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给水处理系统中摇蚊幼虫污染现状及原因
近年来，摇蚊幼虫已在许多城市水源，特别是水库、湖泊类水源水中出现。水源水中摇蚊幼虫随输送过程进入给水处理系统，在水处理系统中繁殖、孽生[[26.27]，并且能够穿透水厂石英砂滤层，进入管网，从而对水质的感官指标造成严重影响。尽管目前并没有被证实摇蚊幼虫会威胁到公众健康[[28]，但是大多数人常常把这些生物的存在和饮用水不卫生联系起来，引起他们对水质信心的下降。英国的艾塞克斯城(Essex)，美国的洛厄尔城Lowell )、
塔科马市仁Tokama )，都相继发生过比较严重的摇蚊幼虫污染事件[[29.30]。美国水协曾向各州饮用水管理机构分派相关调查表，评估美国的摇蚊幼虫污染状况，结果6个州存在摇蚊幼虫对饮用水的污染。国内自1996年起至今，广东、四川、江苏、浙江等地，都相继发生过给水处理系统比较严重的摇蚊幼虫污染事件。
摇蚊幼虫在管网水中的出现可归纳为以下几个原因:
(1)水体的富营养化为摇蚊幼虫提供了良好的生存环境，导致其数量急剧增加。据调查表明，在富营养化程度较高的水库、湖泊、池塘等静水水域中，摇蚊幼虫的含量丰富，而在江河等流水水域中，由于富营养化程度较低且水体更新较快，摇蚊幼虫的数量较少。湖泊类水源水中较高的摇蚊幼虫含量，势必造成在水处理过程中部分摇蚊幼虫可以穿透滤池，在常规的消毒过程中灭活率不高，而且灭活后的残骸仍残留在饮用水中。摇蚊幼虫在管网中
继续繁衍，并同部分被灭活的残骸一起进入用户的饮用水中，影响感官指标，给用户带来不快以至恐慌。
(2)常规的水处理工艺难以有效地去除水体中的摇蚊幼虫。实践证明，初孵的第1龄期摇蚊幼虫营浮游生活，水源水中游动性强的第1龄期幼虫具有一定穿透滤池的能力，常规的混凝、沉淀和过滤截留作用只能对其部分地去除。所以必须在过滤工艺之前对摇蚊幼虫进行灭活或降低其活性，以到达使其在后续的工艺中被完全去除的目的。采用预氯化工艺的水厂对摇蚊幼虫的去除效果仍不能满足出厂水水质指标的要求，这说明氯对第1龄期摇蚊幼虫的氧化灭活效能较低，需要寻求更为有效的氧化剂来代替液氯。
(3)初孵的第1龄期摇蚊幼虫具趋光性，经过3-6d浮游生活后，转入底栖生活，利用藻类、腐屑、细沙、淤泥、唾液腺所分泌丝状物筑巢，多数种类筑成两头开口的管型巢。而沉淀池中水流平缓，池壁表面粗糙，易于沉积矾花和淤泥，为摇蚊幼虫的筑巢提供了有利的环境条件。
因此从保证饮用水水质的角度出发，寻求一种安全、有效的去除工艺，确保在滤后水中检测不到摇蚊幼虫的存在，可以说是安全饮用水技术面临的一个新课题。
3国内外研究现状
3.1摇蚊幼虫生态学研究
世界各国，特别是欧美和日本，对摇蚊科昆虫的研究十分重视。国际昆虫学会自1966年起，曾专门成立研究组，对其形态学、生物学、生态学等方面进行研究[[32.33] o Olive:对摇蚊科昆虫的生物学进行了综述，认为摇蚊种类繁多，分布广泛[[32] o pinde:认为摇蚊幼虫多数种类以水底的腐殖质、藻类和细菌为食。有关环境因子对摇蚊生长繁殖影响的研究则主要以温度对幼虫影响的研究为主。在国内，对摇蚊科昆虫的研究起步比较晚，研究以分类方面的工作为主[[34.35]。目前关于摇蚊生态学的研究主要集中在摇蚊幼虫作为水体污染的指示生物和生态毒理学这两个方面。
1.3.1.1指示生物摇蚊幼虫的一些种类对水质的变化，如营养盐、重金属、pH值和溶解氧等极为敏感，另有些种类则适应有机污染、重金属类毒物污染。利用其种类敏感和耐污染特性，反映水质的变化和污染程度，可以将其作为水体污染的主要指示生物[[36.37]。国外多年前已经使用摇蚊幼虫的分布格局来作为湖泊营养状态和污染程度的指标。Lindeman发现红色摇蚊能耐低浓度溶氧，而Harnisch发现羽摇蚊（Tendipes phrmosus)等在无氧情况下，其生活环境的水中，有机酸的种类数和总量大量增加。由摇蚊幼虫分布所判断的污染情况与溶氧及有机物耗氧量是一致的。故据此将湖泊分为不同的营养级。1988年岩熊敏夫在调查了日本23个不同营养状况的湖泊后指出，羽摇蚊和大红德永摇蚊是富营养湖泊的指示种[[42]。大量研究表明，摇蚊种类的丰富和多样性是随水体中重金属的浓度增加而减少的[[43-45]，而湖泊水质的改善常伴随摇蚊种类多样性的增加【46]。近年来，国内学者先后在洞庭湖、长春南湖、太平湖水库和辽宁大伙房水库等地用摇蚊幼虫的种类组成及数量来划
分、评价水体的营养类型，均取得了较为满意的结果[[47-51]。熊金林等调查湖北省严家湖的结果表明，由于严家湖受工业废水污染，属富营养型湖泊，其大红德永摇蚊年平均密度为1155 ind./m2，在冬季密度高达4200 ind./m2。因此也可将大红德永摇蚊作为工业废水引起水质变化的指示生物【‘’]。而赵文等对盐碱池塘底栖动物的主要优势种羽摇蚊幼虫生物量及其季节变动进行了研究，指出盐度高而富于变化的盐水生态系统的特点限制了摇蚊幼虫数量【16]王俊才于1990年至1995年间对辽宁省的浑河、苏子河、社河及太子河进行了系统调查，探讨了辽宁省主要河流摇蚊幼虫的分布情况及其与水体质量间的关系，为我国利用生物学方法掌握水环境质量状况奠定了基础。不同水质水体中摇蚊幼虫的分布规律见表1-1 [52] o
表1-1摇蚊幼虫分布及其与水质的关系
Table 1一1 Distribution of Cbironomidae larvae and its relation to `eater quality
水质类型 优势种群
I, 1I类 寡角摇蚊亚科、长足摇蚊亚科及其它亚科的稀有种
ⅲ类 直突摇蚊亚科和摇蚊亚科的种类
ⅳ类 前突摇蚊、环足摇蚊、水摇蚊、多足摇蚊、二叉摇蚊属
V类 双线环足摇蚊、三带环足摇蚊及羽摇蚊
超V类 无摇蚊分布
1.3.1.2生态毒理学研究摇蚊幼虫是底栖动物的代表，可以检测各种沉淀物中的毒性，同时摇蚊幼虫试验周期短，一般一次慢性试验约须30d，比用鱼类作试验节省时间和经费，所以摇蚊幼虫可以作为毒性试验的生物材料[[53]近二十年来，国外加强了摇蚊幼虫在水生态毒理学中的应用研究，已在遗传毒理学、急性毒性和慢性毒性检测等方面作了大量工作。主要包括以下几个方面:
(1)由于低浓度污染物长时间作用会造成摇蚊幼虫畸形，摇蚊幼虫逐渐成为检测污染物的遗传毒理学效应的理想试验生物[[54]。大量的研究表明，重金属中福、铜、铅和锌都能显著增加摇蚊幼虫口器畸形发生率【54-57]。最近研究证实，一些内分泌干扰物象壬基酚、DDT和邻苯二甲酸酷同样能够引起摇蚊幼虫口器的畸形[56-59] o Matthew等人在进行了摇蚊幼虫仁Chironomllsrlparllls)的部分生活周期试验后，指出壬基酚和双酚A在浓度为10 ng/L时会显著增加摇蚊幼虫口器的畸形发生率【60] o Vermeulen等认为摇蚊幼虫口器畸形主要是由于其蜕皮阶段口器遭到破坏而引起的[[61]。人们试图得到污染物浓度与摇蚊幼虫畸形率的关系式，但只有少数学者取得了成功。
(2)摇蚊幼虫在生物检测中的应用，主要是急性毒性检测o Khangarot和Ray测定了伸展摇蚊（Chironomlls tentca is)对10种金属的敏感性，其中银离子对摇蚊幼虫的毒性最强，而镍离子的毒性最弱[[62] o Craig等进行了钙离子浓度对摇蚊幼虫吸收福离子的影响试验，探讨了摇蚊幼虫对福离子的吸收机理，认为摇蚊幼虫是通过钙吸收通道来吸收福离子的[[63]。国外大量研究集中在利用摇蚊幼虫测定有机污染物对环境的毒性作用，Bleeker等研究了7种硝基多环芳烃（NPAHs)对1龄摇蚊幼虫的急性毒性(96h)，结果表明，随硝基多环芳烃化合物中苯环的数量增加对摇蚊幼虫的毒性也增强[[64] o Crane等进行了4龄摇蚊幼虫暴露在甲基嚓咤硫磷杀虫剂中，甲基嚓咤硫磷浓度为50nc,/c,时，在48h内幼虫全部死亡，并且其体内乙酞胆碱酷酶活性显著降低[[65] o Callaghan等也证明了摇蚊幼虫体内的乙酞胆碱酷酶活性能够受到甲基Pa;硫磷和毒死蟀两种杀虫剂的明显抑制[[66'67] o Maenpaa等研究表明，碘苯睛、灭草松、二甲戊乐灵等三种除草剂中，碘苯睛对摇蚊幼虫的毒性最强，并且具有更强的生物积累毒性[[6s]。近年来，有报道表明阿特拉津仁一种除草剂)和有机磷杀虫剂的结合能够显著增强有机磷杀虫剂对摇蚊幼虫的毒性[[69-71] o Anderson和Zhu证实了这一结论，他们发现阿特拉津在1000 [ c,/L浓度时(48h)对摇蚊幼虫毒性不显著，但是当浓度分别为1[c,/L, 10[c,/L和100[c,/L时，阿特拉津与乐果、异吸磷和乙拌磷同时作用时，能够显著增加每一种有机磷杀虫剂的毒性，作者认为主要由于这种结合作用能够明显降低摇蚊幼虫的乙酞胆碱酷酶活性[[72]。在澳大利亚新南威尔士州，90%的稻田秧苗受到摇蚊幼虫破坏。针
对这一问题，Stevens等发现氟虫睛相对于有机磷杀虫剂具有更强的毒性效果，对4龄幼虫的LC5。为0.43 mg/L。而微生物杀虫剂苏云金杆菌以色列亚种、B. t. i.)对4龄幼虫的LC5。为0.46mg/L (48h)，他们还研究了B. t. 7.的晶体毒素蛋白对摇蚊幼虫的毒性效果【73-75]。从20世纪90年代中期开始，我国的一些学者也加强了这方面的研究，主要集中在丙烯睛、乙睛、硫氰酸钠和有机锡化合物等的毒性试验研究[76•77]。
(3)目前，摇蚊幼虫的慢性毒性试验研究中主要以孵化率、生长率和羽化率为指标。Kosalwat和Knic,ht的试验表明，0.1 ^-0.5mc,/L的铜不影响细长摇蚊虫卵的孵化，幼体在孵化开始的55h后孵出[[55] o powlesland和Georc,e用溪流摇蚊进行了30d试验以测定镍的慢性毒性，结果表明，25mc,/L的镍对孵化率几乎没有影响，但对摇蚊幼虫的生长则具有明显的抑制[['s] o Oetken等对发洪水前后的易北河取样，进行了对摇蚊幼虫28d毒性测试，结果表明，发洪水后摇蚊成虫的出现率更高，主要由于洪水后毒性物质的稀释作用所造成的【79]。
Krhl等证实壬基酚不会影响到摇蚊幼虫的羽化率、性比和繁殖能力[[so]，但双酚A和乙炔雌二醇这两种内分泌干扰物却能够影响摇蚊的羽化时间和羽化率，而双酚A的影响更为显著。在二者浓度为lmc,几时，摇蚊幼虫的蜕皮延迟、体重减少[[60.81] 0 20世纪90年代初，国外学者提出了用摇蚊幼虫10d亚慢性生长抑制试验来评价沉淀物的生态毒性[[82.83] o Kzrouna-Renier和Zehr的试验表明，在10d的生测周期内，1.0m} /L的铜离子浓度可造成摇蚊幼虫的全部死亡，0. 5 mc,/L的铜浓度可显著减少幼虫的体重[[s4]。近年来，农用杀虫剂、除草剂、抗抑郁药品以及持久性有机污染物仁POPS)对摇蚊幼虫慢性毒性试验成为该领域的研究热点[[ss-ss]。如Hwang,等进行的10d亚慢性生长抑制试验表明，六氯联苯对摇蚊幼虫的LC5。为2.3 8mmol/k-，并且摇蚊体内六氯联苯残留量随着六氯联苯暴露浓度提高而增加，但体重并没有受到影响[[85] o Brooks等研究了抗抑郁药氟西汀对摇蚊幼虫的10d亚慢性毒性效果，结果表明，氟西汀的LC5o为15.2mg,/kg。
各国学者的研究成果对我们从生态学的角度出发，研究摇蚊幼虫大量孽生的生态学原因，并由此入手寻求问题解决的合理途径都提供了有益的借鉴。 |
发表于 2009-7-4 18:48:48
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