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藍藻毒素:微囊藻毒素

藍藻毒素中,微囊藻毒素是較為容易研究的,且在淡水水域最頻繁出現(xiàn)。許多關(guān)于去除 微囊藻毒素的實際手段同樣也適用于其他藻毒素(例如柱胞藻毒素、貝類毒素、類毒素 a和 類毒素 a(s))。這里不同的藻毒素控制有一個主要差異,即在處理飲用水的去除效果:微 囊藻毒素通常與細胞結(jié)合,并且只在細胞破裂(即裂解)的情況下,大量釋放到周圍水中,而 其他藻毒素可能在水中溶解程度更大。
雖然微囊藻毒素只出現(xiàn)在藍藻泛濫的水體的魚類、軟體動物和貝類中,但是人體接觸微 囊藻毒素主要通過飲水或藍藻水華水體的娛樂性使用。
微囊藻毒素至今已鑒定出80多種類別,其中只有少數(shù)幾種經(jīng)常存在而且濃度較高。 MC LR是其中最常見、在同系物中毒性最強的一種,也是唯一一種具有足夠的毒理學(xué)數(shù) 據(jù)支持而得出一個暫行準則值的藻毒素。在經(jīng)常出現(xiàn)的藍細菌屬中,微囊藻屬 (犕犻犮狉狅犮狔狊狋犻狊),浮絲藻屬(犘犾犪狀犽狋狅狋犺狉犻狓)和魚腥藻屬(犃狀犪犫犪犲狀犪)通常含有這類毒素(參見 11.5節(jié))。

 MC LR是一種真核生物蛋白質(zhì)絲氨酸/蘇氨酸磷酸酶1和2A的強抑制劑。由于微 囊藻毒素穿過細胞膜主要通過膽酸運載蛋白,其毒性的主要靶器官是肝臟。準則值的推導(dǎo) 主要是基于一項小鼠的13周經(jīng)口試驗,以及一項豬的44d經(jīng)口試驗的驗證。微囊藻毒素具 有大量家畜和野生動物的中毒事件記錄,有公開的致癌作用研究。2006年,IARC將 MC LR劃為一種可能的致癌物質(zhì)(2B組)。
實際問題:
藍藻廣泛存在于湖泊、水庫、池塘和緩慢流動的河流。“水華”指某一區(qū)域藍藻過量增長 導(dǎo)致細胞數(shù)量過高。在原水中藻毒素可達到對人體健康有潛在危害的濃度,尤其是在停滯 或緩慢流動的水體中。如果營養(yǎng)物質(zhì)(氮和磷)的濃度升高,便會出現(xiàn)水華。水華往往在同 一水體中隨時間反復(fù)出現(xiàn)。一些藍藻的細胞會聚集在水表面以浮渣或熱分層水庫的躍層形 式出現(xiàn)。這種累積可能發(fā)展迅速,并且它們的持續(xù)時間變化較大(幾小時到幾周)。在許多 情況下,水華和藻細胞的積累是季節(jié)性的。
許多資源保護和源頭管理措施都可以減少水華發(fā)生的概率。其中最可持續(xù)和有效的措 施是盡量減少水體中營養(yǎng)物質(zhì)(尤其是磷)的濃度,以大幅度限制藍藻生物量的上限。這種 方式需要控制由污廢水帶來的或從陸地區(qū)域獲得的營養(yǎng)源負荷。后者包括控制水土流失以 及糞便和肥料施放在集水區(qū)的量。此外,水力學(xué)管理措施,例如水體混合和沖洗可以使水文 物理條件改變,不適合藍藻生長。因而使水體中生物物種從藍藻轉(zhuǎn)移到與人體健康關(guān)系不 大的其他物種(即浮游藻類如硅藻)。
由于微囊藻毒素幾乎總是和較大細胞結(jié)合,通過工藝目標優(yōu)化,可去除顆粒的水處理工 藝比如土壤或河岸天然慢濾、混凝、過濾或氣浮都可以有效控制微囊藻毒素。這些工藝對藻 類細胞碎片或其他微囊藻毒素同樣有效果。處理過程應(yīng)盡量避免細胞破裂,釋放毒素。高 濃度溶解的微囊藻毒素情況不太常見,大部分微囊藻毒素也可被活性炭去除。在足夠高的 劑量和足夠長的接觸時間下,氯化和臭氧化可以有效去除大多數(shù)微囊藻毒素,但對貝類毒素 效果較差。高錳酸鉀對微囊藻毒素去除較好,但對于其他毒素的處理效果目前數(shù)據(jù)有限甚 至匱乏。二氧化氯和氯胺對藻毒素去除效果較差。
監(jiān)測藻毒素是監(jiān)管原水藍藻暴發(fā)或水華形成其他潛在可能證據(jù)(即營養(yǎng)水平和浮游植 物物種組成)的最有效方式,可預(yù)警此類事件的發(fā)生。相比之下,監(jiān)測出廠水目標藻毒素濃 度不足以判斷水質(zhì)是否安全,因為大量的毒素(特別是微囊藻毒素)除了 MC LR有準則值 外,其余均沒有準則水平。但微囊藻毒素的分析可以用來驗證和優(yōu)化諸如河岸天然慢濾等 處理工藝的處理效果。盡管取得細胞提取液較為簡單,藻毒素分析需要特別注意細胞的提 取過程,忽略從細胞中的萃取過程將會導(dǎo)致計算濃度偏低。

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