1. 快速生物降解性
受试物在限定时间内与接种生物接触,测定受试物的生物降解能力。若试验结果为阳性,表明该受试物在环境中可被迅速地生物降解,列为“易生物降解”类物质。
所有受试物必须设计这一水平的试验,试验结果为阳性可以判定受试物具有快速生物降解性。若快速生物降解性试验结果为阳性,就可判定该受试物在环境中能够迅速和彻底地降解。一般说来,就无需对该受试物的生物降解能力或其降解产物对环境可能产生的影响作进一步的研究和评价。然而,即使是“易生物降解”的受试物,也并不排除其大量输入生态系统后会产生影响。若出现这种情况,就必须进行新的危害性评价。若试验结果为阴性,并不一定意味着受试物在环境中不发生生物降解,阴性结果的受试物必须进行下一个水平的试验。
建议用下列试验来确定有机化合物的易生物降解性:改进的OECD筛选试验、改进的MITI试验(I)、密闭瓶试验、改进的Sturm试验和改进的AFNOR试验。根据这些试验的共同特点,尤其日本通商产业省(MITI)的试验结果推荐,如果在28d内上述试验的生物降解率分别达到下述“通过水平”,就可确定为“易生物降解”的证据:COD去除70%;BOD去除60%;BOD去除达TOD的60%;CO2去除60%;DOC去除70%。
上述几个试验的准则在以下几个方面是相同的:所有试验中,提供唯一碳源的受试物只能与数量相对较少的接种生物接触;生物降解的过程中,采用了一种非特异性分析方法,其好处是这些分析方法可用于多种有机化学物,无需建立特异分析方法。因为这些方法对生物降解的残留物或中间产物也有响应,故能指示出最终生物降解的程度。
301C和301F都适用于难溶解的、挥发性的和吸附性的化学品,对极不溶于水的化学物质和有挥发性的受试物,301F通常还需要对受试物作一些特殊的处理,但在MITI(301C)方法中既不使用溶剂也不使用乳化剂——可比较真实地反应受试物的降解情况。
301C改进的MITI试验(I)
试验原理:将受试物溶解或悬浮在无机试验培养基中,加入特别培养未经驯化的微生物,在黑暗、密闭和25±1℃条件下搅拌28d,连续测定耗氧量。用碳酸水吸收产生的二氧化碳,生物降解用理论需氧量的氧吸收百分率表示(用空白试验校正)。初始生物降解百分率可以通过对接种开始和结束时的其他特定受试物测定来计算,也可以通过DOC测定的最终生物降解来计算。
301F呼吸计量法
试验原理:向一定体积的已接种的无机培养基中加入适量受试物(100mg/L受试物至少要预留50~100mg/L的理论需氧量)作为唯一的有机碳源,密闭烧瓶后在恒温(变化小于±1℃)下连续搅拌28d。通过测定为维持呼吸烧瓶内气压而电解产生氧气的量,或者用仪器测定瓶内气体体积或压力(或二者)的变化,可得到耗氧量。释放的二氧化碳用氢氧化钾溶液或其他适当的吸收剂吸收。在受试物生物降解的过程中(用平行试验中的接种物空白的耗氧来校正),微生物种群吸收氧的量以ThOD的百分率来表示,或用效果略差的COD来表示。另外,基本生物降解率可以由在培养过程开始和结束时特定受试物测定结果来计算,最终生物降解可通过DOC测定结果计算。
两个方法主要的差别有:
(1)接种微生物的来源不同。
301C的接种微生物需要从不少于10个场所采集新鲜样品,应主要从使用和排放各种化学物质的地区采集。包括城市污水处理厂、工业污水处理厂、河流、湖泊和沿海。采集活性污泥、表面土壤、水等样品各1L,并将它们混合在一起。在恒温25±1℃、pH值为7±1的条件下至少培育一个月才能用于试验,若超过4个月后则不能再用。培养过程每天需弃去1/3上清并加入等体积的营养液。
301F的接种微生物从主要处理生活污水的污水处理厂或中试规模污水处理厂的曝气池采集活性污泥的新鲜样品。
(2)试验残留物的测定和DOC的测定
301C需要在试验结束后:测定瓶中物的pH值、受试物残留浓度、任何中间体以及水溶性物质和DOC浓度。如果预见到硝化作用,如有可能,测定硝酸盐和亚硝酸盐浓度。
301F需要在试验结束后:需要时,在试验开始和结束时从呼吸烧瓶中采样测定DOC或特定受试物。当含氮受试物吸收氧时,28d后应测定亚硝酸盐和硝酸盐浓度增加量,以计算硝化作用的氧消耗。
2. 固有生物降解性
在最佳试验条件下,受试物长时间与接种生物接触,测定受试物的生物降解潜力。若试验结果为阳性,该受试物可列为“具有固有生物降解性”物质。因是在理想状态的试验条件,与实际环境有较大差异,由上述结果不能做出该受试物在环境中可被迅速或完全降解的结论。
本试验采用最佳的试验条件测定受试物是否存在被生物降解的潜力。受试物的生物降解潜力可用特异性分析(初级生物降解)或非特异性分析(最终生物降解)测定。
若试验结果是阴性,在一般情况下就不必在生物降解性方面作进一步的研究和评价,受试物在相当于环境中浓度时,可推断其为无生物降解性。
若试验结果为阳性,指示受试物不会无限期地存留在环境中。一般情况下,该受试物的生物降解性就不必进一步测定。如果需要对该受试物的环境浓度作更精确的评价,以保证不会对环境产生过度危害,就需进行下一个水平的试验。当得到的证据证明没有出现最终生物降解时,也应考虑到生物降解产物对环境的可能影响。
由于固有生物降解性可被看作化合物的一种特性,因此不必对试验时间和该试验水平的生物降解率作出限定。若受试物的生物降解率大于20%,可作为固有的、初步生物降解的证据;若无机化大于70%,则可作为最终生物降解的证据。
3. 模拟试验
模拟实际环境生态因子的条件下,测定受试物的生物降解能力。根据所模拟的实际环境因子的不同,这类试验可分为:好氧生物处理;厌氧生物处理;河流;湖泊;港弯;海洋;土壤。
根据受试物在环境中的可能分布和潜在毒性,大致可以确定所危害的环境区域。在相关环境条件下,合适的模拟试验可以为测定受试物生物降解提供依据。模拟试验资料对于计算受试物可能的环境浓度将提供更准确、更可靠的基础。因为模拟试验资料对于计算受试物可能的环境浓度将提供更准确、更可靠的基础。因为模拟试验的目的是预测一定环境条件下受试物的实际生物降解率,那么生物降解率试验必须符合相应环境介质的模型(条件)。
然而,模拟试验因其自身的特点在大多数场合只是个研究课题。所以,应该再次强调的一点是对于一个模拟试验最重要的是它的有效性(包括相关系数)。