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1、富 營 養(yǎng) 化 水 體 中 藻 毒 素 的危 害 及 檢 測 方 法 1.1水 體 富 營 養(yǎng) 化1.2藻 毒 素 簡 介1.3藻 毒 素 的 分 類 及 危 害1.4藻 毒 素 的 含 量 標(biāo) 準(zhǔn)1.5藻 毒 素 的 檢 測 方 法1.6藻 毒 素 的 去 除1.7研 究 展 望 目 錄 水 體 出 現(xiàn) 富 營 養(yǎng) 化 現(xiàn) 象 時(shí) ， 浮 游 藻 類 大 量 繁 殖 ， 形 成水 華 （ 淡 水 水 體 中 藻 類 大 量 繁 殖 的 一 種 自 然 生 態(tài) 現(xiàn) 象 ） 。因 占 優(yōu) 勢 的 浮 游 藻 類 的 顏 色 不 同 ， 水 面 往 往 呈 現(xiàn) 藍(lán) 色 、 紅色 、 棕 色 、 乳

2、 白 色 等 。 這 種 現(xiàn) 象 在 海 洋 中 則 叫 做 赤 潮 或紅 潮 。 是 指 在 人 類 活 動(dòng) 的 影 響 下 ， 生 物 所 需 的 氮 、 磷 等 營 養(yǎng)物 質(zhì) 大 量 進(jìn) 入 湖 泊 、 河 口 、 海 灣 等 緩 流 水 體 ， 引 起 藻 類 及其 他 浮 游 生 物 迅 速 繁 殖 ， 水 體 溶 解 氧 量 下 降 ， 水 質(zhì) 惡 化 ，魚 類 及 其 他 生 物 大 量 死 亡 的 現(xiàn) 象 。1.1 水 體 富 營 養(yǎng) 化 （ eutrophication ）太 湖昆 明 滇 池 蘇 州 環(huán) 城 河 武 漢 中 山 公 園 長 江 武 漢 段 水 體 富 營 養(yǎng)

3、 化 化 使 得 藻類 瘋 長 ， 其 中 有 毒 藻 類 產(chǎn) 生 大量 、 種 類 繁 多 的 藻 毒 素 。 1.2 藻 毒 素 簡 介 藻 毒 素 的 分 子 量 在 1000 左 右 ,易 溶 于 水 ,在 水中 是 中 性 和 帶 負(fù) 電 荷 的 分 子 團(tuán) ,在 常 規(guī) 條 件 下 幾乎 不 與 酸 堿 反 應(yīng) 。 在 水 中 藻 毒 素 的 自 然 降 解 過 程十 分 緩 慢 ,同 時(shí) 它 也 有 很 高 的 耐 熱 性 ,一 般 水 處 理工 藝 的 混 凝 、 沉 淀 、 煮 沸 不 能 破 壞 它 的 毒 性 。 1.3 藻 毒 素 的 分 類 及 危 害藻 毒 素 肝

4、毒 素神 經(jīng) 毒 性 藻 毒 素細(xì) 胞 毒 性 藻 毒 素皮 膚 毒 性 藻 毒 素刺 激 毒 性 藻 毒 素毒 性 作 用 1.3.1.11.3.1.21.3.1 按 毒 性 作 用 分 類 1.3.1.1 肝 毒 性 藻 毒 素 以 單 環(huán) 七 肽 微 囊 藻 毒 素 ( microcystin,MC ) 和 五 肽 節(jié) 球 藻毒 素 ( nodularin) 為 代 表 。 MC 是 毒 性 最 大 、 分 布 最 廣 、 研 究最 多 的 藻 毒 素 ， 一 般 記 為 環(huán) -D-丙 氨 酸 1-L-X 2-赤 -B-甲 基 -D-異天 冬 氨 酸 (MeAsp)3-L-Z4-Adda

5、5-D-異 谷 氨 酸 6-N-甲 基 脫 氫 丙 氨酸 ( Mdha) 7。 MC產(chǎn) 生 并 存 在 于 藍(lán) 藻 活 細(xì) 胞 內(nèi) ， 當(dāng) 藍(lán) 藻 細(xì) 胞 衰老 、 死 亡 或 溶 解 后 MC從 中 大 量 釋 放 到 水 體 中 。1.3.1.2 神 經(jīng) 毒 性 藻 毒 素 主 要 有 類 毒 素 -( anotox in-a) 、 類 毒 素 - ( s) saxitox in- ( s) 和 麻 痹 貝 類 毒 素 ( paralyt icshellfish toxins, PSTs) 3 類 。 它 們 均 為 生 物 堿 類 物 質(zhì) ,作 用 迅 速 , 可 影響 乙 酰 膽 堿

6、的 正 常 釋 放 , 導(dǎo) 致 神 經(jīng) 肌 肉 過 度 興 奮 而 痙 攣 , 最 后致 使 動(dòng) 物 呼 吸 受 限 窒 息 死 亡 。 神 經(jīng) 毒 素 不 穩(wěn) 定 , 半 衰 期 短 , 自然 條 件 下 即 可 迅 速 降 解 為 無 毒 。 藻 毒 素 富 營 養(yǎng) 化形 成 形 式 赤 潮 藻 毒 素 1.3.2.1水 華 藻 毒 素1.3.2 按 富 營 養(yǎng) 化 形 成 形 式 分 類 1.3.2.2 1.3.2.2 赤 潮 藻 毒 素 海 洋 中 大 約 有 300種 能 夠 形 成 赤 潮 ， 而 其 中 有 毒 的 有 70種 左 右 。 常 見 的 赤 潮 藻 毒 素 有 ：

7、（ ） 麻 痹 性 貝 毒 （ plalalytic shellfish poison，PSP） ； （ ） 短 裸 甲 藻 毒 素 （ blevitoxin， BTX） ； （ ） 溶 血 性 毒 素 （ hemolytic toxin） ； （ ） 氨 等 。 （ ） 麻 痹 性 貝 毒 （ palalytic shellfish poison， PSP） 是 到 目 前 為 止 分 布 最 廣 、 危 害 最 大 的 一 類 。 PSP主 要有 亞 歷 山 大 藻 、 裸 甲 藻 和 膝 溝 藻 等 產(chǎn) 生 。 PSP的 毒 素 作 用 機(jī) 制與 河 豚 毒 素 相 似 ， 都 是 通

8、過 選 擇 性 阻 斷 電 壓 門 控 Na+通 道 ， 是神 經(jīng) 及 肌 肉 細(xì) 胞 Na+內(nèi) 流 導(dǎo) 致 動(dòng) 作 電 位 無 法 形 成 。 海 洋 生 物 中 ，由 于 貝 類 對 麻 痹 性 貝 毒 具 有 極 強(qiáng) 的 抵 抗 性 ， 因 此 這 種 毒 性 就 在貝 類 體 內(nèi) 儲(chǔ) 存 累 計(jì) ， 人 類 或 動(dòng) 物 食 用 這 些 有 毒 貝 類 會(huì) 產(chǎn) 生 一 系列 神 經(jīng) 麻 痹 癥 狀 ， 嚴(yán) 重 的 可 能 致 命 。（ ） 短 裸 甲 藻 毒 素 （ blevitoxin， BTX) 是 一 種 混 合 的 醚 環(huán) 類 化 合 物 ， 主 要 由 短 裸 甲 藻 分 泌而

9、 來 。 短 裸 甲 藻 主 要 危 害 神 經(jīng) 系 統(tǒng) ， 故 而 稱 之 為 神 經(jīng) 性 貝毒 （ NSP） ， 它 也 是 主 要 通 過 貝 類 積 累 毒 素 ， 人 們 食 用染 毒 的 貝 類 后 中 毒 。（ ） 溶 血 性 毒 素 （ hemolytic toxin） 被 認(rèn) 為 是 類 似 于 Digitonin（ 洋 地 黃 皂 甙 ） 的 物 質(zhì) ， 使動(dòng) 物 紅 血 球 細(xì) 胞 溶 解 破 裂 引 起 動(dòng) 物 死 亡 。 典 型 藻 類 ： 小 定鞭 藻 。 （ ） 氨 主 要 由 夜 光 藻 代 謝 產(chǎn) 生 。 夜 光 藻 是 浮 游 生 物 ， 是 甲 藻中 較

10、為 特 殊 的 1個(gè) 種 類 ， 具 異 養(yǎng) 特 性 。 其 危 害 的 對 象 主 要為 魚 類 ， 具 有 魚 毒 素 的 性 質(zhì) ， 對 水 生 生 物 有 劇 毒 ， 它 可 麻痹 和 嚴(yán) 重 損 傷 鰓 組 織 的 呼 吸 上 皮 ， 對 皮 膜 組 織 產(chǎn) 生 刺 激 和炎 癥 ， 是 病 源 微 生 物 易 于 侵 入 。 氨 在 堿 性 條 件 下 ， 能 形 成毒 性 較 強(qiáng) 的 非 離 子 氨 （ NH3） ， 因 此 在 偏 堿 性 的 環(huán) 境 中 ，氨 對 有 鰓 的 水 生 動(dòng) 物 的 危 害 更 大 。 1.3.2.2 水 華 藻 毒 素 淡 水 水 體 中 的 藻

11、 毒 素 種 類 很 多 ， 尤 其 是 藍(lán) 藻 毒 素 。主 要 包 括 ： （ ） 肝 毒 素 （ hepatotoxins） （ 作 用 于 肝 臟 ） ； （ ） 神 經(jīng) 毒 素 （ neurotoxins） （ 作 用 于 神 經(jīng) 系 統(tǒng) ） ； （ ） 脂 多 糖 （ polysacchrides） 內(nèi) 毒 素 （ 位 于 細(xì) 胞壁 外 層 ） ； （ ） 其 他 毒 素 。 （ ） 肝 毒 素 包 括 ： 微 囊 藻 毒 素 （ microcystin MC） 、 節(jié) 球 藻 毒 素 （ nodularin） 其 中 微 囊 藻 毒 素 是 最 重 要 的 肝 毒 素 ， 它 是

12、 一 種 環(huán) 狀 七 肽 。 一 般 結(jié) 構(gòu) 為 ：（ D-Ala-X-D-MeAsp/D-Asp-Y-Adda-D-Glu-Mdha/Dha） 相 對 分 子 質(zhì) 量 約 為1000， MeAsp為 D-赤 -甲 基 天 冬 氨 酸 ， Adda為 （ 2s， 3s， 8s， 9s） -3氨 基 -9甲 氧 基 -2,6,8-三 甲 基 -10-苯 基 -4,6-二 烯 酸 ， Mdha為 N-甲 基 脫 氫 丙 氨 酸 ， Dha為脫 氫 丙 氨 酸 ， X， Y的 不 同 以 及 Asp和 Dha的 甲 基 化 和 去 甲 基 化 ， 可 以 形 成 多 種微 囊 藻 毒 素 ， 毒 性

13、 較 大 的 是 LR、 RR、 和 YR， 其 中 L、 R、 Y分 別 代 表 Leu、 Arg 和 Tyr， 而 Adda和 Glu對 微 囊 藻 毒 素 的 毒 性 是 必 需 的 。 微 囊 藻 毒 素 主 要 存 在 于 微囊 藻 、 魚 腥 藻 、 顫 藻 和 念 珠 藻 中 。 微 囊 藻 毒 素 微 囊 藻 毒 素 的 中 毒 癥 狀 大 致 可 分 為 急 性 和 慢 性兩 類 ， 此 種 肝 毒 素 具 有 極 高 的 細(xì) 胞 選 擇 性 和 專 一生 物 活 性 ， 其 對 生 物 體 的 主 要 作 用 靶 器 官 是 肝 臟 ，其 在 生 物 機(jī) 體 內(nèi) 所 引 發(fā)

14、 的 許 多 細(xì) 胞 學(xué) 變 化 僅 發(fā) 生于 肝 臟 。 微 囊 藻 毒 素 中 毒 也 可 表 現(xiàn) 為 致 突 變 或 慢性 致 癌 作 用 ， 它 可 以 影 響 癌 基 因 和 抑 癌 基 因 的 表達(dá) 。 節(jié) 球 藻 毒 素 節(jié) 球 藻 毒 素 是 1組 環(huán) 狀 五 肽 ， 一 般 結(jié) 構(gòu) 為 環(huán) （ D-MeAsp/D-Asp-L-Arg-Adda-D-Clu-Mdhb） 其 中 Mdhb為 N-甲 基 脫 氫 -氨 基 丁 酸 ， 相 對 分子 質(zhì) 量 為 824。 主 要 存 在 于 泡 沫 節(jié) 球 藻 中 。 節(jié) 球 藻 毒 素 的 致 毒 機(jī) 理 與 微囊 藻 毒 素 類

15、似 。 （ ） 神 經(jīng) 毒 素 化 學(xué) 成 分 為 生 物 堿 ， 所 以 作 用 時(shí) 間 非 常 快 。 魚 腥 藻 、 微 囊藻 、 束 絲 藻 、 顫 藻 和 束 毛 藻 等 能 產(chǎn) 生 此 類 毒 素 。 已 知 的 神 經(jīng) 毒 素包 括 以 下 幾 種 ： 魚 腥 藻 毒 素 -（ anatoxin-） 和 其 同 系 物 （ homoanatoxin） ； 魚 腥 藻 毒 素 -（ s） （ anatoxin-（ s） ） ； 石 房 蛤 毒 素 （ saxitoxin） ； 新 石 房 蛤 毒 素 （ neosaxitoxin） 。 魚 腥 藻 毒 素 - （ anatoxin-

16、 ） 和 其 同 系 物（ homoanatoxin） ； 魚 腥 藻 毒 素 - 是 1種 低 分 子 質(zhì) 量 的 生 物 堿 ， 相 對 分 子 質(zhì)量 為 165。 主 要 由 魚 腥 藻 產(chǎn) 生 目 前 還 發(fā) 現(xiàn) 顫 藻 、 束 絲 藻 、柱 孢 藻 和 微 囊 藻 可 以 產(chǎn) 生 此 種 毒 素 。 魚 腥 藻 毒 素 - 是 神 經(jīng)遞 質(zhì) 乙 酰 膽 堿 的 類 似 物 ， 它 可 與 乙 酰 膽 堿 受 體 結(jié) 合 ， 但 乙 酰膽 堿 酯 酶 或 真 核 生 物 中 的 任 何 酶 均 不 能 降 解 它 ， 它 與 乙 酰 膽堿 受 體 結(jié) 合 后 可 使 肌 肉 因 過 度

17、 興 奮 而 痙 攣 。 如 果 動(dòng) 物 的 呼 吸系 統(tǒng) 受 到 影 響 ， 動(dòng) 物 會(huì) 因 窒 息 而 死 亡 。 同 系 物（ homoanatoxin） 用 丙 酰 基 替 代 了 魚 腥 藻 毒 素 - 中 C-2上 的乙 酰 基 ,在 顫 藻 (Oscillatoria formosa） 和 （ O.rubscens）中 都 曾 分 離 得 到 這 種 毒 素 ， 此 毒 素 也 為 烈 性 的 后 突 觸 神 經(jīng) 肌肉 阻 斷 因 子 類 毒 素 ， 毒 性 比 魚 腥 藻 毒 素 - 稍 低 。 魚 腥 藻 毒 素 - （ s） 魚 腥 藻 毒 素 -（ s） 是 N-羥 基

18、鳥 嘌 呤 的 單 磷 酸 酯 。 到 目前 為 止 僅 從 北 美 洲 發(fā) 現(xiàn) ， 由 水 華 魚 腥 藻 （ Aph.flosaquae）和 （ A.Lemmermannii） 產(chǎn) 生 。 魚 腥 藻 毒 素 -（ s） 是 一 種乙 酰 膽 堿 酶 的 烈 性 抑 制 劑 可 以 阻 止 乙 酰 膽 堿 酯 酶 對 乙 酰膽 堿 的 降 解 致 使 肌 肉 因 過 度 興 奮 而 痙 攣 。 其 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) 與魚 腥 藻 毒 素 -完 全 不 同 ， 但 二 者 中 毒 癥 狀 很 相 似 ， 魚 腥 藻毒 素 -（ s） 比 魚 腥 藻 毒 素 - 的 致 死 作 用 強(qiáng) 約 10

19、倍 。 石 房 蛤 毒 素 和 新 石 房 蛤 毒 素 屬 麻 痹 性 貝 毒 石 房 蛤 毒 素 和 新 石 房 蛤 毒 素 屬 麻 痹 性 貝 毒 。 麻 痹 性 貝毒 的 化 學(xué) 結(jié) 構(gòu) 和 毒 性 在 赤 潮 藻 類 毒 素 中 已 述 。 在 淡 水 中 PSP主 要 存 在 于 水 華 束 絲 藻 （ Aphanizomenon flosaquae） 、 卷曲 魚 腥 藻 （ Anabaena circinalis） 、 鞘 絲 藻 （ Lyngbya wollei） 等 中 。 它 們 可 以 作 用 于 細(xì) 胞 膜 上 的 鈉 通 道 使 之 關(guān) 閉 ，抑 制 動(dòng) 作 電 位

20、的 產(chǎn) 生 ， 使 乙 酰 膽 堿 不 能 釋 放 ， 從 而 導(dǎo) 致 神 經(jīng)麻 痹 。 （ ） 脂 多 糖 內(nèi) 毒 素 是 藍(lán) 藻 細(xì) 胞 的 組 成 部 分 ， 由 脂 A、 核 心 寡 糖 和 O特 異 多 糖 組 成 。藍(lán) 藻 脂 多 糖 內(nèi) 毒 素 的 脂 A與 格 蘭 氏 陰 性 細(xì) 菌 的 脂 多 糖 不 完 全 相 同 ，種 類 更 多 ， 而 且 往 往 含 有 少 量 的 磷 酸 。 內(nèi) 毒 素 可 激 活 單 核 /巨 噬細(xì) 胞 、 肝 Kupffer細(xì) 胞 、 血 管 內(nèi) 皮 細(xì) 胞 等 ， 并 誘 生 一 些 炎 性 細(xì) 胞因 子 及 氧 自 由 基 等 化 學(xué) 介

21、質(zhì) 的 釋 放 ， 誘 發(fā) 全 身 炎 癥 反 應(yīng) 綜 合 癥（ 包 括 感 染 性 休 克 ） 和 肝 臟 等 組 織 器 官 的 嚴(yán) 重 損 傷 。 目 前 已 從 裂須 藻 、 顫 藻 、 魚 腥 藻 和 微 囊 藻 中 分 離 到 。 1.4 藻 毒 素 的 含 量 標(biāo) 準(zhǔn) 目 前 ， 各 國 一 般 還 沒 有 制 定 強(qiáng) 制 性 的 飲 用 水 中 藻 毒 素含 量 標(biāo) 準(zhǔn) ， 已 有 的 標(biāo) 準(zhǔn) 一 般 也 只 針 對 微 囊 藻 毒 素 - LR 含 量 。 世 界 衛(wèi) 生 組 織 (WHO) 建 議 飲 用 水 中 藻 毒 素 標(biāo) 準(zhǔn) 為 1.0g/ L ； 加 拿 大 健

22、康 組 織 認(rèn) 為 飲 用 水 中 可 接 受 的 藻 毒 素 標(biāo) 準(zhǔn) 為 0.5g/ L 。 我 國 尚 未 制 定 飲 用 水 中 微 囊 藻 毒 素 總 含 量 標(biāo) 準(zhǔn) ， 在 2001 年 6 月 衛(wèi) 生 部頒 布 的 生 活 飲 用 水 衛(wèi) 生 規(guī) 范 中 已 將 微 囊 藻 毒 素 - LR 的 標(biāo) 準(zhǔn) 值 列入 ， 為 0. 001mg/ L 。 國 家 環(huán) 境 保 護(hù) 總 局 頒 布 的 中 華 人 民 共 和 國 國 家 標(biāo) 準(zhǔn) (GB3838-2002) 中 也 在 集 中 式 生 活 飲 用 水 地 表 水 源 地 特 定 項(xiàng) 目 標(biāo) 準(zhǔn) 限 值列 出 微 囊 藻 毒 素

23、 - LR 的 標(biāo) 準(zhǔn) 值 ， 同 樣 為 0. 001mg/ L 。 藻 毒 素 的 檢 測 藻 毒 素 的 檢 測生 物 法 化 學(xué) 法 免 疫 法 生 物 法小 鼠 測 試 法 蛋 白 磷 酸 酶抑 制 試 驗(yàn) 法（ PPIA） 蛋 白 磷 酸 酶競 爭 性 結(jié) 合試 驗(yàn) 法（ PPCBA) PCR法 組 織 培 養(yǎng) 細(xì)胞 毒 性 分 析法 通 常 為 小 鼠 腹 腔 注 射 或 口 腔 灌飼 ， 根 據(jù) 其 急 性 毒 性 篩 選 ， 粗略 判 斷 藻 毒 素 含 量 ， 并 結(jié) 合 毒素 作 用 特 點(diǎn) 區(qū) 分 神 經(jīng) 毒 性 或 肝毒 性 。 該 法 操 作 簡 單 ， 但 專 一

24、性 和 靈 敏 性 相 對 較 差 ，樣 品 需 要 量 大 ， 無 法 精確 定 量 和 堅(jiān) 定 藻 毒 素 結(jié)構(gòu) 。 PPIA法 方 便 快 捷 ， 需 要 樣 品 少 ， 具有 較 好 的 重 復(fù) 性 、 可 靠 性 ， 檢 測 限極 低 ， 便 于 進(jìn) 行 大 批 量 樣 品 檢 測 ，但 只 能 用 于 藻 毒 素 總 量 測 定 ， 無 法鑒 定 毒 素 成 分 和 區(qū) 分 毒 素 同 系 物 。小 鼠 測 試 法 蛋 白 磷 酸 酶 抑制 試 驗(yàn) 法（ PPIA） MC對 蛋 白 磷 酸 酶 PP1和 PP2A具 有 強(qiáng) 烈 的 活性 抑 制 作 用 ， 強(qiáng) 度 與 毒 素 計(jì)

25、量 有 關(guān) ， 呈 典 型的 S型 曲 線 。 采 用 同 位 素 標(biāo) 記 PP A法 和 微量 比 色 PP A法 檢 測 樣 品 存 在 時(shí) PP的 相 對活 力 ， 可 計(jì) 算 其 中 毒 素 的 含 量 ， 無 需 任 何 前處 理 和 濃 縮 處 理 ， 檢 測 限 即 可 分 別 達(dá) 到 0.25和 0.1mgL-1。 蛋 白 磷 酸 酶 競爭 性 結(jié) 合 試 驗(yàn)法 （ PPCBA) PCR法 藻 毒 素 對 PP1 和 PP2A 上 Ser 和 T hr 具 有 高親 和 力 ,采 用 125 標(biāo) 記 MC-YR, 將 之 與 未 標(biāo) 記的 被 測 毒 素 一 起 與 PP2A

26、反 應(yīng) , 競 爭 性 結(jié) 合PP2A 達(dá) 平 衡 后 通 過 凝 膠 過 濾 分 離 PP2A 結(jié)合 相 毒 素 和 未 結(jié) 合 相 毒 素 , 檢 測 MC-YR 與PP2A 結(jié) 合 體 的 放 射 性 , 依 據(jù) 標(biāo) 準(zhǔn) 曲 線 獲 得 被測 毒 素 含 量 。本 法 干 擾 因 素 少 ，檢 測 限 低 至 2.5pg，但 也 只 能 檢 測 毒 素總 量 。 采 用 MC 毒 素 合 成 酶 基 因 Mcy 基 因 , 進(jìn) 行 產(chǎn) 藻 毒 素 藻 株 和 非 產(chǎn) 毒株 的 鑒 定 、 篩 選 , 凡 有 產(chǎn) 毒 能 力 的 藻 細(xì)胞 均 可 被 檢 出 。該 法 檢 測 下 限 低

27、, 靈 敏 度 高 , 方 便 快 捷 , 可 檢 測 干 藻 粉 、實(shí) 驗(yàn) 室 培 養(yǎng) 物 、 無 前 處 理 的自 然 水 樣 等 , 但 不 能 定 量 和無 法 檢 測 溶 解 的 MC。本 法 可 從 神 經(jīng) 毒 性 較 強(qiáng)的 含 藻 毒 素 目 標(biāo) 物 中 檢出 微 量 MC 的 存 在 , 但試 驗(yàn) 工 作 量 較 大 。組 織 培 養(yǎng) 細(xì)胞 毒 性 分 析法 在 肝 細(xì) 胞 懸 浮 培 養(yǎng) 液 中 加 入 MC, 據(jù) 其 導(dǎo) 致 細(xì) 胞 凋 亡 的 程 度 區(qū) 分產(chǎn) 毒 株 、 檢 測 MC 含 量 、 評 價(jià)MC 毒 性 , 通 過 把 握 凋 亡 中 肝 細(xì)胞 裂 解 程

28、度 可 進(jìn) 一 步 提 高 試 驗(yàn)靈 敏 度 。 化 學(xué) 法氣 象 色 譜(GC) 薄 層 色 譜（ TLC) 高 效 液 相 色譜 （ HPLC) 質(zhì) 譜 分 析（ MS） 毛 細(xì) 管 電 泳法 （ CE） 化 學(xué) 法 可 實(shí) 現(xiàn)生 物 法 通 常 無 法 實(shí)現(xiàn) 的 對 藻 毒 素 的 精確 定 量 和 構(gòu) 型 分 析以 及 同 分 異 構(gòu) 體 鑒別 。 是 最 簡 單 的 定 性 測 定 方 法 之 一 ， 一 般 用Kieselgel60 F254（ 0.2mm） 薄 層 板 ， 展開 容 積 系 列 有 CHCL3： MeOH:H2O(26：15： 3或 者 13:7:2） ， Rf值

29、 為 0.33。EtOAC： 2PrOH： H2O(8： 4： 3或4:3:7） 。 利 用 正 相 或 反 相 硅 膠 制 作 的 薄 層板 可 提 高 分 離 效 果 。薄 層 色 譜 (TLC) 高 效 液 相 色 譜(HPLC)是 最 常 用 的 的 檢 測 方 法 ， 通 常 先 以 反 向或 正 向 色 譜 柱 分 離 純 化 藻 毒 素 ， 再 采 用238mm紫 外 光 或 熒 光 檢 測 ， 以 標(biāo) 準(zhǔn) 毒素 為 基 準(zhǔn) ， 既 可 以 精 確 定 量 檢 測 藻 毒 素 ，也 可 用 于 藻 毒 素 異 構(gòu) 體 鑒 定 。 HPLC檢測 靈 敏 度 高 ， 重 現(xiàn) 性 好

30、， 但 需 要 標(biāo) 準(zhǔn) 毒素 ， 試 驗(yàn) HPLC檢 測 靈 敏 度 高 ，重 現(xiàn) 性 好 ， 但 需 要 標(biāo) 準(zhǔn)毒 素 ， 實(shí) 驗(yàn) 成 本 高 ， 實(shí)驗(yàn) 時(shí) 間 長 ， 且 對 檢 測 儀器 精 密 度 依 賴 程 度 高 。 質(zhì) 譜 分 析（ MS） 實(shí) 驗(yàn) 成 本 較 高 , 但 靈 敏 度 高 。 液 、 質(zhì) 聯(lián) 用( LC/ MS) 快 速 而 精 確 , 即 使 沒 有 標(biāo) 準(zhǔn) 毒 素 , 在 已 知 毒 素 相 對 分 子 質(zhì) 量 情 況 下 也 可 定 性 和定 量 檢 測 。 微 孔 反 相 液 質(zhì) 聯(lián) 用 法 檢 測 毒 素 達(dá)到 pg 級 , 可 用 于 分 析 有 機(jī)

31、大 分 子 結(jié) 構(gòu) 及 其相 對 分 子 質(zhì) 量 。 原 子 轟 擊 質(zhì) 譜 分 析 法 (FABMS) 和 液 相 次 級 離 子 質(zhì) 譜 ( LSIMS) 可 快 速 有 效地 確 定 毒 素 相 對 分 子 質(zhì) 量 。毛 細(xì) 管 電 泳法 （ CE） 利 用 其 柱 上 富 集 功 能 , 所 需 樣 品 量 少 , 采用 激 光 誘 導(dǎo) 的 熒 光 檢 測 器 提 高 檢 測 靈 敏 度 可避 免 放 射 性 物 質(zhì) , 靈 敏 度 高 , 無 需 添 加 劑 來 提高 分 辨 率 ,分 析 自 動(dòng) 化 、 速 度 快 , 可 快 速 達(dá) 到分 離 和 檢 測 目 的 。 免 疫 分

32、析 法n 免 疫 分 析 法 的 原 理 ： 基 于 抗 體 與 毒 素 之 間 的特 異 性 反 應(yīng) 。 免 疫 法放 射 免 疫 法（ RIA) 間 接 競 爭 法ELISA(idc-ELISA) 直 接 競 爭 法（ dc-ELISA) 抗 ID抗 體 ELISA(Anti-ID Ab-based ELISA) 夾 心 免 疫 法（ Sandwich IA）利 用 放 射 免 疫 法 檢 測 MCYST，線 性 范 圍 為20500ng/ml，最 低 檢 測 限 為1.2ng 用 MCYST毒 素或 藻 類 提 取 物直 接 包 被 在 酶標(biāo) 板 上 ， 用 酶標(biāo) 羊 抗 兔 來 檢測

33、免 疫 反 應(yīng) 后結(jié) 合 在 板 上 的MCYSH抗 體 。 將 抗 體 包 被 在板 孔 上 ， 毒 素和 酶 標(biāo) 毒 素 混合 與 抗 體 發(fā) 生競 爭 免 疫 反 應(yīng) ，檢 測 MCYST線性 范 圍0.510ng/ml，最 低 檢 出 限 為0.2ng/ml。 需 從 不 同 的 小鼠 中 （ pAb2/m，pAb3/r） 制 備抗 體 ， 檢 測MCYST-LR時(shí) ，-RR， -YR等 的交 叉 反 應(yīng) 濃 度在0.192.06ng/ml之 間 。 常 用 于 檢 測 大分 子 化 合 物 ，檢 測 MCYSTs時(shí) ， 濃 度 線 性范 圍 為2100pg/ml。 方 法 靈 敏 、

34、 特 異 ，但 是 由 于 放 射 性危 害 ， 只 能 在 實(shí)驗(yàn) 室 使 用 而 不 適合 現(xiàn) 場 檢 測 需 要 樣 品 少 , 前 處 理 簡 單 , 專 一 性 強(qiáng) , 靈 敏 度 高 , 可 直 接 用 于 天 然 水 體 等 現(xiàn)場 分 析 、 大 批 量 樣 品 的 處 理 和 篩 檢以 及 各 種 不 同 藻 毒 素 同 系 物 的 檢 測 , 但 其 對 多 種 同 系 物 的 識 別 需 要 廣 譜抗 體 。 1.6 藻 毒 素 的 去 除1.6.1 以 物 理 方 法 為 主 的 降 解 途 徑 1.6.1.1 過 濾 和 沉 淀 1.6.1.2 活 性 炭 吸 附 1.6

35、.1.3 膜 濾1.6.2 以 化 學(xué) 方 法 為 主 的 降 解 途 徑 1.6.2.1 氯 化 1.6.2.2 臭 氧 消 化 1.6.2.3 光 催 化 1.6.2.4 化 學(xué) 試 劑 氧 化 1.6.3 以 生 物 方 法 為 主 的 降 解 途 徑 1.6.3.1 生 物 降 解 1.6.3.2 人 工 濕 地 1.6.1.1 過 濾 和 沉 淀 常 規(guī) 水 處 理 工 藝 中 的 濾 料 對 溶 解 的 藻 毒 素 去 除 效 果 不 佳 ,但 對 包容 于 藻 細(xì) 胞 中 還 未 釋 放 的 毒 素 則 有 一 定 去 除 效 果 。 Morris R J等 使 用表 面 有 細(xì)

36、 小 紋 理 的 高 粘 度 的 黏 土 礦 石 如 高 嶺 石 和 蒙 脫 石 等 來 過 濾 藻 毒 素 ,粒徑 2 m的 礦 石 去 除 率 能 超 過 81%,而 粒 徑 0.1 m的 礦 石 去 除 率 只 有 27%左 右使 用 表 面 較 為 粗 糙 的 粉 末 狀 物 質(zhì) 做 濾 料 應(yīng) 該 對 藻 毒 素 的 去 除 都 有 一定 的 效 果 ,同 時(shí) 去 除 率 也 與 濾 料 的 粒 徑 大 小 有 關(guān) 。1.6.1.2 活 性 炭 吸 附 水 處 理 工 藝 中 最 常 用 的 活 性 炭 濾 料 為 顆 粒 狀 活 性 炭 (Granular activated ca

37、rbon ,GAC)和 粉 末 狀 活 性 炭 (Powdered activated carbon ,PAC)。 活 性 炭 和 傳 統(tǒng) 水 處 理 工 藝 結(jié) 合 使 用 對 藻 毒 素 的 去 除 率 超 過80%,但 藻 毒 素 含 量 到 0.1 0.5 g/L時(shí) ,活 性 炭 很 難 繼 續(xù) 去 除 ,而 且 大 量 活 性 炭的 使 用 會(huì) 造 成 水 處 理 成 本 的 提 高 。 將 用 過 的 GAC高 溫 高 壓 滅 菌 ,處 理 效 果 將 有降 低 ,原 因 可 能 是 破 壞 了 其 中 有 生 物 活 性 的 膜 。 1.6.1.3 膜 濾 對 藻 毒 素 處 理

38、 有 良 好 效 果 的 是 超 濾 、 反 滲 透 和 鈉 濾 。 超 濾 對 藻 毒素 的 去 除 效 果 可 達(dá) 98% ,反 滲 透 能 達(dá) 到 99.6% ,鈉 濾 膜 可 完 全 截 留 水 中的 藻 毒 素 。 但 技 術(shù) 的 成 本 將 非 常 高 ,所 以 目 前 只 有 少 數(shù) 發(fā) 達(dá) 國 家 進(jìn) 行 小 范 圍的 應(yīng) 用 。 1.6.2.1 氯 化 一 般 認(rèn) 為 屬 于 傳 統(tǒng) 水 處 理 工 藝 的 氯 化 對 藻 毒 素 的 去 除 基 本 沒 有作 用 ,但 Nicholson等 發(fā) 現(xiàn) 在 pH 8的 水 樣 中 通 氯 30min ,殘 余 氯 濃 度 不 小

39、0.5mg/L時(shí) ,藻 毒 素 濃 度 有 明 顯 降 低 ,足 夠 量 的 次 氯 酸 鈉 在 酸 性 及 中 性 條 件 下 也 有 明 顯 的 降 解 作 用 ,而 使 用 氯 胺 類 化 合 物 則 沒 有 這 種 效 果 加 拿 大 某 水 處理 廠 的 實(shí) 驗(yàn) 也 表 明 對 微 囊 藻 毒 素 -LR進(jìn) 行 氯 化 作 用 ,能 達(dá) 到 82%的 處 理效 果 。 1.6.2.2 臭 氧 消 化 臭 氧 氧 化 技 術(shù) 被 認(rèn) 為 是 21世 紀(jì) 最 有 前 途 的 水 處 理 技 術(shù) 之 一 ， 由于 臭 氧 具 有 強(qiáng) 氧 化 性 ， 目 前 已 被 廣 泛 應(yīng) 用 在 氧

40、化 助 凝 、 除 嗅 、 去 除 微量 有 機(jī) 污 染 物 、 藻 毒 素 等 方 面 ， 并 取 得 了 較 好 的 效 果 。 朱 光 燦 和 何 呂錫 武 等 研 究 了 紫 外 -微 臭 氧 工 藝 降 解 微 囊 藻 毒 素 （ MCs） 的 動(dòng) 力 學(xué) 過 程 與 特性 結(jié) 果 表 明 ： MC-RR， MC-YR和 MC-LR三 種 MC在 紫 外 -微 臭 氧 反 應(yīng) 器 中 的 降 解過 程 為 一 級 動(dòng) 力 學(xué) 反 應(yīng) ， 半 降 解 時(shí) 間 分 別 為 74.5， 32.2和 24.2min。 Rositano J 等 在 一 定 的 溶 解 有 機(jī) 碳 （ diss

41、olved organic carbon , DOC） 、 NOM、 pH 下 ,對 微 囊 藻 毒 素 - LR濃 度 為 20 g L-1 的 水 樣 通 臭 氧 5min ,發(fā) 現(xiàn) 保 持 殘 余臭 氧 濃 度 在 0. 06mg L-1 以 上 就 檢 測 不 到 剩 余 藻 毒 素 的 存 在 。 但 臭 氧 氧 化過 程 也 有 一 定 的 缺 陷 ， 主 要 表 現(xiàn) 在 有 機(jī) 物 礦 化 度 較 低 、 生 成 的 小 分 子 有 機(jī) 物 可 同 化 有 機(jī) 碳 類 成 為 醛 類 物 質(zhì) ； 在 溴 離 子 存 在 時(shí) ， 臭 氧 可 氧 化Br-為 溴 化 有 機(jī) 副 產(chǎn)

42、物 ， 其 中 的 溴 酸 鹽 是 基 因 毒 性 致 癌 誘 變 物 。 1.6.2.3 光 催 化 Martin Welker 等 發(fā) 現(xiàn) 在 腐 殖 質(zhì) 存 在 的 條 件 下 ,經(jīng) 過 8h 自 然 光 照 射 ,微囊 藻 毒 素 - RR、 YR 和 LR 分 別 減 少 到 原 有 含 量 的 44 5 %、 53 3 %和 55 4 %。 本 方 法 的 優(yōu) 越 性 在 于 腐 殖 質(zhì) 存 在 于 絕 大 多 數(shù) 自 然 環(huán) 境 中 ,成 本 極 低 。目 前 最 普 遍 的 研 究 是 用 TiO2 或 TiO2/ H2O2 作 為 催 化 劑 , 在 TiO2 作 催化 劑

43、的 條 件 下 藻 毒 素 能 達(dá) 到 良 好 的 去 除 效 果 ,而 一 定 量 H2O2 的 存 在 可以 顯 著 加 強(qiáng) 催 化 作 用 ,Benjamin J P 等 經(jīng) 實(shí) 驗(yàn) 認(rèn) 為 H 2O2 的 最 佳 用 量 在0.005% 0.1%間 ,同 時(shí) 降 解 副 產(chǎn) 物 經(jīng) 鹽 水 蝦 (Artemia salina) 生 物 測 試 無 明顯 毒 。 ShephardS 等 已 研 制 出 實(shí) 驗(yàn) 室 階 段 的 TiO2 固 定 光 催 化 反 應(yīng) 器 ,含 藻 毒素 的 水 樣 垂 直 流 過 可 得 滿 意 效 果 。 H2O2 本 身 也 能 降 解 藻 毒 素 ,但

44、 單 獨(dú) 使用 降 解 率 不 高 。 1.6.2.4 化 學(xué) 試 劑 氧 化 普 通 氧 化 劑 對 藻 毒 素 的 處 理 效 果 不 佳 ,但 Xing H等 發(fā) 現(xiàn) 高 鐵 酸 鹽 能 有效 去 除 微 囊 藻 毒 素 - LR , 且 氧 化 產(chǎn) 物 Fe(OH)3 能 同 時(shí) 絮 凝 有 機(jī) 物 達(dá) 到 減 少TOC 的 目 的 ,在 此 處 理 過 程 后 加 上 光 催 化 氧 化 的 步 驟 則 去 除 效 果 更 佳 。Cornish B J 等 利 用 Fenton 試 劑 (5mM 的 H2O2 和 0. 5 mM 的 Fe2+ 共 同 作 用 ) 降 解 微 囊 藻

45、毒 素 - LR ,結(jié) 果 顯 示 在 30min 后 就 檢 測 不 到 藻 毒 素 的 存 在 ,他 們 認(rèn)為 此 方 法 的 效 果 至 少 與 TiO 2 催 化 光 降 解 等 同 。 若 用 等 濃 度 的 Fe3+ 代 替 Fe2+ ,亦 有 降 解 效 果 ,只 是 速 度 較 慢 。 1.6.3.1 生 物 降 解 藻 毒 素 會(huì) 被 自 然 水 體 中 的 微 生 物 降 解 ,但 過 程 比 較 緩 慢 。 Cousins I T 等 從 發(fā) 生 過 水 華 的 水 體 中 采 集 水 樣 和 底 泥 樣 并 混 合 ,在 好 氧 條 件 下 降 解 10 g/ L的微

46、囊 藻 毒 素 - LR ,7d 后 在 HPLC 上 檢 測 不 到 藻 毒 素 的 存 在 。 同 時(shí) 實(shí) 驗(yàn) 發(fā) 現(xiàn) 生 物 降解 的 最 初 作 用 部 位 在 藻 毒 素 活 性 表 達(dá) 所 必 須 的 部 分 ,故 能 明 顯 消 除 藻 毒 素 的 毒 性 ,但 生 物 作 用 只 能 達(dá) 到 9 %的 完 全 礦 化 ,微 囊 藻 毒 素 - LR 多 數(shù) 轉(zhuǎn) 化 為 毒 性 較 小 的 中 間產(chǎn) 物 。 ParkH D 等 從 一 富 營 養(yǎng) 化 嚴(yán) 重 的 湖 泊 中 分 離 出 Y2 細(xì) 菌 ( S phi ngomonas 的 一 種 或 類 似 它 的 一 未 知 菌

47、 ) ,它 對 微 囊 藻 毒 素 - RR 和 LR 的 最 大 降 解 速 率 分 別 為每 天 13和 5. 4mg/ L 。 呂 錫 武 等 采 用 好 氧 和 厭 氧 兩 種 微 型 序 批 式 反 應(yīng) 器 進(jìn) 行 藻 毒素 的 降 解 途 徑 的 研 究 ,經(jīng) 24h 處 理 后 ,好 氧 反 應(yīng) 器 堆 總 藻 毒 素 去 除 率 分 別 為 RR92. 7 %、 YR90. 6 %、 LR93. 6 %, 同 樣 條 件 下 厭 氧 反 應(yīng) 器 為 RR5. 2 %、 YR2. 4 %、 LR14. 6 %。 而 對 好 氧 反 應(yīng) 器 的 微 生 物 鏡 檢 顯 示 ,樣 品

48、 中 有 大 量 草 履 蟲 吞 噬 藍(lán) 藻 ,且 有 共 生細(xì) 菌 存 在 。 1.6.3.2 人 工 濕 地 人 工 濕 地 通 過 人 工 構(gòu) 筑 的 類 自 然 濕 地 系 統(tǒng) 中 的 基 質(zhì) 、 植 物 、 微 生物 ,經(jīng) 物 理 、 化 學(xué) 、 生 物 學(xué) 過 程 協(xié) 同 作 用 凈 化 污 水 。 吳 振 斌 等 人 建 立 上行 流 和 下 行 流 的 人 工 濕 地 ,利 用 兩 套 不 同 的 植 物 帶 作 為 兩 種 系 統(tǒng) ,對 藻 毒 素 的去 除 率 分 別 為 68.5%和 34.6% ,其 中 對 微 囊 藻 毒 素 -YR 的 去 除 效 果 最 好 。 1

49、.7研 究 展 望 目 前 對 藻 毒 素 還 沒 有 標(biāo) 準(zhǔn) 檢 測 方 法 ,不 同 研 究 者 采 用 同 一 種 方 法 (如 HPLC) 的分 析 條 件 也 不 盡 相 同 ,應(yīng) 建 立 完 善 的 藻 毒 素 洗 脫 、 富 集 、 純 化 方 法 以 及 高 效 、靈 敏 的 藻 毒 素 檢 測 方 法 。 進(jìn) 行 傳 統(tǒng) 制 水 工 藝 的 各 凈 水 單 元 對 藻 細(xì) 胞 內(nèi) 、 外 藻 毒 素 去 除 的 特 性 研 究 ,了 解藻 毒 素 在 工 藝 中 的 變 遷 規(guī) 律 及 機(jī) 理 ,指 導(dǎo) 水 廠 在 水 華 暴 發(fā) 期 間 采 取 強(qiáng) 化 工 藝或 應(yīng) 急 措

50、 施 。 進(jìn) 行 溶 藻 細(xì) 菌 、 食 藻 微 型 動(dòng) 物 、 藍(lán) 藻 水 華 、 浮 游 植 物 、 魚 類 之 間 的 食 物 鏈 關(guān)系 研 究 ,建 立 有 毒 藍(lán) 藻 及 藻 毒 素 的 生 物 控 制 方 法 ,研 究 生 物 預(yù) 處 理 工 藝 對 藍(lán) 藻及 藻 毒 素 的 降 解 規(guī) 律 與 機(jī) 理 。 進(jìn) 行 藻 毒 素 在 飲 用 水 深 度 處 理 工 藝 (如 光 催 化 氧 化 、 紫 外 臭 氧 氧 化 、 化 學(xué) 藥劑 氧 化 、 膜 濾 、 生 物 活 性 炭 等 ) 中 的 去 除 規(guī) 律 及 機(jī) 理 研 究 ,為 水 廠 采 用 度 凈 水 工 藝 或 居

51、民 選 擇 家 庭 凈 水 技 術(shù) 提 供 理 論 指 導(dǎo) 。 進(jìn) 行 藻 毒 素 及 其 降 解 產(chǎn) 物 在 生 化 、 物 化 凈 水 工 藝 中 的 結(jié) 構(gòu) 變 化 及 毒 性 學(xué) 研 究 ,了 解 其 脫 毒 途 徑 ,指 導(dǎo) 水 廠 安 全 供 水 。 參 考 文 獻(xiàn) ：（ 1） 嚴(yán) 敏 、 陳 紅 英 、 呂 錫 武 .去 除 藻 毒 素 的 水 處 理 方 法 .浙 江 工 業(yè) 大 學(xué) 學(xué) 報(bào) ， 2005，33（ 6） ： 652-656.（ 2） 朱 光 燦 、 呂 錫 武 .去 除 藻 毒 素 的 水 處 理 技 術(shù) 研 究 進(jìn) 展 .中 國 給 水 排 水 ， 2003，

52、19（ 8） ： 36-39.（ 3） 鄧 方 、 萬 新 軍 、 王 小 東 .富 營 養(yǎng) 化 水 體 中 微 囊 藻 毒 素 的 檢 測 方 法 研 究 進(jìn) 展 .安徽 農(nóng) 學(xué) 通 報(bào) ， 2013,19（ 16） ： 19-21.（ 4） 楊 光 俊 ， 鄭 正 ， 王 燦 ， 倪 利 曉 ， 周 濤 .藻 毒 素 的 性 質(zhì) 及 其 處 理 研 究 進(jìn) 展 .南 京大 學(xué) 污 染 控 制 欲 資 源 化 研 究 國 家 重 點(diǎn) 實(shí) 驗(yàn) 室 ， 環(huán) 境 科 學(xué) 與 技 術(shù) ， 2004， 7（ 24） ： 101-104.（ 5） 程 斌 、 浦 躍 樸 ， 尹 立 紅 .藻 毒 素 的 檢 測 與 生 物 學(xué) 效 應(yīng) 評 價(jià) 的 研 究 進(jìn) 展 ， 東 南大 學(xué) 學(xué) 報(bào) （ 醫(yī) 學(xué) 版 ） ， 2004,23（ 1） ： 57-61.（ 6） 衛(wèi) 瑋 、 肖 雯 ， 藻 毒 素 的 類 型 、 危 害 和 防 治 ， 生 物 學(xué) 通 報(bào) ， 2004,39（ 8） ： 21-23.（ 7） 趙 曉 聯(lián) ， 孫 秀 蘭 ， 湯 堅(jiān) ， 藻 毒 素 的 危 害 與 分 析 方 法 進(jìn) 展 ， 食 品 科 學(xué) ，2005,26（ 3） ： 257-261.