OECD 209 活性污泥，呼吸抑制试验（碳和氨氧化）

根据经合组织《跨国公司负责任商业行为准则》（以下简称“经合组织准则”）发布的“OECD 209 活性污泥呼吸抑制试验（碳和氨氧化）”标准，旨在通过测量活性污泥中微生物的呼吸速率（碳或氨氧化，以耗氧量衡量），评估某种物质对其的影响。该标准适用于从污水处理厂活性污泥中分离的微生物。测试结果也可作为生物降解性测试中测试物质适宜的非抑制浓度的指标。

该测试方法可以测定测试物质的有效浓度和观察到的无效浓度。可以测定三种不同类型的氧吸收抑制：总抑制、仅异养抑制以及在存在和不存在N-烯丙基硫脲（一种特定的硝化抑制剂）的情况下的硝化诱导抑制。

为了同时获得观察到的无效应浓度和有效浓度，建议对六个对照浓度和五个处理浓度进行五次等比级数重复实验。在每个测试容器中，将包含水、合成污水进料和测试物质的测试混合物在pH 7,5±0,5、温度20°C±2°C的条件下进行培养，并进行强制曝气，以保持溶解氧浓度在60-70%饱和度以上。暴露3小时后测量耗氧量，如果测试物质迅速降解，则可在暴露30分钟后进行额外测量。

OECD 209标准是由经济合作与发展组织（OECD）制定的一项标准方法，用于评估化学品对废水处理系统中微生物的潜在毒性。该测试对于评估化学品的环境影响至关重要，尤其是在污水处理厂中，活性污泥在有机物降解中起着至关重要的作用。

OECD 209 测试方法的主要目的是评估物质对活性污泥中微生物的影响，活性污泥是好氧废水处理工艺的关键组成部分。通过测量这些微生物的呼吸速率，特别是它们在碳和氨氧化过程中的耗氧量，可以确定某种物质是否抑制微生物活性。这些信息对于以下方面至关重要：

• 环境风险评估：测试有助于评估化学物质对废水中有机污染物降解所必需的微生物群落的潜在毒性。
• 生物降解性测试：结果可能表明测试物质的适当、非抑制浓度可用于后续的生物降解性研究。
• 法规遵从性：测试提供数据以支持有关化学品安全的监管决策并确保它们不会破坏废水处理过程。

该测试方法测量用于量化物质毒性的关键终点，例如有效浓度（例如 EC50，导致 50% 抑制的浓度）和无观察到效果的浓度。

OECD 209 测试涉及在受控条件下将活性污泥微生物暴露于不同浓度的测试物质中。该方法旨在确保可重复性和可靠性，同时遵循严格的验证标准。

测试方法的基本步骤如下：

• 测试生物：本测试使用活性污泥，通常收集自运行良好的污水处理厂（主要处理市政污水）的曝气池。污泥中含有丰富的微生物群落，负责有机物降解和硝化。为确保一致性，如果污泥内源呼吸速率较低，可以进行清洗，并且通常在收集后一天内使用。
• 测试设置：
  • 测试混合物：测试包括将活性污泥、合成废水进料（模拟废水营养物）和测试物质的混合物放入1000毫升反应器中，反应器中装有500毫升反应混合物，并进行培养。添加空白对照（不含测试物质）和参考物质（例如3,5-二氯苯酚或五水合硫酸铜），以验证测试系统的灵敏度。
  • 浓度：试验通常至少包含三个浓度的受试物，呈几何级数排列（例如，10 mg/L、100 mg/L 和 1000 mg/L）。剂量反应试验中，每个处理设置六个对照，并进行五次重复实验。在限度试验中，可以使用单一浓度（例如，1000 mg/L）来确定是否发生显著毒性。
  • 条件：测试在pH值7,5±0,5、温度20摄氏度±2摄氏度的条件下进行，并采用强制通风，以保持溶解氧饱和度高于60-70%。在暴露3小时后测量耗氧量；对于快速降解的物质，可选择30分钟的测量时间。
• 测量：呼吸频率是通过在封闭的容器中使用氧电极测量溶解氧消耗量（2-7 mg/L）来确定的。该测试可以评估三种类型的氧气吸收：
  • 总呼吸：污泥的总氧消耗量。
  • 异养呼吸：在硝化抑制剂 N-烯丙基硫脲存在下测量用于碳氧化的氧气。
  • 硝化呼吸：用于铵氧化的氧气是根据总呼吸和异养呼吸之间的差值来计算的。

将测试物质和参考物质的呼吸速率与空白对照进行比较，并以抑制百分比表示。根据这些数据，计算出有效浓度和观察到的无效浓度。

• 有效性标准：为确保测试的可靠性，必须满足以下标准：
  • 空白对照应显示每小时每克活性污泥至少 20 毫克的氧气吸收率。
  • 控制重复中氧气吸收的变异系数不应超过 30%。
  • 参考物质（例如 3,5-二氯苯酚）的 EC50 值应在先前环形测试的预期范围内。

OECD 209测试适用于非挥发性物质，包括难溶性和吸收性物质。该测试广泛应用于欧盟委员会法规（EC）No 440/2008等监管框架，并与ISO 8192等标准兼容。

然而，这种方法有一些局限性：

• 暴露时间短：标准暴露时间为3小时（对于快速降解的物质则为30分钟），可能无法捕捉到长期效应。有人提出了一种改进方案，将孵育时间延长至27小时，以提高灵敏度。
• 复杂混合物：对于复杂混合物或快速降解的物质，测试可能效果较差，可能需要额外的评估或测量。
• 特异性：虽然该测试区分了碳和铵氧化，但它可能无法完全捕捉物质对其他微生物过程的生态影响。

OECD 209 测试是生态毒理学测试的基石，它提供了一种快速且经济高效的筛选方法，用于评估废水处理系统中化学物质的潜在危害。其结果对于包括化学品制造、农药和染料在内的行业至关重要，以确保其产品不会破坏处理厂的微生物活性。该测试符合国际标准，并被世界各地的测试实验室采用，凸显了其在环境安全评估中的重要性。

总而言之，OECD 209 标准为评估物质对活性污泥微生物的毒性提供了一个强有力的框架。通过测量呼吸抑制，该标准为环境风险评估和监管决策提供了宝贵的数据。其标准化的方法和严格的验证标准确保了结果的可靠性，同时，诸如延长培养期等持续改进旨在提高其适用性。对于研究人员、监管机构和行业而言，OECD 209 测试仍然是保障废水处理工艺和保护环境健康的重要工具。

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