快速降解前言.doc

快速生物降解性绪论 在这一节中描述了在含氧水介质中, 根据快速生物降解性来筛选化学物质的六种方法。他们是： 301A：DOC消减法 301B：CO2的变化法 （改进的斯特姆实验） 301C：MITI试验（I） 301D：密闭瓶试验 301E：改进的OECD筛选试验 301F：压力计量法 方法301A与国际标准组织(ISO)标准7827-1984相似，它取代了改进的法国标准协会试验方法，法国标准协会已经采用了ISO标准。方法301B，方法301D和方法301E是对1981年采用的早先的OECD准则的改进版。方法301C实质上与早先准则中的301C（MITI I）相同。方法301F是新的，它与方法301C类似，主要差别是使用不同的接种体。 这六种方法，经过多年积累了大量经验，包括一个OECD的开放实验室于1988年进行的比较试验（同一样品的巡回试验）。积累的经验和巡回的试验确定了这些方法可以用于对快速生物降解性的评估。然而，对于有特定物理性质的受试物，也许有更合适的方法。 以下给出的“一般程序和准备”事项包括了这六种方法的共同点。各个方法的细节分别在的相应试验中给出(301A至F)。 贯穿全文读者可参考涉及到的附录它包含了定义（附录I）、公式和有用的指南资料。试验的一般原理 受试物溶液或悬浮液在试验培养基中经接种后在有氧但黑暗或散射光的条件下进行培养。试验溶液中接种体的溶解有机碳(DOC)浓度与受试物的DOC相比应尽可能低。尽管有受试化学物质存在下接种体细胞的活性受到一定的影响，但仍允许通过没有受试物的接种体平行空白试验来校正。用参比物进行平行试验，以检验操作程序。 在一般情况下，通过测定一些参数如DOC、CO2产生量和氧消耗来确定降解程度，通过在适当的时间间隔和频次的定量测定来确定生物降解的开始与结束。用自动呼吸计是测定是连续的。有时DOC的测定作为一个附加参数, 但通常仅限于试验的开始和结束时。特定化学物质的测定过去也常用于评估受试物的初级降解和确定形成的中间体的浓度，这在MITI方法（301C）中则是必须的。 试验周期通常为28天，但是试验在第28天前就可能结束，即生物降解曲线很快达到至少三次测定的稳定期。当曲线表明生物降解已经开始，但第28天时仍未达到稳定水平时，试验也可能超过28天，这种情况，这种化学物质将不列为“快速生物降解”类物质。受试物的资料 为了选择最适当的试验方法，受试物的溶解性、挥发蒸汽压和吸附特性的资料是必须的。为了计算理论值和/或检查参数测定值（如ThOD, ThCO2, DOC, TOC, 和COD），应该知道受试物的结构式或分子式。为了解释得到的结果，特别是当结果非常接近“通过水平”时，受试物质的纯度或其主要成分的相关比例资料也是需要的。 受试物对细菌（微生物）的毒性（附录II）资料对选择适当的试验浓度可能是很有用的，在对低生物降解数值进行正确解释时, 可能是很有必要的。方法的选择和适用性 倘若受试物是不挥发和无吸附性且可溶的，在受试物水溶性至少为100毫克/升时，可以用所有这六种方法来评估。对那些不溶于水，有挥发性和吸附性的受试物，表1指出了适当的方法。对极不溶于水的化学物质和有挥发性的受试物，可以按附录III所描述的方法处理，但在MITI方法中既不使用溶剂也不使用乳化剂。对一般挥发性的受试物，若在试验容器中有充分的气体空间（容器应有合适的塞子来密封），可以用DOC消减法来试验。在这种情况下，必须建立一个非生物的对照试验，以校正任何物理损失。表1 试验方法的适用性试验分析方法适用的化合物，他们是难溶解的挥发性的吸附性的DOC消减法（301 A）溶解有机碳-+/-CO2的变化（301 B）呼吸计量法：CO2的变化+-+MITI试验（I）（301 C）呼吸计量法：耗氧量+/-+密闭瓶试验（301 D）呼吸计量法：溶解氧+/-+改进的OECD筛选试验（301 E）溶解有机碳-+/-呼吸计量法（301 F）耗氧量+/-+通过水平 快速生物降解性的通过水平就是用呼吸计法使DOC去除70%，ThOD去除60%或ThCO2产生量达到60%。在呼吸计法中降解率是较低的，因为受试化学物质中的一些碳被结合进新的细胞中，CO2产生的百分率低于添加的碳的百分率。这些通过值应在28天试验周期内的10天观察期中达到，除了下面所提及的。当生物降解率达到DOC、ThOD或ThCO210%时，10天观察期开始，必须在试验的第28天前结束。化学物质在28天后才达到通过水平时，则不认为具有快速生物降解性。10天观察期的概念没有应用在MITI方法中，密闭瓶法中，考虑到获得10天观察期所需瓶子的数量太多了，可接受14天观察期的值。参照物 为了检查试验程序，应装配适当的容器，用符合标准的参照物的平行试验中来进行快速生物降解性的试验，作为进行正常试验的一部分。合适的物质是苯胺（新蒸溜得到的）、醋酸钠和苯甲酸钠。这些参照物用这些方法，甚至在没有有意添加接种物的情况下都发生了降解。建议应当寻找一种要求在附加一种接种物的情况下，才会快速生物降解的参照物。有提议苯二甲酸氢钾的，但它在可被接受作为这种参照物前，需要获得更多的证据。试验的可重复性 由于生物降解和用作接种体的混合细菌群落的特性，试验至少应有二个重复。一般来说，试验所用的微生物浓度越高，二个平行间的差异就越小。巡回试验也表明在不同实验室间得到的结果可有较大的差异，但对易生物降解化合物通常获得很一致的结果。一般程序和准备 表2中概述了这些方法所需要的一般条件。与各个试验有关的特殊仪器设备和其他试验条件将相关方法下描述。水 去离子水或蒸馏水，不含有毒物质抑制浓度(如Cu2+离子)。它包含的有机碳不得多于受试物提供的有机碳含量的10%。为了避免高空白值，高纯度的试验用水是有必要的。污染可能由固有的杂质引起，也可以由离子交换树脂和细胞及藻类的溶解物引起。对于每组系列试验，使用一批水，通过DOC分析来进行预先检查。对于密闭瓶试验没有必要进行这样的检查，但水的耗氧量应当很低（见301D，第25段）。试验培养基 试验培养基是用适当浓度的无机化合物储备液来制备，也就是，磷酸钾和钠盐加上氯化铵、氯化钙、硫酸镁和三氯化铁。在改进的OECD筛选试验(301E)中，因为使用的仅是非常少的接种体，包含了低浓度的微量元素和增长因子，因此这一试验中的培养基可能需要附加化合物来强化。无机盐备用溶液的详述、微量元素、增长因子和使用比例将各分试验中给出。什么叫增长因子？加入受试物和参比物的方法 如何将受试物和参比物加入到试验混合液中取决于化学物质的特性，特别是它的水溶解性。对于易溶物质，即溶解度约大于1g/l的，可配制适当浓度储备液，并经等分稀释来配制最终的试验溶液。对于较难溶解的物质，可在试验培养基中溶解以避免稀释缓冲溶液。对于更难溶解的物质，可直接加入到最终的试验培养基中。最后，可参见附录对难溶和不溶物质的处理，但要注意在MITI方法(301C)中，既不使用有机溶剂也不使用乳化剂。接种体 接种体可以有多种来源：活性污泥；下水道的流出物(未加氯的)；地表水和土壤；或这几种的混合物。如果采用DOC消减法(301A)，CO2的变化法(301B)和呼吸计法(301F)，使用的活性污泥应取自一个处理厂或实验规模单位接受的主要生活污水。对于其他来源的接种体，通常细胞密度较低，试验结果很分散。对于改进的OECD筛选试验(301E)和密闭瓶试验(301D)法，仅需要很稀的接种体，不要淤泥堆状物，最好的来源是一个生活废水处理厂的二级排出物或实验规模单位的流出物。在MITI方法中，接种体来源于多种来源的混合物。接种体来源的细节和接种的准备工作在各试验方法中描述。接种体的前期调节 接种体可以被预先调节到实验条件，但不是对受试物先期适应。前期调节是对活性污泥（在试验培养基中）或二级流出物在试验温度下暴气57天。，前期调节因能减少空白值而有时能改善试验方法的精确度。应注意到，MITI(I)法中的接种体无需进行前期调节。非生物对照 当需要时，用不含接种体的消毒对照组，测定受试物DOC去除量、氧消耗或二氧化碳衍生量来确定可能的非生物降解。通过0.20.45m薄膜过滤或添加适当浓度的有毒物质来达到消毒目的。如果采用薄膜过滤，采样时要保持无菌状态。通过测定DOC去除率，特别是使用活性污泥接种的生物降解试验应包括一个接种并加毒的非生物对照试验，预先确定受试物无吸附作用时除外。烧瓶和样品数 至少要两个含受试物加接种体的烧瓶或容器、两个只含接种体的烧瓶或容器。参比物加上接种体的烧瓶一个容器就够了，需要时，还要进行毒性测定、非生物去除和吸附作用的对照试验烧瓶。密闭瓶试验和MITI(I)方法中对烧瓶数有特殊的要求。这些已在相应的试验中给出。在悬浮液和接种体空白试验的平行试验中连续测定DOC和/或其他参数是必须的，最好在平行试验中用其他烧瓶也连续测定DOC。然而，这种做法，不总是能做到的。 虽然要确保足够的采样和测定来确定在10天观察期内的去除百分率，但由于滞后阶段和降解速率的范围的不确定性而很难精确确定采样频率。在MITI方法(301C)和使用自动呼吸计的呼吸计法(301F)中，氧消耗测定的的采样是没有问题的。在后者方法中，当不使用自动呼吸计时，每天读数是适当的。对采样的特别建议在其他四个试验中给出。数据和报告结果的处理 在计算Dt，降解百分率时，使用在实验和接种体的空白实验中重复测量的参数平均值。公式在特殊方法的部分下面给出。绘图显示降解的过程并且在应用时指明10天观察期。计算和报告在稳定阶段、或在试验结束时，或在10天观察期结束时完成的去除百分率，无论哪一个都是合适的。在自动压力计量法中，含有氮的化学物质因为硝化作用会影响氧吸收（见附录IV和V）。因此，如果ThOD不能计算是因为试验物质不能被确定，就常用COD的值来计算降解百分率。然而，必须牢记，在COD试验中，一些很难氧化的化学物质的COD值经常没有ThOD值那样高，由此得到不真实的较高值的生物降解百分率。 当特定化学物质的测定数据可利用时，可以用以下公式计算初级生物降解率： 其中： Dt= 在t时刻，初级生物降解百分率，通常为28天 Sa= 生物降解试验完成后受试物的残留量（毫克） Sb= 仅加受试物的水进行的空白试验中受试物的残留量（毫克）。试验的有效性如果在稳定阶段、试验结束时或在10天观察期结束时，受试化学物质的去除量，在平行试验时的数据最大差别小于20%以及如果参比物的降解百分率在14天达到通过水平时，这个试验就被认为是有效的。如果这些条件任何一个没有达到，试验应重做。基于试验方法的严谨性，测试出低的数值并不意味着受试物在环境条件下没有生物降解性，而是表明需要做更多的工作来确定生物降解性。快速生物降解性的通过水平就是用呼吸计法使DOC去除70%，ThOD去除60%或ThCO2产生量达到60%。 当包括受试物和参比物的毒性试验在14天内发生的降解率小于35%（在DOC总量的基础上）或小于25%（在ThOD或ThCO2总量的基础上），可假定受试物是抑制性的（见附录II的其他毒性试验）。应使用较低浓度的受试物（如果这样做没有严重影响DOC确定的准确性）和/或一个高浓度的受体，但不大于（30毫克固体/升），来重新进行试验系列。 使试验结果有效的其他条件，特别是对个别的试验，将在相应试验中给出。试验报告 试验报告应包括以下内容： 受试物： 物质的物理状态，以及相关的物理化学特性； 已确定的数据。 试验条件： 接种体：状态和取样地点，浓度和预处理； 污水中的工业废水的比例和状态，如果知道； 试验周期和温度； 受试物难溶的情况下，试验溶剂/乳化剂的准备方法； 方法的采用；任何改变程序的特别理由和解释说明。 结果： 将数据添入表格； 任何观察到的抑制现象； 任何观察到的非生物降解； 特殊化学物质的分析数据，如果适用； 对中间体的分析数据，如果适用； 受试物以及参比物相对于时间的降解百分率曲线，最后阶段、降解阶段、10天观察期和曲线的斜率； 在稳定阶段、试验结束时和/或10天观察期后的去除百分率。 试验结果的讨论。10表2： 试验条件试验DOC消减法CO2的演生法（改进的斯特姆实验）呼吸计量法改进的OECD筛选试验密闭瓶试验MITI试验(I)受试物浓度