应用蚕豆微核技术对煤矿塌陷塘水质的监测.pdf

应用蚕豆微核技术对煤矿塌陷塘水质的监测 ＊ 姚恩亲 1 桂和荣 2,1 1.安徽理工大学资源与环境工程系, 淮南 232001; 2.宿州学院, 安徽 宿州 234000 摘要 用蚕豆微核技术对淮南大通和谢二煤矿塌陷塘的水体水质进行监测, 同时测定了水体的氯化物、电导率、 CODCr、BOD5、DO 和总磷、总氮。 结果表明 大通和谢二煤矿塌陷塘水质已经受到中度污染; 蚕豆微核技术与氯化物、 电导率、CODCr、BOD5、DO 和总磷、总氮具有一定的相关性 。 关键词 微核技术 氯化物 电导率 生物需氧量 化学需氧量 溶解氧 塌陷塘 ＊安徽省教育厅自然科学重点科研项目 2005KJ002ZD ; 安徽省高校 “十五”拔尖人才基金项目 0 引言 蚕豆根尖细胞微核试验 Micronucleustest ,MCNT 技术是一种以染色体断裂及纺缍丝损伤等为测试终 点的植物微核检测方法, 该技术自 1982 年 Degrassi 等 [ 1] 创立以来, 在水质污染研究 [ 2-5] 中已得到广泛应 用,这一技术也被列入我国水环境监测的技术规范 [ 6] 。 蚕豆是对污染物较为敏感的植物品种,环境污染物 如 物理 、 化学、 生物污染源 能诱发植物细胞的染色体畸 变 [ 7] ,染色体断片游离在细胞质中于分裂末期形成微 核,由于微核率与污染物的浓度成正比,所以可根据观 察统计到的微核数来判断其水体的污染程度。 1 材料与方法 1. 1 材料 试验采用松滋青皮蚕豆 Viciafaba. L . 。由大通 煤矿塌陷塘 ,谢二煤矿塌陷塘, 取 2 个近岸和 1 个中 心共 3 个点采样 。即每个塘 3 个水样, 作为被测液, 用来浸泡蚕豆。 1. 2 步骤 1. 2. 1 根尖处理 选择颗粒饱满、大小均匀的蚕豆种子置于烧杯 中,用蒸馏水浸泡 24 h,待种子充分吸涨后,双层湿纱 布包裹在 25 ℃ 的温箱中培养。根长 2～ 3 cm时, 将根 尖浸入待测水样中室温下培养48 h, 选取 6 粒初生根 尖生长良好 ,根长一致的种子, 将其浸入被测液中处 理2 h ,同时用蒸馏水做对照。 1. 2. 2 恢复培养 用蒸馏水浸洗种子 3 次 ,每次3 min, 然后移至湿 纱布中于 25 ℃恒温箱中恢复培养24 h。 1. 2. 3 固定染色 将恢复培养后的根尖, 切下 3 mm 长的根尖以秋 水仙素0. 05 溶液浸渍2 h,置于小瓶中 ,加卡诺氏液 固定24 h; 用蒸馏水浸洗 2 次 , 每次5 min; 倒去蒸馏 水。移入 70 酒精,4 ℃ 冰箱中低温保存 。用1 mol L HCl 在60 ℃的水浴锅中水解 5～ 10 min; 用蒸馏水浸 洗2 次,于遮光条件下用Schiff 试剂染色至根尖变红, 供制片用。 1. 2. 4 细胞微核率统计 从每一不同处理组中选择 6 个根尖, 每 1 根尖镜 检1 000个细胞 ,统计微核数及微核千分率 MCN ‰ 和水质污染指数 。 微核千分率 MCN ‰含有微核的细胞数 观察 细胞总数1 000‰ 水质污染指数 PI 样品实测 MCN ‰平均值 对 照组 MCN ‰平均值 2 结果与讨论 2. 1 大通和谢二煤矿塌陷塘水质的理化指标的测试 先对 2 个塌陷塘的水进行理化指标的检测 ,结果 见表 1。 2. 2 大通煤矿塌陷塘和谢二煤矿塌陷塘水质的微核 率、 污染指数和污染程度 不同采样点水样的污染指数的差异分析根据全 国生物技术检测规范-蚕豆根尖微核技术规定的污 染指数划分标准 [ 8] , 在 0 ～ 1. 5 区间为基本无污染, 1. 5～ 2. 0区间为轻度污染 , 2. 0 ～ 3. 5 区间为中度污 染,3. 5以上为重度污染。大通和谢二煤矿塌陷塘水 的污染程度见表 2。 57 环 境 工 程 2006年 8 月第24 卷第4 期 表 1 大通煤矿塌陷塘和谢二煤矿塌陷塘水质的理化指标 采样 地点 标号样点pH 电导率 μ scm- 1 DO mgL- 1 氯化物 mgL - 1 BOD5 mgL- 1 CODCr mgL- 1 总磷 mgL - 1 总氮 mgL- 1 大 通 煤 矿 谢 二 煤 矿 1中心7 . 862 0007. 88155. 636 . 8426 . 60. 04405. 89 2东岸7 . 741 9407. 34138. 616 . 9529 . 10. 07846. 72 3南岸7 . 761 9007. 41141. 096 . 6828 . 90. 03566. 20 4中心8 . 288059. 5656. 725 . 0426 . 61. 43564. 97 5东岸8 . 468108. 9557. 786 . 4323 . 31. 46964. 45 6出口8 . 458109. 7458. 496 . 2220 . 11. 46284. 23 表 2 大通和谢二煤矿塌陷塘水各样点的微核率、 污染指数和污染程度 采样地点标号 样点 细胞个数 个 微核率 ‰ 污染指数 PI 污染程度 大通矿1中心6 0006. 173. 09中度污染 2东岸6 0006. 333. 17中度污染 3南岸6 0006. 513. 26中度污染 谢二矿4中心6 0004. 672. 34中度污染 5东岸6 0004. 832. 42中度污染 6 出水口6 0004. 672. 34中度污染 2. 3 塌陷塘水质的微核率与理化指标的关系 2. 3. 1 塌陷塘水质的微核率与电导率 塌陷塘水质的微核率与电导率关系见图 1。 图 1 电导率与微核率的关系 图中采样点 1, 2,3 分别代表大通煤矿塌陷塘中 心、 东岸和南岸 ; 采样点 4, 5,6 分别代表谢二煤矿塌 陷塘中心 、 东岸和出水口, 以下各图均同样意思。从 图1 可以看出 ,2 个塌陷塘的微核率同它们的电导率 呈正比关系。电导率高的大通煤矿塌陷塘它的微核 率也相应较高, 电导率相对较低的谢二煤矿塌陷塘的 微核率 也 较低 。 大通 煤 矿 塌陷 塘 的 电导 率 在 2 000 μ s cm左右,谢二塌陷塘的电导率在810 μ s cm左 右。即说明大通塌陷塘水质所含的杂质比谢二塌陷 塘的多,也就是可溶性矿物质的浓度较大。同时大通 塌陷塘污染指数也比谢二煤矿塌陷塘的高,说明能引 起某些遗传毒性物质较多 ,引起微核率增高。 2. 3. 2 塌陷塘水质的微核率与氯化物 氯化物主要指 NaCl 、 MgCl2、 CaCl2等一些溶解度 大的氯的化合物 ,在水中以氯离子形式存在。氯化物 的主要污染源来自皮革工业、耐火砖等一些工业废水 的排放。塌陷塘水质的微核率与氯化物的关系见 图2。 图 2 氯化物与微核率的关系 虽然 2个塌陷塘水质的氯化物均低于农田灌溉 水质标准 ≤ 200 mg L , 但试验表明氯化物浓度较高 的大通煤矿塌陷塘 140 mg L左右 确实比浓度较低 谢二煤矿塌陷塘 57 mg L左右 有较高的微核率。两 者监测机理不同 ,从不同侧面反映水体污染状况, 故 两项指标结合使用能更好地反映出水体水质状况 。 2. 3. 3 塌陷塘水质的污染指数 PI 与 CODCr、BOD5、 DO 塌陷塘水质的污染指数 PI 与 CODCr、BOD5、DO 的关系见图 3、 4 、 5。 图3 CODCr与 PI 的关系 从图 3 和图 4 可以看出随着 CODCr和 BOD5的升 58 环 境 工 程 2006年 8 月第24 卷第4 期 图 4 BOD5与 PI 的关系 图5 DO 与 PI 的关系 高,大通煤矿和谢二煤矿塌陷塘的污染指数 PI 也呈 升高势态 。CODCr和 BOD5的升高, 正说明被还原性 物质污染程度和被有机污染程度的增高 ,恰好污染指 数 PI 也相应增高 。它们的对水质检测的侧重点不 同,但对水质的污染检测结果是一致的 。从图 5可以 看出随着 DO 的升高, 大通煤矿和谢二煤矿塌陷塘污 染指数 PI 呈下降的趋势 ,DO 升高说明水中溶解氧的 增加 ,即水质状况变好,相应的污染指数 PI 降低 。同 CODCr和 BOD5一样,它们的侧重点不同 , 宜配合使用 能综合反应水质状况 ,将使污染评价更加全面 。 3 讨论 本研究用蚕豆微核技术和水质监测的理化生物 等指标监测淮南煤矿塌陷塘水体的水质 ,各种指标综 合反映了塌陷塘水质状况 。其中微核率与氯化物 、 电 导率、具有一定的相关性, 污染指数 PI 与 CODCr、 BOD5和 DO 基本上呈一致性的关系。为此使用蚕豆 微核技术可监测塌陷塘水体的污染状况 。 从监测的结果来看, 淮南这2 个煤矿塌陷塘水体 的水质已经受到污染 。其原因塌陷塘为封闭系统 ,不 与外界流通 ,有毒物不易排出 。除此之外 ,矿井水的 外排 、 煤在开采运输途中有害元素的迁移和矿区生态 环境都对塌陷塘的水环境有影响。 参考文献 [ 1] Degrassi F ,et al. The eutilization of micronucleus test in Viciafaba root rips to detect mutagen damage on fresh water pollution. Mutationres, 1982,97 19 -23. [ 2] 朱必才, 段昌群. 利用蚕豆根尖细胞诱变法监测产河西安河段污 染的研究. 遗传, 1988, 10 5 15-19. [ 3] 陈光荣. 利用蚕豆根尖的微核技术监测青山湖污染的研究. 中国 环境科学, 1985, 5 4 1 -7. [ 4] 王永兴. 利用蚕豆根尖细胞微核技术监测太湖水质的研究. 中国 环境科学, 1997, 17 3 252 -254. [ 5] 吴剑峰. 蚕豆根尖微核技术监测南通市濠河水质污染的研究. 生 物学杂志, 1996, 16 1 23-25. [ 6] 国家环保局. 环境监测技术规范. 北京 中国环境科学出版社, 1991 . [ 7] Ji Q ,Chen Y F. Viciafaba root tip micronucleus test on the mutagenicity of water -soluble contents of cigarette smoke. Mutation Res. , 1996,359 1 -6. [ 8] 陈光荣, 金波, 李明等. 污染指数在微核技术监测水质污染中的 应用. 中国环境科学, 1986, 6 2 60 -63. 作者通讯处 姚恩亲 232001 安徽省 淮南市 安徽理工大学资源与 环境工程系 E -mail pfyiao163. com 2005- 10-18 收稿 上接第 56页 剂,每加入一种试剂均需摇均 ,否则灵敏度偏低。 4 结论 综上所述, 用孔雀绿试剂法进行标准曲线、精密 度与准确度的实验结果符合现行监测规范要求,与亚 甲基蓝分光光度法相比, 具有操作简便 , 分析时间短 的优点。因此, 用孔雀绿试剂法测定地面水中阴离子 表面活性剂具有一定的可行性 。 参考文献 [ 1] 国家环保局水和废水监测分析方法编委会. 水和废水监测分 析方法. 第3 版. 北京 中国环境科学出版社,1991. [ 2] 国家环保局指南编写组. 环境监测机构计量认证和创建优质 实验室指南. 北京 中国环境科学出版社, 1994 386. 作者通讯处 冯锦梅 225500 江苏省姜堰市税招路 20 号 环境保 护监测站 电话 0523 8263642 2005- 07-25 收稿 59 环 境 工 程 2006年 8 月第24 卷第4 期 MONITORING OF WATERQUALITY OF SUBSIDED POOL INCOAL MINE BY MICRONUCLEUS TEST TECHNIQUE WITHVICIA FABAYao Enqin Gui Herong 57 Abstract It was conducted the monitoring of water quality of subsided pool in Huainan Coal Mine using micronucleus test technique with vicia faba; at the same time the determinationof chloride, electrical conductivity, BOD5, CODCrandDO was done. The results show that water in the subsided pool has been polluted moderately. Microncleus test with vicia faba has a certain relation with chloride, electrical conductivity, BOD5, CODCrand DO. Keywords microncleus test technique, chloride, electrical conductivity , BOD, CODCr, DO and subside CONTAINMENT INTEGRATED LEAK RATE TEST CILRTOF CHASHMA NUCLEAR POWER PLANT IN PAKISTANZhan Shuwen Chang Huajian Jiang Jianyi et al 60 Abstract The theoretic of the CILRT and the test system are introduced, also the analysis of the result of the CILRT for Chashma Nuclear Power Plant in Pakistan during the first fuel updating is involved. Keywords nuclear power plant, containment and integrated leak rate test MONTE -CARLO BASED FORECAST MODEL OF OUTLET WATER QUALITY OF A RESERVOIR ACCORDING TO GRAY CONNECTION ANALYSISJiao Ruifeng Wu Hao Shi Yang 63 Abstract Using the gray theory and the Monte -Carlo , an imitative forecast model is established of the outlet water quality of a reservoir. At first the major influence factors are indentified accurately by the gray connection analysis . Then subjective random of expert directly assigning has beenovercome by theMonte -Carlo theory . Andthe effects of many major factors are simultaneously considered on the water quality condition. Which can make the predicted result objective and reasonable. Keywords water quality forecast, gray connection analysis, connection coefficient, Monte -Carlo and simulation PRODUCTIONAND CONTROL OF DISINFECTIONBY -PRODUCTS OF CHLORINE DIOXIDE Pan Ning Li Jincheng XuYouqin 66 Abstract Chlorine dioxide disinfection by -products include chlorite and chlorate. Chlorite is the dominant by -product and doesgreat harm to human body. Based on foreign and domestic researches , it is analysed the production and removal s of chlorine dioxide by -product and found out that sulfide, granular actived carbon GAC, ozonation and ferrousion are the effective s to remove chlorite. By comparison ferrous ion is the most promising to remove and control chlorite. There is no effective to remove chlorate. Keywords chlorine dioxide, disinfection by -products, chlorite and ferrous ion TECHNOLOGY TO TREAT COKE OVEN SMOKE BY MOTILE PURIFIER Hao Mingliang Ma Chengyu Qiao Wenli 69 Abstract It is introducd a technology to treat coke oven smoke by motile purifier. The result shows that after treating the smoke, the effluent gascan meet the national “ Emission Standard of Air Pollutants for Coke Oven” , the average concentration of SO2is 320 mg m3, the average concentration of soot is 215 mg m3, the smoke black is Lingman 1. Keywords coke oven, coal gas, smoke treatment, soot and SO2 THE ATION MECHANISM OF WHITE -SMOKE IN SPRAY DRYING TOWER OF CERAMIC FACTORY AND SOLVING MEASURESNie Yuqiang Kuang Xiaolei Song Chunhua 71 Abstract In light of ceramic factory chimney sending out white -smoke and causing environment pollution, two treatment schermes “ increasing temperature ” and“ decreasing temperature ” are provided. A mathematical model for increasing temperature scheme is established. According to this model, a minimum critical increasing temperature value is found out. The computing resultwhich hasbeen applied in the smoke treatment of the ceramic factory, whose correctness has also been verified. Keywords environment protection, smoke and mathematical model ANALYSIS AND APPLICATION OF DUST CONTROL WAY IN THE AREA ABOVE RAW MATERIAL CHUTE OF IRON WORKSChi Zhiyong 73 Abstract It is expounded the characteristics of dust pollution of the area above raw material chute in iron works, as well as an application example of travelling vent hole equipment for dedusting. Keywords dust control, iron works, chute and travelling dumper 5 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 24,No. 4, Aug . , 2006