需进一步的研 究。m e r i j i ns c h r i k s 等人1 4 驯开展了微污染水源水的毒性试验研究，结果显示，目 前在饮用水中检测到的i c m 不会对人体健康有直接的影响。但是，由于还没有 进行这些化合物的亚致死效应的相关研究，因此有必要开展进一步的环境风险评 价。 大部分药物以转化成代谢物的形式或者通过与亲水基形成共轭物排泄，而碘 化造影剂的生化稳定性非常高，9 5 的排泄物未经新陈代谢被排出体外，极难生 物降解。大量的排泄加之城市污水处理厂对其没有去除效果，在污水处理厂出水 4 东华大学硕士学位论文 曝气生物滤池好氧硝化强化去除典型碘化造影剂的研究 中残留浓度在“l 级，大量残留物进入地表水和地下水体；然而，i c m 类物质 也可能由于下水道系统的暴雨溢流和渗滤液渗透而经由污水处理厂直接进入周 边水体或地下水，从而导致了碘化造影剂在环境中持续不断地积累。在效益风险 评估中得出负效应，德国药品管理局b f a r m 于2 0 0 0 年9 月颁布了高渗透造影 剂( h o c m ) 禁令。碘普罗胺等五种碘造影剂在下水道及水环境中普遍存在1 3 4 1 ， 考虑到地表水的暴露程度，为保证饮用水的绝对安全，在欧盟的海神计划中， i c m 被归类为“最危险的污染物”。 1 2 国内外研究现状和发展趋势 1 2 1 国内外研究现状 关于生物法去除p p c p s 的代表性研究主要集中在污水处理工艺系统去除效 能的研究。p p c p s 的去除率与污水处理厂的工艺及运行参数有着较大的相关关系 1 4 9 5 。充足的氧气、较长的污泥龄有利于p p c p s 的去除，但在以去除化学需氧 量为主要目标的系统中，p p c p s 的生物转化依然非常有限【5 1 ，5 2 1 。r a d j e n o v i 等研 究发现1 5 引，在城市污水处理工艺中检测到的2 9 种p p c p s 均可吸附于活性污泥上 并在好氧阶段进行一定程度的生物转化，但排放的剩余污泥和出水中含有2 0 种 未被降解的p p c p s ；c a r b a l l a 等研究了1 3 种p p c p s 在污泥厌氧消化过程中的去 除情况，发现碘普罗胺去除率很低而卡巴咪嗪则完全不能去除【5 4 1 。q u i n t a n a 等采 用活性污泥对布洛芬、萘普生、酮洛芬、双氯芬酸、苯扎贝特等五种药物进行对 照试验【5 5 1 ，结果表明，苯扎贝特、布洛芬、萘普生只能通过共代谢降解，双氯 芬酸不能被降解。s t a m a t e l a t o u 模拟好氧消化和厌氧消化过程对卡马西平的降解 过程发现【5 6 ，卡马西平在共代谢过程中的去除有一定的生物吸附作用，并且吸 附的强度与有机质的含量有关。初级生长基质的初始浓度对于微生物共代谢降解 p p c p s 较为重要p h ，过高的p p c p s 浓度会对微生物产生毒性作用并且可能与 p p c p s 竞争降解p p c