[科普中國]-藻毒素

氮和磷等植物營養(yǎng)元素的污染可引起水體富營養(yǎng)化，導(dǎo)致有些藻類瘋長，在多數(shù)富營養(yǎng)水體中，藍(lán)藻數(shù)量多且為優(yōu)勢種，但也有部分湖泊中綠藻為優(yōu)勢種。由于淡水富營養(yǎng)化引起藍(lán)藻(嚴(yán)格意義上應(yīng)稱為藍(lán)細(xì)菌)、綠藻、硅藻等瘋長而形成“水華”，使水體呈藍(lán)色、綠色或其他顏色。形成“水華”的這些藻類可產(chǎn)生大量藻毒素使水源污染，藻毒素可通過消化道途徑進(jìn)入人體，引起腹瀉、神經(jīng)麻痹、肝損傷，嚴(yán)重者可發(fā)生中毒甚至死亡。在藻毒素中以藍(lán)藻毒素為多，主要包括肝毒素、神經(jīng)毒素和內(nèi)毒素。淡水水體中藍(lán)藻毒素已成為全球性的環(huán)境問題。1

概述在水中的溶解性大于1g/L，化學(xué)性質(zhì)相當(dāng)穩(wěn)定。在水中藻毒素自然降解過程是十分緩慢的，當(dāng)水中的含量為5μg/L時(shí)，三天后，僅10%被水體中微粒吸收，7%隨沙沉淀。藻毒素有很高的耐熱性，加熱煮沸都不能將毒素破壞，也不能將其去除；自來水處理工藝的混凝沉淀、過濾、加氯也不能將其去除。有研究報(bào)道，在某湖周圍3個(gè)自來水廠的出廠水中檢出低濃度的藻毒素(128～1400ng/L)，表明采用常規(guī)的飲水消毒處理不能完全消除水體中的藻毒素。

藻毒素是一種肝毒素，具有強(qiáng)烈的促癌（肝癌）作用。家畜及野生動(dòng)物飲用了含藻毒素的水后，會(huì)出現(xiàn)腹瀉、乏力、厭食、嘔吐、嗜睡、口眼分泌物增多等癥狀，甚至死亡。病理病變有肝臟腫大、充血或壞死，腸炎出血、肺水腫等。

對人類健康的影響微囊藻毒素對人類健康具有很大危害性，譬如MC-LR對小鼠的半致死劑量（LD50）約為50~100 μg/kg。人們在洗澡、游泳及其他水上休閑和運(yùn)動(dòng)時(shí)，皮膚接觸含藻毒素水體可引起敏感部位(如眼睛)和皮膚過敏；少量喝入可引起急性腸胃炎；長期飲用則通過干擾脂肪代謝（增加脂肪沉積，圖1），引起非酒精性脂肪肝，進(jìn)一步誘發(fā)肝癌。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，MC 對膽囊的影響很大，主要是使膽囊變硬、萎縮、顏色變成暗紅和深綠色（圖2）。流行病學(xué)研究發(fā)現(xiàn)飲水中微量微囊藻毒素與人群中原發(fā)性肝癌的發(fā)病率有很大相關(guān)性，慢性MC染毒引起了巢湖漁民實(shí)質(zhì)性的肝損傷（圖3、圖4）。1996年在巴西造成100多名急性肝功能障礙，7個(gè)月內(nèi)至少50人死于藻毒素產(chǎn)生的急性效應(yīng)，引起舉世矚目的關(guān)注。淡水水體中的藍(lán)藻毒素已成為全球性的環(huán)境問題，世界各地經(jīng)常發(fā)生藍(lán)藻毒素中毒事件。

分類水體中藍(lán)藻毒素很多，主要包括作用于肝臟的肝毒素（hepatotoxins），作用于神經(jīng)系統(tǒng)的神經(jīng)毒素（neurotoxins）和位于藍(lán)藻細(xì)胞壁外層的內(nèi)毒素（endotoxins)，一般把內(nèi)毒素與脂多糖（lipopolysaccharides,LPS）視為同一物質(zhì)。肝毒素包括微囊藻毒素（microcysin,MC)、節(jié)球藻毒素（nodularin)和柱孢藻毒素（cylindrospermopsin）（圖5）。微囊藻毒素為環(huán)七肽，節(jié)球藻毒素為環(huán)五肽。神經(jīng)毒素主要包括魚腥藻毒素-a(an-atoxin-a)、魚腥藻毒素-a(s)[anatoxin-a(s)]、石房蛤毒素（saxitoxin)、新石房蛤毒素（neosaxitoxin)、和膝溝藻毒素（gonyautoxin)，其中后三者統(tǒng)稱為麻痹性貝毒(paralytic shellfish poisoning,PSP）。魚腥藻毒素-a為仲胺堿，魚腥藻毒素-a(s)為胍甲基磷脂酸，麻痹性貝毒為氨基甲酸酯類。

去除措施藍(lán)藻毒素在細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生，活的藍(lán)藻向細(xì)胞外分泌毒素的量很少，只有當(dāng)藍(lán)藻死后才將毒素釋放出來。因此，需在藍(lán)藻生長時(shí)去除藍(lán)藻。除去藍(lán)藻的方法主要是采用殺藻劑控制其生長或采用絮凝劑使藍(lán)藻沉積。當(dāng)藍(lán)藻裂解或采用殺藻劑使藍(lán)藻毒素釋放到水中時(shí)，會(huì)使水中毒素含量超過健康標(biāo)準(zhǔn)，因此需要及時(shí)采取措施降低水中毒素含量。主要的去除藍(lán)藻毒素的方法有活性炭吸附、化學(xué)降解（如臭氧、高鐵酸鹽、硝酸鑭、紫外線等處理）及微生物降解等方法。

最高允許含量世界衛(wèi)生組織（World Health Organization，WHO）頒布了飲用水中微囊藻毒素的每日耐受攝入量（TDI）為1μg L-1，原理如下圖所示：

μg．L-1

藍(lán)藻毒素 嬰兒1) 兒童 成人

微囊藻毒素 0.20 0.29 0.88

微囊藻毒素-LR 2) 0.07 0.11 0.32

我們可以推測，那些飲用未經(jīng)處理的地表水的人群有攝入藍(lán)藻毒素的危險(xiǎn)，特別是在藍(lán)藻水華發(fā)生的高峰季節(jié)。由此，可以看出藍(lán)藻毒素對發(fā)展中國家，特別是農(nóng)村地區(qū)的人群比發(fā)達(dá)國家的人群具有更高的危險(xiǎn)。但是，飲用經(jīng)處理的地表水的人群并非就沒有攝入藍(lán)藻毒素的危險(xiǎn)了，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的水處理方法在去除藍(lán)藻毒素方面效果并不好。無論對哪一類人群，兒童和嬰兒均比成人具有更高的攝入藍(lán)藻毒素的危險(xiǎn)。

藻毒素處理方法混凝沉淀對去除溶解性藻毒素作用較小，但改進(jìn)后的絮凝—沉淀法是一種比較有效的去除水體中藻毒素的方法。戎文磊等人的研究表明，經(jīng)生物砂濾和加氯氧化后能有效降解水中溶解性藻毒素含量，去除率平均達(dá)63%左右。Grutzmacher 等人的研究也說明慢濾技術(shù)也能有效去除飲用水中細(xì)胞內(nèi)毒素。 同樣，肖興富等用加壓氣浮技術(shù)向水體中釋放多功能微氣泡, 將水體中的藻類進(jìn)行了直接回收試驗(yàn), 也取得了很好的效果

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

趙陽國 - 副教授 - 中國海洋大學(xué)