OECD 209 活性污泥，呼吸抑制試驗（碳和氨氧化）

根據經合組織《跨國公司負責任商業行為準則》（以下簡稱「經合組織準則」）發布的「OECD 209 活性污泥呼吸抑制試驗（碳和氨氧化）」標準，旨在透過測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），評估某種物質對其的影響。此標準適用於從污水處理廠活性污泥中分離的微生物。測試結果也可作為生物降解性測試中測試物質適宜的非抑制濃度的指標。

此測試方法可以測定測試物質的有效濃度和觀察到的無效濃度。可以測定三種不同類型的氧吸收抑制：總抑制、僅異養抑制以及在存在和不存在N-烯丙基硫脲（一種特定的硝化抑製劑）的情況下的硝化誘導抑制。

為了同時獲得觀察到的無效應濃度和有效濃度，建議對六個對照濃度和五個處理濃度進行五次等比級數重複實驗。在每個測試容器中，將包含水、合成污水進料和測試物質的測試混合物在pH 7,5±0,5、溫度20°C±2°C的條件下進行培養，並進行強制曝氣，以保持溶解氧濃度在60-70%飽和度以上。暴露3小時後測量耗氧量，如果測試物質迅速降解，則可在暴露30分鐘後進行額外測量。

OECD 209標準是由經濟合作暨發展組織（OECD）制定的標準方法，用於評估化學品對廢水處理系統中微生物的潛在毒性。此測試對於評估化學物質的環境影響至關重要，尤其是在污水處理廠中，活性污泥在有機物降解中起著至關重要的作用。

OECD 209 測試方法的主要目的是評估物質對活性污泥中微生物的影響，而活性污泥是好氧廢水處理製程的關鍵組成部分。透過測量這些微生物的呼吸速率，特別是它們在碳和氨氧化過程中的耗氧量，可以確定某種物質是否抑制微生物活性。這些資訊對於以下方面至關重要：

• 環境風險評估：測試有助於評估化學物質對廢水中有機污染物降解所必需的微生物群落的潛在毒性。
• 生物降解性測試：結果可能顯示測試物質的適當、非抑制濃度可用於後續的生物降解性研究。
• 法規遵循：測試提供數據以支援有關化學品安全的監管決策並確保它們不會破壞廢水處理過程。

此測試方法測量用於量化物質毒性的關鍵終點，例如有效濃度（例如 EC50，導致 50% 抑制的濃度）和無觀察到效果的濃度。

OECD 209 測試涉及在受控條件下將活性污泥微生物暴露於不同濃度的測試物質中。該方法旨在確保可重複性和可靠性，同時遵循嚴格的驗證標準。

測試方法的基本步驟如下：

• 測試生物：本測試使用活性污泥，通常收集自運作良好的污水處理廠（主要處理市政污水）的曝氣池。污泥中含有豐富的微生物群落，負責有機物降解和硝化。為確保一致性，如果污泥內源呼吸速率較低，可以進行清洗，並且通常在收集後一天內使用。
• 測試設定：
  • 測試混合物：測試包括將活性污泥、合成廢水進料（模擬廢水營養物）和測試物質的混合物放入1000毫升反應器中，反應器中裝有500毫升反應混合物，並進行培養。加入空白對照（不含測試物質）和參考物質（例如3,5-二氯酚或五水合硫酸銅），以驗證測試系統的靈敏度。
  • 濃度：試驗通常至少包含三個濃度的受試物，呈幾何級數排列（例如，10 mg/L、100 mg/L 和 1000 mg/L）。在劑量反應試驗中，每個處理設定六個對照，並進行五次重複實驗。在限度試驗中，可以使用單一濃度（例如，1000 mg/L）來確定是否發生顯著毒性。
  • 條件：測試在pH值7,5±0,5、溫度20攝氏度±2攝氏度的條件下進行，並採用強制通風，以保持溶氧飽和度高於60-70%。在暴露3小時後測量耗氧量；快速降解的物質，可選擇30分鐘的測量時間。
• 測量：呼吸頻率是透過在封閉的容器中使用氧電極測量溶解氧消耗量（2-7 mg/L）來確定的。此測試可以評估三種類型的氧氣吸收：
  • 總呼吸：污泥的總氧消耗量。
  • 異養呼吸：在硝化抑制劑 N-烯丙基硫脲存在下測量碳氧化的氧氣。
  • 硝化呼吸：用於銨氧化的氧氣是根據總呼吸和異養呼吸之間的差值來計算的。

將測試物質和參考物質的呼吸速率與空白對照進行比較，並以抑制百分比表示。根據這些數據，計算出有效濃度和觀察到的無效濃度。

• 有效性標準：為確保測驗的可靠性，必須符合以下標準：
  • 空白對照應顯示每小時每公克活性污泥至少 20 毫克的氧氣吸收率。
  • 控制重複中氧氣吸收的變異係數不得超過 30%。
  • 參考物質（例如 3,5-二氯苯酚）的 EC50 值應在先前環形測試的預期範圍內。

OECD 209測試適用於非揮發性物質，包括難溶性和吸收性物質。此測試廣泛應用於歐盟委員會法規（EC）No 440/2008等監管框架，並與ISO 8192等標準相容。

然而，這種方法有一些限制：

• 暴露時間短：標準暴露時間為3小時（快速降解的物質則為30分鐘），可能無法捕捉長期效應。有人提出了一種改良方案，將孵育時間延長至27小時，以提高靈敏度。
• 複雜混合物：對於複雜混合物或快速降解的物質，測試可能效果較差，可能需要額外的評估或測量。
• 特異性：雖然該測試區分了碳和銨氧化，但它可能無法完全捕捉物質對其他微生物過程的生態影響。

OECD 209 測試是生態毒理學測試的基石，它提供了一種快速且經濟高效的篩選方法，用於評估廢水處理系統中化學物質的潛在危害。其結果對於包括化學品製造、農藥和染料在內的產業至關重要，以確保其產品不會破壞處理廠的微生物活性。該測試符合國際標準，並被世界各地的測試實驗室採用，凸顯了其在環境安全評估中的重要性。

總而言之，OECD 209 標準為評估物質對活性污泥微生物的毒性提供了一個強而有力的架構。透過測量呼吸抑制，該標準為環境風險評估和監管決策提供了寶貴的數據。其標準化的方法和嚴格的驗證標準確保了結果的可靠性，同時，諸如延長培養期等持續改進旨在提高其適用性。對於研究人員、監管機構和產業而言，OECD 209 測試仍然是保障廢水處理流程和保護環境健康的重要工具。

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