《生活饮用水卫生标准》GB5749- 项目解读微囊藻毒素(1)
1 概述
微囊藻毒素
藻毒素主要的结构特征为N-甲基脱氢丙氨酸及两个L-氮基酸残基x和Z,根据1988年制定的微囊藻毒素(Microcystins或MCYST)命名法规定．x,Z二残基的不同组合由代表氨基酸的字母后缀区分。常见的有LR，RR，YR三种毒素,L，R,Y分别代表亮氨酸，精氨酸，酪氨酸。微囊藻毒素的一般结构为环(D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-异天冬氨酸-L-Z—Adda-D-异谷氨酸-N-甲基脱氢丙氨酸)，其中Adda(3氨基9-甲氨基2，6，8-三甲基10-苯基-4，6-二烯酸)是微囊藻毒素生物活性表达所必须的。已证实微囊藻毒素是一种肝毒素，能抑制蛋白质磷酸酯酶，从而帮助解除对细胞增殖的正常的制动作用，促进肿瘤的发育。微囊藻毒素虽然主要存在于藻细胞中．但研究表明藻细胞死亡解体后·不断有藻毒素释放到水体，对人类的饮用水源造成危害，已证明某些地区的肝癌高发率与饮用水源中的水华大量发生有关。微囊藻毒素是一类具生物活性的单环七肽，这类毒素主要由淡水藻类铜绿微囊藻(Microcystins aeruginosa)产生，此外其他种类的微囊藻，如绿色微囊藻(M．viridis)、惠氏微囊藻(M．wesenbergii)以及鱼腥藻(Anabaena)、念珠藻(Nostoc)、颤藻(Oscillatoria)的一些种或株系也能产生这类毒素。目前所检测到的微囊藻毒素异构体已超过50多种。
微囊藻毒素有不同的脂多糖和极性．毒性也不同，微囊藻毒素-LR是最早被阐明化学结构的藻毒素．在对藻毒素的研究中也多以它作为研究对象。它是一个环状的7肽分子，分子量约为1000道尔顿，许多国家出现的由藻毒素引发的事件大都
与微囊藻毒素-LR有关。
2 分析方法
测量水体中微囊藻毒素的总量(包括所有种类，而非仅仅微囊藻毒素-LR)是很重要的。
酶联免疫法(ELISA)是一种灵敏度很高适合微囊藻毒素的检测方法。
小鼠生物测试是一种重要的微囊藻毒素的检测方法．它可在几个小时内检测出样品的潜在毒性，并且区分开肝毒素和神经毒素。这个鉴定决定了致鼠死亡毒素最小用量，不足之处在于它不适合测定低浓度的藻毒素；特别是在饮用水中，它没有表明毒素类别。因为某些蓝藻(cyanobacteria)可同时产生微囊藻毒素和类毒素(anatoxin)·类毒素可以在几分钟内杀死小鼠，而微囊藻毒素要在1个小时内杀死动物，该方法无法区分。
蛋白磷酸酶生物检测法是另一种水样中MCYST-LR的定量方法。水样不必处理就可以检测到毫微克水平的微囊藻毒素，是一种很快的方法，许多样本可在几小时内定量。但是，它并非只针对微囊藻毒素，它也显示了其它阻止蛋白磷酸酶作用的物质。
高效液相色谱法和液质联用法是目前定性和定量测定微囊藻毒素最好的方法。
测定MCYST一般采用反相高效液相色谱法。这是基于溶质、极性流动相和非极性固定相表面间的疏水效应建立的一种色谱模式。采用C18反相硅胶柱和紫外检测器，其柱效高、分离度好、保留机制清楚，广泛用于分离、分析和纯化；通过紫外光谱条件下的吸光度与标准品出峰相对比．可同时定性、定量测定MCYST—LR(分子量为994)．MCYST—YR(分子量为1044)，MCYST-RR(分子量
为1009)等。最低检测质量浓度为O．01μg／L。
液质联用法可分别检测到含量为37ng/L、42ng/L和23ng/L的MCYST-LR、MCYST-YR、MCYST-RR．由于它高度的选择性，无须清洗步骤．操作简单。
方法依据：卫生部《生活饮用水卫生规范》
3环境水平和人体摄入途径
人体暴露的途径主要是饮用。从湖水、河水中人体暴露是很少的；因为MCYST—LR不能穿过表面的细胞膜．因此通过这个途径接触的机会很小。有些人通过消费含有海藻的食物会接触到微囊藻毒素；在淋浴时吸入McYST LR(使人体接触)的可能性也很小；另外，MCYST—LR是水溶性和非挥发性的，因此它不能被啼吸入和吸收；除非在以空气中以水溶胶形式存在。
加拿大艾伯特的湖水中MCYST-LR的水平在4～605μg/g干重．有时高达150Oμg/g干重。1990到1992年在艾伯特的19个湖中．从380个水华样品中70%多都检出了微囊藻毒素，而日本的水华样品中(1989～1991)MCYST-LR的含量为27～622μg/g干重，MCYST-RR和MCYST-YR含量为11～979μg/g干重和9～356μg/g干重。微囊藻毒素
总量的最高水平超过了1723μg/g干重。
对于艾伯特的供水来说．原水中微囊藻毒素的含量为0.15～4.3μg/L．在11.5小时内最大变化率为59％。而处理后水变化率不超过10%。超过5个星期的观察，确证了上述变化的可信性。
1993年夏天，以加拿大的Manitona曾有水华发生的Shoal湖水为水源水，处理后供水中检出了MCYST—LR(含量超过了O.5μg/L)。同样在1995年．对Manitona西南部160个地表水进行了藻类的研究．原水中藻毒素的含量超过
0.1μg/L，处理后的饮用水中也有藻毒素，从城市供水系统和家庭蓄水中提取的样品中有68／含有藻毒素。那些常规的净化系统只能去除部分藻毒素，处理前原水中藻毒素的浓度<0．1～1.0μg/L，处理后水中藻毒素的浓度<0．1-0.6μg／L。
上海医科大学现上海复旦大学公共卫生学院测定的水源及自来水中MCYST-LR数据见表1。
表1 我国部分地区水样中微囊藻毒素McYsT—LR的检出情况
《生活饮用水卫生标准》GB5749- 项目解读微囊藻毒素(2)
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表格:略
根据以上数据，经过良好处理后的水中所有微囊藻毒素的总量会不超过1μg/L.
4 实验动物及人体动力学特征和代谢
最大的接触途径就是从口腔摄入，未做口服微囊藻毒素后药物动力学的研究。大鼠和小鼠静脉或腹膜注射带放射性标记的藻毒素后，微囊藻毒素通过胆汁在肠和肝中传递，大约70%会滞留于肝中，肾和肠中的MCYST-LR的含量也会急增。经静脉注射后，MCYST-LR在血浆中的半衰期，α射线为O．8min，β射线为6．9min。但是肝中有放射性标记3H MCYST-LR的浓度经过6d观察后仍无变化。MCYST-LR很快就会被排泄掉，有75％在12h内排泄掉；余下24％在6天后排泄掉，有9％通过尿排出．15％通过粪便排出。
MCYST-LR不易穿透细胞膜，不会进入组织。它经多种有机离子传送系统穿过回肠，大部分进入肝细胞，在那里它与40000道尔顿分子量的蛋白质共价结合。肝在解毒微囊藻毒素中发挥了重要作用，排泄产物常在尿和肝胞质部分发现。
这些产物结构待定，微囊藻毒素一LR的解毒产物更易溶于水。
5 动物实验
急性暴露据报道动物摄入含大量蓝藻(cyanobacterial)细胞(>106／ml)的水时会有致命危险。
McYST-LR毒性极强，小鼠的腹膜注射LD50量为25-150μg／kg体重。小鼠口腔摄人LD50量为5000μg／kg体重(平均)。大鼠更高剂量的腹膜注射几种常见微囊藻毒素(MCYST-LA、-YR和-YM)的LD50量是相似的，而MCYST-RR是它们的10倍。
微囊藻毒素主要是肝毒素。经过静脉注射或腹膜注射急性接触微囊藻毒素后，会产生严重的肝损害，主要有肝细胞的组织分裂，窦状结构损伤，肝重增加导致肝内出血，休克，心脏功能衰竭，最后死亡。其它器官如肾、肺也有影响。对肠的损害是运输微囊藻毒素导致的，它与肝细胞的损害相似。
短期暴露小鼠(雌、雄各15只)口服MCYST-LR，剂量为0，40,200和1000μg ／kg体重／d共13周。最低剂量组无变化。200μg／kg体重／d组雌、雄小鼠出现轻度肝病理变化。最高剂量组，所有雄鼠和大多数雌鼠出现肝变化包括慢性炎症、肝细胞退化和出血沉淀物。雄性小鼠在两个最高剂量组，会有免疫血清转氨酶明显增加，免疫血清谷氨酰转移酶明显减少，全部血清蛋白和血清白蛋白都有很小却很明显的减少。雌性小鼠在最高剂量组也有转氨酶变化。最高剂量组的雄鼠和雌鼠与对照组小鼠比较摄食量增加了14％和20％，但体重有7%降低。MCYST—LR的NAOEL量为40μg／kg体重/d。
在另外研究中，将铜绿微囊藻提取物加入猪(每组5只)的饮用水中，剂量为280、800和1310μg／kg体重，观察44d，提取物中含有至少7种藻毒素异构体，
其中确定的毒素以MCYST-YR为主要成分。280μg／kg体重组无异常变化，而其它药剂组都发现猪的肝受到损害。猪在最低剂量组的剂量与LOAEL的量相近即为280>g／kg体重／d。
长期接触小鼠通过饮用水口服铜绿微囊藻提取物5个浓度(相当于750—12000μg／kg体重/d的MCYST—YM)一年。在较高剂量组，死亡率增加，支气管肺炎的发病率增加．也观察到慢性肝损害，没有肝癌发生．但作者认为有一些促进癌细胞生长的证据。这项研究未建立确定的NOAEL值。
生殖毒性为了研究MCYST—LR对胚胎的影响及对小鼠本身致命的伤害，对四组26只雌性小鼠进行口服研究。从怀孕的第6至15天进行每天一次的喂养，剂量为0、200、600、2000 g体重。记录临床表现、体重和食物摄入量，怀孕到第天-雌小鼠被解剖研究，发现胎儿已出现不正常。2000μg体重处理组．小鼠母体表现182000 g／kg 出毒性和致命作用，26只中有9只死亡或是过早衰老死亡：经解剖这些小鼠肝大部分异常·有证据证明胎儿死亡，畸形或生长迟缓。由实验结果可知NOAEL的量为600>g／kg体重，／d。
致突变性和相应终点从微囊藻毒素提纯的毒素，在无S9酶活化作用，沙门氏菌Ames实验(TA98，TAl00和TAl02菌株)中，没有观察到致突变影响。在枯草芽孢杆菌多基因孢子化实验中所采用的168和hcr-9菌株致突变性为阴性。相反·对人体采用这种毒素随剂量增加染色体断裂增加。
致癌性在研究中发现微囊藻素有促进肿瘤发展的作用。在一个分为两个阶段的小鼠皮肤致癌实验中．先将二甲苯蒽(DMBA)(500μg)给6组(每组20只)3个月
大的Swiss雌性小鼠中的4组施用。一周后，这些经过DMBA处理的小鼠做不同实验·第一组饮用水，第二组饮用含有微囊藻提取物的水，第三组在身体表面涂巴豆油并且饮用水，第四组巴豆油加上微囊藻提取物直接食用。未经DMBA处理的两组小鼠．一组只饮用水，另一组饮用含微囊藻提取物的水。52d以后，在DMBA处理的小鼠中饮用含微囊藻提取物水的发现皮肤癌细胞，并且多于其它组。因此推断饮用含微囊藻素的水起到促进癌细胞形成的作用，但是其作用机理并不清楚。对于DMBA处理组小鼠．只饮水的组癌细胞的重量略低于那些只接受巴豆油加饮水的组；这点作者也无法解释。在体内、体外实验中，发现MCYST—LR是真核蛋白质丝氨酸/苏氨酸磷酸酶和2A的强效抑制剂，所以它被认为是非佛波酯(non-phorbol ester Or TPA)类的肿瘤促进剂。
6对人体的影响
100多年来．蓝绿藻在世界各地的河流、湖泊、池塘和水库中存在并引起人畜中毒。许多国家发生过有关微囊藻和项圈藻污染娱乐用水中而引起人类疾病的事件，加拿大Saskatchewan发生过症状包括胃部绞痛、恶心、腹泻、发热、头痛、肌肉和关节疼痛以及虚弱的中毒事件。其它国家也报道过类似的皮肤、眼睛和咽喉部刺激症状。报道过的急性病例较少，但由于该中毒难以诊断，因此实际的中毒远比报道的病例普遍。
加拿大10个儿童在覆盖着项圈藻的河中游泳后发生腹泻，在其中一个孩子的粪便中检出MCYST—LR。英国lO个18岁的新兵在发生铜绿微囊藻水华的水库操练而发生腹痛、恶心、呕吐、咽干、口腔疱疹和头痛．血生化检验显示肝脏损伤，在水华中检出MCYST-LR。然而，也有其它物质在水华中存在．有些症状可能是由于其它物质引起的。
在美国和澳大利亚，在用硫酸铜灭藻后的某些地方供水系统引起的疾病也有报道。在多数事件中．确认有蓝藻或毒素的存在．但其中的毒素剂量均未报告。澳大利亚Palm岛的“怪病”中有140个病人患病．大部分是儿童．病症起源于用硫酸铜灭藻后一周内．出现严重的病例．主要表现为呕吐、肝肿大、肾功能紊乱、电解质、葡萄糖和血浆蛋白的丢失，恢复需1—3周时间。直到同一水体以后的几年也发生具有高度毒性的水华，此病的原因才得以破解：引起此病的是具有细胞毒性和磷酸酶抑制功能的某种藻类毒素。
在前南非罗德希亚的Salisbury地区．1961—1961年流行于儿童中的季节性急性腹泻与供水原水中每年发生的微囊藻水华相关．临近地区因为没有发生水华，也就没有这种病症。
最近，在江苏省海门市和广西抚绥农村开展流行病学调查显示：原发性肝癌的高发与饮用沟渠水、塘水有密切的相关关系。1993—1994年微囊藻毒素的含量波动于0．058-O.460μg／L之问，最高浓度出现在6—9月，深井水中未检出MCYST—LR。广西抚绥农村26份水样检测结果显示：沟渠水、塘水和河水中含有MCYST-LR的比率很高，但深、浅井水中未检出MCYST-LR。据作者认为：沟渠水、塘水和河水等饮用水中微囊藻毒素加上其它致癌物如食物中的黄曲霉毒素等可能是海门和其它地区原发性肝癌高的原因。
蓝藻水华往往在同一水体中反复发生，由此造成一些人群反复暴露于蓝藻毒素的污染。但现有资料尚不足以定量评价人群暴露状况。
7 国内外水质标准中微囊藻毒素-LR的限值
世界各地饮用水水质标准中微囊藻毒素LR的限值(μg／L)
来源卫生部生活世界卫生组欧盟饮用美国现行饮用水水质标
饮用水卫生规范2001 织饮用水水
质准则1998
水水质指
令98／83
／EC
准2001
限值 1 1 / /
8 限值
对于蓝藻毒素(不仅是MCYST—LR)，目前没有足够数据来说明它的限值，仅仅对MCYST-LR有一个标准。通过在小鼠身上的长达13周的实验可以推出MCYST-LR的限值。在肝疾病的研究中得出NOAEL的量为40μg／kg体重／d，可计算出TDI的量为0．04μg／kg体重／d，以0．8作为相关因子，得出饮用水中MCYST-LR的限值约为
1μg／L。
标准还来自于一个为期44天的对猪的研究。它们的饮用中含有铜绿微囊藻提取物(其中含有MCYST-LR)。
lμg／L的限值(对于MCYST—LR)是暂定的，由于数据限制，这个限值也只限于MCYST—LR，新的数据和其它藻毒素的数据有待进一步研究。
深圳水司曾同时检测过微囊藻毒素-LR、-YR、-RR，发现微囊藻毒素-RR的检出几率和浓度高于微囊藻毒素-LR、-YR，因此，建议在检测微囊藻毒素-LR 的同时检测微囊藻毒素-YR、-RR，为进一步制定微囊藻毒素总量限值提供依据。
来源:《城市供水水质标准》检验项目释义
Microcystins:
essential data
Symptoms, Treatment, Decontamination
Syndrome Name None
Symptoms Diarrhea
V omiting
Piloerection
Weakness
Pallor
Microcystins are hepatotoxic, causing necrosis and pooling of blood in the liver with the organ gaining up to 100% of its normal weight.
Onset of Symptoms Rapid, with death occurring in a few hours if a lethal dose is taken.
Rapid diagnostic assay A number of sensitive assays, including an ELISA, a fluorimetric assay, enzyme inhibition assays, and assays for breakdown products have been described. Commercial test kits are available from Strategic Diagnostics and Abraxis.
Antidote None.
Supportive Care Damage to the liver is rapid and irreversible. Dialysis or liver transplants may be the only effective treatments. The antibiotic rifampin shows protective effects in animal studies and could be used prophylactically if a genuine threat of an attack exists.
Inactivation Microcystins are stable in water, air and strong sunlight. They may be inactivated by high levels of chlorine during water purification.
Toxicity
For microcystin LR, the most toxic of the microcystins, the LD50 for rats and mice are in the range 36-122 micrograms/kg with the inhalation toxicity 180 mg/min/m3 or 43 micrograms/kg. The LD0 or highest dose having no toxic effect is about 25 micrograms/kg and, depending upon the route of administration, the LD100 or dose guaranteed to kill can be as low as 40 micrograms/kg. There is considerable variation in sensitivity to microcystins aming animals with horse being more sensitive than rats or mice and dogs being significantly more resistant.
Chemical Properties Structure
PDB Representation
CAS or
IUPAC Name Microcystin LR
Trivial Names Akerstox
Cyanoginosin LR
CAS Registry Number 101043-37-2
RTECS Number
Molecular
Formula C49H74N10O12
Molecular
weight 995.17
Solubility V ery soluble in water.
pKa in water
Complete
chemical
synthesis No.
Note:microcystin LR is only the commonest of these toxins.
A large group of homologs with considerable similarity to microcystin LR are described here.
Chemical Properties
Structure
CAS or
Microcystin LR
IUPAC Name
Trivial Names ?Akerstox
?Cyanoginosi
n LR
CAS Registry 101043-37-2
Number
RTECS Number
Molecular
C49H74N10O12
Formula
Molecular
995.17
weight
Solubility Very soluble in
water.
pKa in water
Complete
chemical
No.
synthesis
Note:microcystin LR is only the commonest of these toxins.
Site of Action
The site of action of microcystins is the hepatocyte, the commonest cell type in the liver. They act by disrupting the cytoskeleton, the adaptable protein framework that constantly shapes and reshapes the cell as it responds to the environment. The cells die and this destroys the finer blood vessels of the liver leading to massive hepatic bleeding.
The molecular target are a group of enzymes called protein phosphatases that play a role in regulating protein interactions and activities. V ery well-defined types of protein phosphatase (type 1 and type 2A) are inhibited very specifically by very low concentrations of microcystins. Microcystins also activate the enzyme phosphorylase b, which plays a very important role in the affairs of the hepatocyte. The combination of inhibition and activation is rapidly lethal to the cell. The specificity of some of these toxins makes them valuable research tools.
Source
Species of the cyanobacterium or blue-green alga Microcystis, particularly M. aeruginosa. This organism is a public health concern because it can grow rapidly in water rich in organic matter during warm weather during the phenomenon of "algal blooms" the green filamentous masses found floating on the surface of water. The toxin concentrations in a M. aeruginosabloom can quickly exceed safe levels. It is difficult for anyone except an expert to identify these microorganisms, so all algal blooms have to be treated as potentially hazardous.
《生活饮用水卫生标准》GB5749- 项目解读微囊藻毒素(1) 1 概述 微囊藻毒素 藻毒素主要的结构特征为N-甲基脱氢丙氨酸及两个L-氮基酸残基x和Z,根据1988年制定的微囊藻毒素(Microcystins或MCYST)命名法规定．x,Z二残基的不同组合由代表氨基酸的字母后缀区分。常见的有LR，RR，YR三种毒素,L，R,Y分别代表亮氨酸，精氨酸，酪氨酸。微囊藻毒素的一般结构为环(D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-异天冬氨酸-L-Z—Adda-D-异谷氨酸-N-甲基脱氢丙氨酸)，其中Adda(3氨基9-甲氨基2，6，8-三甲基10-苯基-4，6-二烯酸)是微囊藻毒素生物活性表达所必须的。已证实微囊藻毒素是一种肝毒素，能抑制蛋白质磷酸酯酶，从而帮助解除对细胞增殖的正常的制动作用，促进肿瘤的发育。微囊藻毒素虽然主要存在于藻细胞中．但研究表明藻细胞死亡解体后·不断有藻毒素释放到水体，对人类的饮用水源造成危害，已证明某些地区的肝癌高发率与饮用水源中的水华大量发生有关。微囊藻毒素是一类具生物活性的单环七肽，这类毒素主要由淡水藻类铜绿微囊藻(Microcystins aeruginosa)产生，此外其他种类的微囊藻，如绿色微囊藻(M．viridis)、惠氏微囊藻(M．wesenbergii)以及鱼腥藻(Anabaena)、念珠藻(Nostoc)、颤藻(Oscillatoria)的一些种或株系也能产生这类毒素。目前所检测到的微囊藻毒素异构体已超过50多种。 微囊藻毒素有不同的脂多糖和极性．毒性也不同，微囊藻毒素-LR是最早被阐明化学结构的藻毒素．在对藻毒素的研究中也多以它作为研究对象。它是一个环状的7肽分子，分子量约为1000道尔顿，许多国家出现的由藻毒素引发的事件大都
水体中微囊藻毒素的监测与分析 随着水体富营养化状况的日益加剧，蓝藻水华爆发带来的微囊藻毒素污染成为一个全球关注的环境问题。微囊藻毒素（Microcystins, MCs）是由蓝藻产生的一种具有强烈致癌作用的肝毒素，其分子结构复杂、种类繁多，以痕量形式稳定存在于各类富营养化的天然水体中。有资料表明，饮用水中的微囊藻毒素污染可能是除黄曲霉毒素以外导致肝癌的另一个重要诱因，随着世界各国对微囊藻毒素的重视,中国也在相关水质标准中新增了微囊藻毒素这一指标,如今水环境中微 囊藻毒素的监测与控制已变得非常重要。 一、微囊藻毒素的简介 1. 微囊藻毒素的产生 一般认为MCs 为细胞内毒素，在藻类死亡、细胞破裂后从细胞内释放到环境中。但是，已有研究发现，藻类在死亡之前也会向水体中分泌毒素。关于MCs 的产生机制主要有两种观点：一种认为是由遗传学因素主导；另一种认为是环境因素主导。 2. 微囊藻毒素的结构 微囊藻毒素是由水体中蓝绿藻如铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、鱼腥藻（Anabaena spp.）、颤藻（Oscillatoriaruescens）等产生的具有生物活性的单环七肽化合物，其可表示为环（D－丙氨酸－L－X－赤－β－甲基－D－异天冬氨酸－L－Z－Adda－D－异谷氨酸－N－甲基脱氢丙氨酸）。其中，Adda（3－氨基－9－甲氧基－2，6，8－三甲基－10－苯基－4，6－二烯酸）是MCs 生物活性表达所必需的；X、Z为两个可变的氨基酸残基，这两个可变的L－氨基酸的更替及其它氨基酸的去甲基化，衍生出众多的毒素类型，至今已发现MCs有60多种变体。在众多变体中存在最普遍、含量较多、毒性较大、研究详细的是MC-RR、MC-LR，R、L分别代表精氨酸、亮氨酸。 3. 微囊藻毒素的性质 MCs的性质稳定，在水中为中性或带负电荷的分子集团，可溶于水（溶解度>1g/L），在水中的自然降解过程缓慢，仅有少量能被水体微粒吸附沉淀。纯化的MCs在阳光照射下稳定，但当其曝露于波长在其吸收峰周围的紫外线中，分子发生异构化，方可使MC-LR快速降解。MCs具有热稳定性，加热煮沸（水浴100℃，
微囊藻毒素检测方法的研究进展 湖泊、水库和河流中接纳过多的氮和磷等营养物质，使水体的生态结构和功能发生变化，导致藻类特别是蓝藻（Cyanobacteria）的异常繁殖生长而出现的蓝藻水华现象。随着水体富营养化的加剧而引起有害藻类水华（HAB,harmful algal bloom）的频繁发生已成为国内外普遍关注的环境问题。当蓝藻水华严重时，水面形成厚厚的蓝绿色湖靛，散发出难闻的气味。不仅影响人的感官，破坏了健康平衡的水生生态系统，而且因藻细胞破裂后释放出多种藻毒素而对人和动物的饮用水安全构成了严重的威胁。世界上25%~70%的蓝藻水华污染可产生藻毒素，在已发现的各种不同藻毒素中，微囊藻毒（Microcystins,MC）是目前已知的一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的藻毒素种类。在20世纪80年代对全国范围内的水源水质进行过全面的调查，结果表明34个湖泊中有一半以上的湖泊面积处于富营养状态。进入20世纪90年代，全国淡水水体富营养化日益严重，涉及范围不断扩大。通过对各大饮用水水源及各种湖泊的监测表明，在夏秋季节藻类水华严重，每年长达7~8个月，而天然水体蓝藻水华80%是产生毒素的。从加拿大、日本、芬兰、美国、中国等地对湖水、河水、水库水、井水及自来水等水样的检测结果看，有的水体中微囊藻毒素检出率高达60%~87%，源水中微囊藻毒素浓度从130ng/ml~2μg/ml，经加氯处理后的浓度也在0.09~0.6μg/L之间。淡水水源受到微囊藻毒素的检测方法的研究日益深入，需要建立一种简单、快速、准确的系统的检测方法。 1 微囊藻毒素简介 1.1 微囊藻毒素 淡水藻类通常以蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻、隐藻、裸藻、金藻、黄藻等8个门为主。蓝藻门是已知的产生毒素最多的门类，这些毒藻可产生具有明显肝毒性的肽类物质，称为微囊藻毒素（Microcystins,MC）。它是一种肝毒素，是肝癌的强烈致癌剂。 1.2 微囊藻毒素的结构 Louw认为，微囊藻毒素是一种具有强烈慢性肝脏中毒特征的生物碱。Hughes等人在1958年发现并分离得到铜绿微囊藻NRC-1有毒品系。1959年Bishop等人对铜绿微囊藻NRC-1有毒品系的毒性做全面研究，发现这种微囊藻毒素是由7种氨基酸组成的小分子环状多肽，为单环结构：D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-谷氨酸-Mdha。其中Mdha是一种特殊的氨基酸；Adda为3-氨基-9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯-4,6-二烯酸；X和Y为两种可变L氨基酸。目前已鉴定的约有65个微囊藻毒素变式，其中多数毒性较高，如MC-LR，MC-RR和MC-YR等。 1.3 微囊毒素的产生 MC是细胞内毒素，它在细胞内合成，细胞破裂后释放出来并表现出毒性。由于它有很小的体积（分子量1000左右）、环状结构及其氨基酸的特殊结构，一般认为它不在核糖体内合成，而是由肽合成酶复合体合成的生物活性小肽，类似于在一些杆菌和真菌中小肽的合成。这些小肽大多是抗生素、免疫抑制物和一些对动物和植物有毒的物质。关于微囊藻毒素产生的机理有很多假设，但目前为止尚无令人满意的结果，现在常提到的有环境因素和遗传因素。微囊藻毒素受光照、温度、营养盐等多种环境因素影响，其中光照可起到非常重要的作用。但遗传论者认为微囊藻毒素的合成是由毒素肽合成酶基因多基因控制的，并由肽合成酶复合体合成（非核糖体合成的多肽）。 1.4 微囊藻毒素对生物的影响 因为MC主要以肝脏为靶器官，当动物被灌喂或腹腔注射后，破坏细胞内的蛋白磷酸化平衡，改变多种酶活性，引起肝脏病变，造成一系列的生理紊乱。中毒症状主要表现为虚弱、呼吸沉重、皮肤变白、呕吐、腹泻、毛立和嗜睡等。如猴子的中毒症状为昏迷、肌肉痉挛、呼吸急促、腹泻等，在数小时内或几天内死亡。1987年Brook WP用HC标记的MC-LR腹腔注射染毒小鼠，1分钟后肝脏内出现总标记的70%，3小时后肝脏内积聚的MC-LR占总量的90%，表明肝脏是MC-LR分布的主要器官。它不仅对动物有影响，而且对植物也有一定的影响。Mcelhiney等发现MC-LR的存在可对茄属植物的生长和豆类植物根的发育产生不良影响。Singh等研究了MC对藻类、微生物和真菌生长的效应，发现在初始50mg/L的MC可完全抑制灰色念珠藻和鱼腥藻的生长并使藻细胞溶解。观察到了MC对二氧化碳的吸收和光合作用的不良影响，
Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2020, 10(2), 282-289 Published Online April 2020 in Hans. https://www.doczj.com/doc/146525519.html,/journal/aep https://https://www.doczj.com/doc/146525519.html,/10.12677/aep.2020.102032 Treatment Process of Microcystin in Drinking Water Siqi Shi, Jianhua Li College of Environment Science and Engineer, Tongji University, Shanghai Received: Mar. 28th, 2020; accepted: Apr. 22nd, 2020; published: Apr. 29th, 2020 Abstract The eutrophication has led to the increasing popularity of freshwater cyanobacteria blooms. The concentration of algae toxin in water increases rapidly with the proliferation of cyanobacteria. Microcystin (MCs) is a strong hepatotoxin and has carcinogenicity, which attracted widespread attention. In this article, author mainly introduced the research on the removal of intracellular and extracellular (lysed) algal toxins, introduced the process of removal of algal toxins from three aspects of physical methods, chemistry, and biology. This passage also summarizes the current treatment process simply and introduces the outlook. Keywords Algal Toxins, Microcystin, Degradation, Intracellularalgal Toxins, Extracellular (Lysed) Algal Toxins 饮用水中微囊藻毒素处理工艺 石思琦，李建华 同济大学环境科学与工程学院，上海 收稿日期：2020年3月28日；录用日期：2020年4月22日；发布日期：2020年4月29日 摘要 水体富营养化导致淡水蓝藻水华爆发日趋普遍。水体中藻毒素含量随蓝藻的大量增殖而快速升高，其中微囊藻毒素(MCs)是强烈的肝毒素，具有致癌性而引起广泛关注。文中主要介绍了去除胞内和胞外(溶解)藻毒素的相关研究，从物理方法、化学、生物三个方面介绍藻毒素去除工艺，并对目前的处理工艺进行
2014年8月吉林师范大学学报（自然科学版） ?．3第3期Journal of Jilin Normal University （Natural Science Edition ） Aug．2014 收稿日期：2014- 06-03基金项目：国家自然科学基金（21276116）；教育部新世纪优秀人才项目（NCET-13-0835）；霍英东基金会青年教师基础研究课题（141068）；江苏省六大人才高峰项目（XCL-025）第一作者简介：施伟东（1978-），男，吉林省公主岭市人，现为江苏大学化学化工学院教授，博士，博士生导师．研究方向：半导体纳米光催剂 合成与性能． 光催化降解微囊藻毒素（MC ）的研究进展 施伟东，蒋金辉 （江苏大学化学化工学院，江苏镇江212013） 摘 要：近年来蓝藻水华现象日益严重，甚至威胁了人类饮用水的安全．传统水处理技术对微囊藻毒素去除效 果不明显，新型降解技术亟待研究．本文概述了二氧化钛系列的光催化剂的一些研究进展，并提出了未来光催化氧化法降解微囊藻毒素的主要研究方向． 关键词：饮用水；微囊藻毒素；二氧化钛；光催化降解 中图分类号：X524文献标识码：A 文章编号：1674- 3873-（2014）03-0025-040前言 随着水体污染和富营养化加剧，淡水湖泊发生 蓝藻水华频率和规模日益严重．微囊藻毒素（Micro-cystin ，MC ）是产毒蓝藻释放出的出现频率最高、产 生量最大和造成危害最严重的一类藻毒素，其中毒性较强的为MC-LＲ、MC-ＲＲ和MC-YＲ（L 、Ｒ、Y 分别为亮氨酸、精氨酸和酪氨酸）．研究显示水体中的MC 可沿饮用水或食物链进入鱼、鸟、动物及人类等体内，中毒症状表现为乏力、呕吐，可使动物或人类肝脏充血肿大，严重时可导致肝出血和坏死，直至死亡 ［1］ ．MC 对恶性肿瘤也有促进作用，流行病学调查 发现饮用水中MC 的含量与原发性肝癌和大肠癌发 病率有非常明显的正相关性［2］ ．由此可见，水体中的MC 对人类健康及水生态系统稳定均已构成极为严重的威胁．MC 具有环状七肽结构，极易溶于水， 性质非常稳定，在高温300?下仍不失活、不挥发， 传统消除方法难以达到理想效果．常规的混凝—沉淀—过滤组合对蓝藻胞外毒素消除基本没有效果， 而且还会破坏蓝藻细胞而促使毒素释放［3］ ；活性炭吸附、膜过滤以及介孔材料无法破坏MC 有毒基团， 浓液安全处理仍是重要问题［4］ ；高剂量的臭氧、氯、高锰酸钾以及高铁酸钾氧化方法成本高昂，去除过 程中容易产生中间副产物，造成二次污染［5］ ．发展高效、安全、低成本去除水中MC 的方法已成为环境科学研究中亟待解决的重要问题之一．近年来，半导体光催化剂为核心的多相光催化氧化处理技术因其无二次污染，对污染物去除彻底，安全稳定，成本较 低等优点，已经被公认是最有前景的绿色环境净化 技术之一．其中，利用半导体粉末光催化降解水中 MC 的研究也取得了一定进展．关于蓝藻水华、蓝藻 细胞及MC-LＲ、MC-ＲＲ、MC-YＲ的分子结构见图 1．图1（a ）蓝藻水华；（b ）蓝藻细胞；（c ）MC-LＲ、MC-ＲＲ及MC- YＲ的分子结构1紫外光响应催化降解MC 研究 许多研究已经证实， TiO 2/UV 催化氧化法是一种能够高效降解MC 的方法， 甚至对高浓度的MC ，TiO 2/UV 催化氧化法的降解效果也很好［5-7］．而对于不同类型的商业TiO 2其降解MC 的效果也各有差 异．Liu 等人［8］ 研究发现，由图2所示， 5种常用的商业粉体TiO 2对MC 的降解效果顺序为：P25＞PC500＞PC50＞PC100＞UV100；4种商业颗粒状TiO 2对
编号：作业指导书水中微囊藻毒素的测定 高效液相色谱法 临江市环境保护监测站 1、方法提要 微囊藻毒素在238nm下有 1、方法的适用范围 本标准规定了高效液相色谱法和间接竞争酶联免疫吸附法测定水中微囊藻毒素（环状七肽）的条件和详细分析步骤。 本标准适应于饮用水、湖泊水、河水、地表水中微囊藻毒素的测定。 样品中微囊藻毒素的检出限：高效液相色谱法和酶联免疫吸附法均匀为0.1μg/L。 2、微囊藻毒素的分子式、分子质量及结构式 2.1分子式 微囊藻毒素-RR(MC-RR):C49H75N13O12, 微囊藻毒素-YR(MC-YR):C52H72N10O13,
微囊藻毒素-LR(MC-LR):C49H74N10O12.。 2.2分子质量 MC-RR:1038.21mg,MC-YR:1045.2100μg,MC-LR:995.250μg。2.3结构式 MC-RR、MC-YR、MC-LR、X和Y 表1 MC-RR、MC-YR、MC-LR、X和Y 3、水样采集和保存 用采水器采集1500ml～2000ml水样（水样采集后，应在4 h内完成以下前处理步骤）。用500目的不锈钢筛（）过滤，除去水样中大部分浮游生物和悬浮物。取过滤后的水样1200ml于玻璃杯式滤器（）中，依次经滤膜（）减压过滤。准确量取1000ml 滤液置于棕色试剂瓶中。注：如减压过滤后的水样不能立即分析，可置于玻璃容器中，在-20℃保存，30d内分析完毕。 4、试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂和不含有机物的蒸馏水。 5.1甲醇，HPLC级（色谱级甲醇） 5.2二氯甲烷，农残级
目录 摘要................................................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................................... I II 目录................................................................................................................................................ V 1 绪论 (1) 1.1 选题背景 (1) 1.1.1 微囊藻毒素的来源 (1) 1.1.2 微囊藻毒素的化学结构和理化性质 (1) 1.1.3 微囊藻毒素的毒性及污染状况 (3) 1.1.4 微囊藻毒素的产生机理 (5) 1.1.5 微囊藻毒素的控制方法 (6) 1.1.6 微囊藻毒素在土壤环境中的研究现状 (7) 1.2 研究框架 (10) 1.2.1 研究目的与意义 (10) 1.2.2 研究内容与方案 (10) 1.2.3 研究创新点 (11) 2 滇池周边农田土壤中微囊藻毒素的污染特征及风险评价 (12) 2.1 材料与方法 (12) 2.1.1 仪器与试剂 (12) 2.1.2 样品采集与预处理 (12) 2.1.3 微囊藻毒素测定与质量控制 (13) 2.1.4 风险评价方法 (14) 2.1.5 数据处理 (15) 2.2 结果与讨论 (15) 2.2.1 滇池周边农田土壤中3种典型微囊藻毒素的含量水平与分布特征 (15) 2.2.2 滇池周边农田土壤中微囊藻毒素的健康风险评价 (16) 2.2.3 滇池周边农田土壤中微囊藻毒素的生态风险评价 (17) 2.3 小结与展望 (18) 3 三种典型微囊藻毒素在土壤中的降解行为研究 (19) 3.1 材料与方法 (19) V
藻毒素检测方法 原理： 样品中的微囊藻毒素与微囊藻毒素酶标记物竞争结合数量有限的抗体结点。 测试孔中包被有抗免IgG，用于捕获加入的免抗微囊藻毒素抗体，微囊藻毒素酶标记物和样品中的微囊藻毒素竞争结合数量有限的抗体结点，抗体与测试板中包被抗免IgG结合。 注意：颜色与微囊藻毒素的含量成反比。 较深的颜色=较低的浓度 较浅的颜色=较高的浓度 所需仪器： 仪器型号规格生产厂商大致价格数量 酶标仪及连带电 脑Bio-rad 680型30000-40000 1台 洗板机Bio-rad 1575 32000 1台移液器Acura（范围：20~200μl）1881 1支八通道精密移液 器Acura（范围：20~200μl）4993 1支 一次性移液器吸 头 （50μl、100μl）恒温培养箱37℃ 分析实验室专用 纯水机超纯水或去离子水(符合分析实验室用水国家标准GB6682一级水) 试剂盒 美国Beacon微囊藻毒素 定量检测试剂盒 3600 所需其它实验材料： PE手套、封口膜（保鲜膜）、振荡器（96孔板振荡器） 步骤： 1．将所有试剂及样品置于室温下。
2．从铝箔袋中拿出要求数量的微孔条，放入干燥剂并重新封好袋子以免微孔条受潮。3．稀释100倍浓缩清洗液为1倍清洗液，例：取5ml 100倍清洗液到500ml洗瓶中并加入495ml蒸馏水。 4．吸取50μl酶标记物到微孔板的每个孔中。 5．吸取50μl标准，阴性对照，样品到对应微孔中，必须保证每种溶液使用干净的吸头吸取，避免交叉污染。 6．加入50μl抗体溶液到每个小孔中。 7．快速震荡使孔中的溶液混合，并敷上薄膜，或者微孔板可以放在振荡器上震荡孵育，从而达到在孵育期间持续震荡的效果。 8．37℃孵育30分钟。 9．孵育完后，去掉封口膜将微孔中的溶液倒入水槽中，用1倍清洗液清洗完全充满微孔，震荡后倒掉，重复四次，总共五次洗板。在吸水纸上拍打，尽可能将水拍干。10．每个微孔中加入100μl底物溶液。 11．盖上小孔并37℃孵育30分钟。 12．按照加底物的顺序每孔中加入100μl停止液。停止液为1 N盐酸，需小心操作。13．450nm下读板，如果酶标仪有双波长，可同时测605或650nm双波长。 14．如果酶标仪可以处理数据，可用半对数线性或4参数曲线拟合，如果为手动计算，则可按照以下部分进行。
微囊藻毒素的致毒机理和人体健康风险评价研究进展 黄艺;张郅灏 【期刊名称】《生态环境学报》 【年(卷),期】2013(000)002 【摘要】微囊藻毒素(microcystin, MC)是世界各地自然水体中存在最普遍,对人体健康危害最大的一类藻毒素。文章从微囊藻毒素的毒害机理以及其对人体的健康风险评估两个方面进行综述,拟为进一步研究蓝藻水华的生态毒理和评估其健康风险提供信息。国内外研究表明,微囊藻毒素对生物细胞毒害主要有4种方式：直接破坏细胞结构,引发细胞溶解；诱导细胞凋亡；诱导细胞癌变；诱导基因突变和DNA损伤。目前该领域的研究的热点已从微囊藻毒素破坏细胞结构的研究转向其损伤细胞的分子机制研究,并在微囊藻毒素致毒的分子机理方面取得了一定进展。这些研究成果为藻毒素的人体健康风险评价提供了依据和标准。但无论是微囊藻毒素的毒理研究还是健康风险评估工作,都存在许多未解决的问题。本综述对目前微囊藻毒素毒理研究中急需解决的问题提出自己的看法,如需要进一步研究微囊藻毒素致毒的分子机制、毒代动力学以及其诱导细胞凋亡与癌变之间的关系。同时对藻毒素的人体健康风险评估研究方面,又进一步提出了更多想法：(1)动物实验的暴露情景与人实际的暴露途径有很大差异,需要建立更合乎实际的暴露方式；(2)纯毒素的致毒效率明显低于含同浓度毒素的自然水,但目前的评估研究都是基于纯毒素的实验数据,需要进行基于自然水暴露情景下的风险评估工作；(3)目前还缺乏对多种类型藻毒素联合致毒效应的评估工作；(4)亟需建立快速评估藻毒素健康风险的手段。%Microcystin, as a major cyanotoxin in the waterbody around the world, has great harm to
[收稿日期] 2003-06-26 [基金项目] 广东省科技攻关项目(2003C32902),广东省水利厅水资源保护重点项目 [作者简介] 王朝晖(1968-),女,副教授,副教授,研究方向:污染生态学和生态毒理学. 地表水中微囊藻毒素的危害与控制(综述) 王朝晖1, 许忠能1, 胡 韧1, 林秋奇1, 韩博平1, 章诗芳2 (1.暨南大学水生生物研究所,广东广州510632; 2.广州市自来水公司水质部,广东广州510160) [摘 要] 微囊藻毒素(microcystin ,MC )是一类环状多肽类物质,具有很强的肝毒性.微囊藻毒素在我国淡水水体分布广泛,许多大型水体和供水水库都已发生微囊藻水华,一些城市饮用水源受到污染.检测水体微囊藻毒素的方法主要有高效液相色谱(HP LC )和酶联免疫法(E LIS A ),但目前仍缺乏一种快速、经济的常规检测方法.要控制饮用水源中微囊藻毒素的含量,除了物理、化学、生物等去除手段外,水体富营养化防治是最有效、也是最根本的控制手段. [关键词] 微囊藻毒素; 地表水; 肝毒素; 监测技术; 控制方法 [中图分类号] X 17115 [文献标识码] A [文章编号] 1000-9965(2004)01-0110-06 我国城市饮水的主要来源为河流、湖泊(含水库)等地面水体.随着工农业的发展以及生活水平的提高,大量富含营养物质的工农业废水和生活污水排入水体,使水体富营养化进程加快、程度加剧.其结果导致一些小型的耐污性蓝绿藻大量繁殖生长,水华时常发生.许多蓝藻能产生以微囊藻毒素(microcystin ,MC )为代表的毒素,危害人类健康[1].目前我国已有许多饮用水源发生蓝藻水华并监测出微囊藻毒素[2～5].本文介绍了微囊藻毒素的来源、危害、检测、控制方面的研究动态及其在我国地表水中的分布和危害,为水资源特别是饮用水资源的保护和可持续发展提供参考. 1 微囊藻毒素的来源及结构和性质 微囊藻毒素(MC )是由蓝藻中的微囊藻属(Microcystis )、鱼腥藻属(Anabaena )、颤藻属(Oscillatoria )及念珠藻属(Nostoc )的某些种类或品系产生的次生代谢产物[1]. MC 是一类单环七肽物质,一般结构为环(D -丙氨酸-L -X -赤-β-甲基-D 异天冬氨酸-L -Y-Ad 2da -D -异谷氨酸-N -甲基脱氢丙氨酸,其中Adda 为一种特殊的氨基酸,结构为3-氨基-9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯-4,6-二烯酸,X 、Y 为两种可变的L 氨基酸.由于X 、Y 两种L 氨基酸的不同以及天冬氨酸、脱氢丙氨酸的甲基化(去甲基化),可以构成不同的异构体,目前已从不同的微囊藻藻株中分离鉴定出60多种异构体,其中存在最普遍也是含量较多的是LR 、RR 、Y R ,其中L 、R 、Y 代表亮氨酸、精氨酸和酪氨酸. 由于环状结构和间隔双键,微囊藻毒素具有相当的稳定性,加热到300℃很长时间仍未能使之分解,而且尽管它们是多肽类物质,但普通的蛋白质水解酶对它们不起作用[6].微囊藻毒素在阳光下也较稳定,但在蓝藻色素存在的条件下或在微生物的作用下,光降解速度加快[7]. 第25卷第1期2004年2月 暨南大学学报(自然科学版) Journal of Jinan University (Natural Science ) Vol.25No.1 Feb.2004
微囊藻毒素研究进展 王雪艳1，聂晶晶2 1大连海事大学环境科学与工程学院（116026） 2云南农业大学资环学院（650201） E-mail：wangxyan@https://www.doczj.com/doc/146525519.html, 摘要：微囊藻毒素(Microcystins，MCYSTs，MCs)为富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素，从毒理学、环境科学、生物学及化学等方面对MCs巳的研究已有较多报道。本文综述了MCs的具体的概念、对生物的影响，并对关于MCs在产生机理、分离检测方法和水处理过程中的去除方法等方面的研究进展，并对目前研究的不足提出了几点意见。 关键词：微囊藻毒素，水华，毒素，藻类植物 1.前言 日趋严重的水体富营氧化使水华(Water bloom)发生已成为全球性的环境问题。我国多数淡水湖泊中形成水花的优势藻种，主要为有毒的蓝藻，这些毒藻可产生具有明显肝毒性的肽类物质，称为微囊藻毒素(Microcystins，MCYST)。近年来，由于饮用藻毒素污染的水体，而导致家禽、野生动物中毒，甚至死亡的事件频繁发生，藻类毒素对人体健康的危害已引起了人们的关注。我国的一些饮用水水源也已受到了有毒藻类的严重污染。本文就微囊藻毒素对生物危害、采集、检测及去除微囊藻的方法作了简单的介绍，着重在于微囊藻毒素的产生与环境的关系的介绍。 2.微囊藻毒素（MCYST） 2.1 微囊藻毒素 淡水藻类中，毒性最强、污染最广、最严重的是蓝藻门。目前已肯定的有毒藻类有铜锈微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻、阿氏颤藻、泡沫节球藻及念珠藻等。这些藻类不只产生一种毒素，如环境发生变化，一种藻类可产生几种毒素。它是一种肝毒素，这种毒素是肝癌的强烈致癌剂[1]。虽然在1878年Francis就最早报道了泡沫节球藻会对动物产生毒害作用，但人们对藻类分子结构的认识还不满40年。1959年Bishop首次分离出藻毒素后，不断有相关报道发表。美国、日本、澳大利亚、印度、加拿大、芬兰等lO多个国家都曾报道了其湖泊、水库中有毒水华的形成，并分离出有毒藻株[2]。我国的东湖、巢湖、太湖、滇池、淀山湖、黄浦江等饮用水水源及各种湖泊在夏秋季节藻类水华严重，每年长达7—8个月，而天然水体蓝藻水华80％是产毒的[3]。从加拿大、日本、芬兰、美国、中国等地对湖水、河水、水库水、井水及自来水等水样的检测结果看，有的水体中微囊藻毒素检出率高达60％一87％，源水中微囊藻毒素浓度从130ng／ml一2ug／ml不等，经加氯处理后的浓度也有0．09—0．6ug ／L不等[4]。由此可见淡水水源受到微囊藻毒素污染的严重状况。 2.2 微囊藻毒素对生物的影响 MCYSTs主要以肝脏为靶器官[5-6]。动物经灌喂或腹腔注射后，破坏细胞内的蛋白磷酸化平衡，改变多种酶活性，引起肝脏病变，造成一系列的生理紊乱。中毒症状主要表现为虚 - 1 -
编号： 作业指导书水中微囊藻毒素的测定高效液相色谱法 临江市环境保护监测站
1、方法提要 微囊藻毒素在238nm下有 1、方法的适用范围 本标准规定了高效液相色谱法和间接竞争酶联免疫吸附法测定水中微囊藻毒素（环状七肽）的条件和详细分析步骤。 本标准适应于饮用水、湖泊水、河水、地表水中微囊藻毒素的测定。 样品中微囊藻毒素的检出限：高效液相色谱法和酶联免疫吸附法均匀为μg/L。 2、微囊藻毒素的分子式、分子质量及结构式 分子式 微囊藻毒素-RR(MC-RR):C49H75N13O12, 微囊藻毒素-YR(MC-YR):C52H72N10O13, 微囊藻毒素-LR(MC-LR):C49H74N10O12.。 分子质量 MC-RR:,MC-YR:μg,MC-LR:μg。 结构式
MC-RR、MC-YR、MC-LR、X和Y 表1 MC-RR、MC-YR、MC-LR、X和Y 3、水样采集和保存 用采水器采集1500ml～2000ml水样（水样采集后，应在4 h内完成以下前处理步骤）。用500目的不锈钢筛（）过滤，除去水样中大部分浮游生物和悬浮物。取过滤后的水样1200ml于玻璃杯式滤器（）中，依次经滤膜（）减压过滤。准确量取1000ml 滤液置于棕色试剂瓶中。注：如减压过滤后的水样不能立即分析，可置于玻璃容器中，在-20℃保存，30d内分析完毕。 4、试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂和不含有机物的蒸馏水。
甲醇，HPLC级（色谱级甲醇） 二氯甲烷，农残级 阿特拉津标准贮备溶液，ρ=100μg/mL。 准确称取阿特拉津标准样品，用少量二氯甲烷溶解后，再用甲醇准确定容至100mL，作为阿特拉津标准贮备溶液。在4℃冰箱中保存，保存期半年。 阿特拉津标准使用液，ρ=μg/mL。 取阿特拉津标准贮备溶液于容量瓶中，甲醇定容，混匀，配制成标准使用溶液。在4℃冰箱中保存，保存期半年。 无水硫酸钠：在400℃灼烧4小时，冷却后密闭保存在玻璃瓶中。 氯化钠：在400℃灼烧4小时，冷却后密闭保存在玻璃瓶中。 5、仪器和设备 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准A级玻璃量器。 高效液相色谱仪：具有可调波长紫外检测器或二极管阵列检测器。 色谱柱：填料为μm ODS,柱长200mm，内经反相色谱柱或其他性能相近的色谱柱。 振荡器：可调速。 浓缩装置：旋转蒸发装置或K-D浓缩器、浓缩仪等性能相当的设备。 分液漏斗：250mL。
藻毒素的脱除技术研究 一、前言 随着我国工农业的快速发展，大量含氮含磷的工业废水、生活污水以及农业面源污水排入江河湖海，导致环境水体富营养化严重。根据中国环保部公布的2014年《中国环境状况公告》中可以看出：开展营养状态监测的湖泊（水库）中轻度富营养的有13个，中度富营养的有2个，其中滇池和达赉湖富营养化最严重。水体富营养化的日益加剧导致藻类大量繁殖，形成日趋严重的水华污染，微囊藻水华是淡水水体污染中危害最严重的一类。当水华严重时，水面形成厚厚的蓝绿色湖靛，散发出难闻的气味，破坏了健康平衡的水生生态系统[1]。 二、藻毒素的分类和来源 水体中的藻毒素可分为两部分，一部分溶解在水体中，称为溶解性藻毒素; 另一部分在藻细胞内合成，称为细胞内毒素。随着藻细胞的生长繁殖，当藻细胞破裂或老化死亡时，胞内毒素从藻细胞内释放出来并表现出毒性。一般情况下，藻细胞内的藻毒素浓度要高于水中溶解性藻毒素浓度。蓝藻毒素，按照毒性功能可以分为肝脏毒素、神经毒素和其它毒素[2]。微囊藻毒素和节球藻毒素都属于肝脏毒素。微囊藻毒素是由有毒蓝藻产生的代谢物，是蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的一类藻毒素[3]。 三、藻毒素的结构和危害 水体中的藻毒素可分为两部分，一部分溶解在水体中，称为溶解性藻毒素; 另一部分在藻细胞内合成，称为细胞内毒素。随着藻细胞的生长繁殖，当藻细胞破裂或老化死亡时，胞内毒素从藻细胞内释放出来并表现出毒性。一般情况下，藻细胞内的藻毒素浓度要高于水中溶解性藻毒素浓度。蓝藻毒素，按照毒性功能可以分为肝脏毒素、神经毒素和其它毒素[2]。微囊藻毒素和节球藻毒素都属于肝脏毒素。微囊藻毒素是由有毒蓝藻产生的代谢物，是蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的一类藻毒素[3]。 3.1藻毒素的结构 藻毒素在1959年被Bioshop发现。藻毒素主要是由微囊藻属、颤藻属、鱼腥藻属、念珠藻属产生。Rinehart于1988年确定分子结构[4]。微囊藻毒素的相对分子质量在1000 左右。是一种环状七肽物质，分子结构式如下：
微囊藻毒素研究进展 摘要：微囊藻毒素(Microcystins，MCYSTs，MCs)为富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素，从毒理学、环境科学、生物学及化学等方面对MCs 巳的研究已有较多报道。本文综述了MCs 的具体的概念、对生物的影响，并对关于MCs 在产生机理、分离检测方法和水理过程中的去除方法等方面的研究进展，并对目前研究的不足提出了几点意见。 关键词：微囊藻毒素，水华，毒素，藻类植物 1. 前言 日趋严重的水体富营氧化使水华(Water bloom)发生已成为全球性的环境问题。我国多数淡水湖泊中形成水花的优势藻种，主要为有毒的蓝藻，这些毒藻可产生具有明显肝毒性的肽类物质，称为微囊藻毒素(Microcystins，MCYST)。近年来，由于饮用藻毒素污染的水体，而导致家禽、野生动物中毒，甚至死亡的事件频繁发生，藻类毒素对人体健康的危害已引起了人们的关注。我国的一些饮用水水源也已受到了有毒藻类的严重污染。本文就微囊藻毒素对生物危害、采集、检测及去除微囊藻的方法作了简单的介绍，着重在于微囊藻毒素的产生与环境的关系的介绍。 2. 微囊藻毒素（MCYST） 2.1 微囊藻毒素 淡水藻类中，毒性最强、污染最广、最严重的是蓝藻门。目前已肯定的有毒藻类有铜锈微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻、阿氏颤藻、泡沫节球藻及念珠藻等。这些藻类不只产生一种毒素，如环境发生变化，一种藻类可产生几种毒素。它是一种肝毒素，这种毒素是肝癌的强烈致癌剂[1]。虽然在1878 年Francis就最早报道了泡沫节球藻会对动物产生毒害作用，但人们对藻类分子结构的认识还不满40 年。1959 年Bishop首次分离出藻毒素后，不断有相关报道发表。美国、日本、澳大利亚、印度、加拿大、芬兰等lO多个国家都曾报道了其湖泊、水库中有毒水华的形成，并分离出有毒藻株[2]。我国的东湖、巢湖、太湖、滇池、淀山湖、黄浦江等饮用水水源及各种湖泊在夏秋季节藻类水华严重，每年长达7—8 个月，而天然水体蓝藻水华80％是产毒的[3]。从加拿大、日本、芬兰、美国、中国等地对湖水、河水、水库水、井水及自来水等水样的检测结果看，有的水体中微囊藻毒素检出率高达60％一87％，源水中微囊藻毒素浓度从130ng／ml一2ug／ml不等，经加氯处理后的浓度也有0．09—0．6ug／L不等[4]。由此可见淡水水源受到微囊藻毒素污染的严重状况。 2.2 微囊藻毒素对生物的影响 MCYSTs主要以肝脏为靶器官[5-6]。动物经灌喂或腹腔注射后，破坏细胞内的蛋白磷酸化平衡，改变多种酶活性，引起肝脏病变，造成一系列的生理紊乱。中毒症状主要表现为虚弱、呼吸沉重、皮肤变白、呕吐、腹泻、毛立和嗜睡等。Mcelhiney等[7]发现MC—LR的存在可对茄属植物(Solanum)的生长和豆类植物(Phaseolus vulgaris)根的发育产生不良影响。Singh等[8]研究了MC对藻类、微生物和真菌生长的效应，发现在初始50 mg／L的MC可完全抑制灰色念珠藻和鱼腥藻的生长并使藻细胞溶解，观察到了MC对二氧化碳的吸收和光合作用的不良影响，同时推断出铜绿微囊藻通过MC的杀藻作用是保持其在自然条件下保持为优势藻种的重要原因。 2.3 微囊藻毒素的结构 Louw认为，微囊藻毒素是一种具有强烈慢性肝脏中毒特征的生物碱。Hughes等（1958）发现并分离得到铜绿微囊藻NRC-1 有毒品系。Bishop等（1959）对铜绿微囊藻NRC-1 品系的毒性作全面研究，发现这种微囊藻毒素是由7 种氨基酸组成的小分子环状多肽，为单环结构：D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-异谷氨酸-Mdha。其中Mdha是一种特殊氨基酸；Adda为3-氨基-9-甲氧基-2，6，8-三甲基-10-苯-4，6-二烯酸；X和Y为两种可变L氨基酸（图1）[9] 。目前已鉴定约有65 个微囊藻毒素变式，其中多数毒性较高，如MCYST-LR、MCYST-RR和
微囊藻毒素健康风险评价 1、暴露途径 人群接触微囊藻毒素（MCs）的常规途径为饮水暴露、食物暴露和娱乐暴露。根据深圳市市民的生活习惯，市民接触MCs的主要途径一条为直接饮用未经处理的河流水和水库水，另一条途径为食用河流水库中的鱼类水产品。 国家《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中规定饮用水MC-LR的最高浓度为1μg/L，《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中规定地表水MC-LR最高浓度为10μg/L，根据文献调研中浙江和重庆某水库河流的MC-LR浓度数据[1-2]保守估计深圳河流域水库的MC-LR浓度为5μg/L，饮用水中MC-LR浓度为1μg/L。由于生物富集作用，推测鱼类水产品肌肉中MC-LR浓度为0.05μg/g，假定深圳市每日人均水产品摄入量为30g。 目前国际上尚无MC-LR的致癌风险的研究数据，故本文仅对MC-LR的非致癌健康风险进行初步平均评价。 2、非致癌风险评估 2.1 饮水途径非致癌风险 采用USEPA水环境健康风险评估模型定量评估深圳河流域MC-LR对人群的健康风险。 Rni= Di RfDi×L 式中：Rni——化合物i通过饮水途径所带来的年非致癌风险度，a-1； Di——化合物i通过饮水途径单位体重的日均暴露计量，mg/(kg×d)； RfDi——化合物i通过饮水途径的参考计量，mg/(kg×d)； L——人均预期寿命，a。 通过饮水途径的单位体重的日均暴露计量计算： Di=α×l×Ci/BW 式中：l——成人日均饮用水量，取2.5L/d； α——饮用未处理水系数，取0.1； Ci——水环境中化合物i的实际质量浓度，mg/L； BW——成人人均体重，取70kg。 2.2 食物途径非致癌风险 采用国际环境建模和软件协会（iEMSs）推荐优化的USEPA模型进行食入途径的非致癌风险健康评估。
去除水体中的微囊藻毒素的研究进展 摘要：本文概述了受微囊藻毒素污染的水体的各种处理技术，着重介绍了高级氧化技术处理微囊藻毒素的研究。介绍了这种高级氧化技术处理微囊藻毒素的操作条件，及氧化机理。并依据实验随测得的数据分析了它们的动力学级数极组要的反应参数的影响。 关键词：高级氧化技术；微囊藻毒素；动力学；机理 1．前言 囊藻毒素(microcystins，MCs)是有毒蓝藻产生的代谢物，是“水华”中出现频率最高、产生量最大和危害最严重的藻毒素。MCs通过与蛋白磷酸酶中丝氨酸/苏氨酸亚基结合，能够特异性地抑制蛋白磷酸酶PP1和PP2A活性，相应增加蛋白激酶的活性，从而导致细胞内多种蛋白质高度磷酸化，打破了磷酸化和脱磷酸化的平衡，并通过细胞信号系统放大这种生化效应。MCs可改变多种酶活性，引起细胞内一系列生理生化反应紊乱，导致肝细胞损伤，甚至促进肿瘤的发生。[1]世界卫生组织推荐的饮用水中藻毒素以MC-LR代表的标准值为1.0μg.L -1。因此，采取有效手段消除水中藻毒素已成为水环境科学领域新的热点、难点研究课题。 2．微囊藻毒素的去除 2.1物理法去除MCs 1）吸附法：大量研究结果证明，活性炭可成功应用于饮用水中MCs的去除，但吸附效能受活性炭孔径、营养底物竞争性吸附和pH 值的影响。一般的具有高比率中孔和大孔的活性炭对MC-LR的吸附能力较强，活性炭在高pH值条件下对MC-LR的吸附能力高于中性条件下。 2）膜过滤法：目前许多国家用反渗透技术来处理饮用水。研究发现RO对MC-LR和MC-RR的截留率大于95%；超滤对MCs的去除达98%；纳滤可完全去除水中的MCs。但是膜过滤法去除的成本太高，一般不太实用。 2. 3生物法除MCs 生物去除MCs的原理是利用能降解吸收MCs的细菌菌种。提取分离培养该种细菌是关键。 1）天然微生物降解法微生物降解是MCs天然降解的主要途径，在细菌等微生物作用下，改变MCs结构中Adda侧链结构，降低其毒性。MCs化学结构非常稳定，因此只有一些特殊的微生物才具备降解毒素的能力。李祝认为：与其它水生生物相比，细菌具有较高的降解效率，在生物降解中起主导作用，可以通过微生物降解去除MCs。目前也有利用基因工程构建培育工程菌，但利用改良微生物法去除藻毒素在实际应用中存在较多的问题，上不能引入到大自然中去。 2）生物膜法除MCs。生物膜可机械截留、吸附、捕食、微生物降解掉水中
环境水体微囊藻毒素微生物降解技术研究进展 * 孔 赟 徐向阳 朱 亮** 徐 京 林海转 (浙江大学环境工程系,杭州310058) 摘 要 湖库水体富营养化及其产生的藻毒素污染已对生态环境和人类健康构成极大威胁,而目前常规水污染控制技术存在一定的局限性,因此水环境中藻毒素处理新工艺亟待研发.鉴于环境水体中的微囊藻毒素可被微生物降解为无毒或低毒的中间产物,本文综述了微囊藻毒素的降解菌株二生物降解过程影响因素与机理二降解产物及其结构特性等,总结了目前微囊藻毒素降解菌株在水环境修复中的应用,并对今后微生物降解微囊藻毒素的研究方向进行了展望,以期为解决我国日益严峻的湖库水体藻毒素污染和饮用水安全问题提供技术思路.关键词 微囊藻毒素 微生物降解 降解机理 富营养化 饮用水安全文章编号 1001-9332(2011)06-1646-07 中图分类号 X17 文献标识码 A Microbial degradation of microcystins in water environment :A review.KONG Yun,XU Xiang?yang,ZHU Liang,XU Jing,LIN Hai?zhuan (Department of Environmental Engineering ,Zhejiang University ,Hangzhou 310058,China ).?Chin.J.Appl.Ecol .,2011,22(6):1646-1652.Abstract :Lake and reservoir’s eutrophication and its produced microcystins (MCs)have enor?mous threats to ecological environment and human health.Because the conventional water pollution control techniques have definite limitations,it’s quite urgent to develop new technique to remove the MCs from water environment.MCs can be effectively degraded by specific microbes,and its in?termediate and terminal products are non?toxic or low?toxic.This paper summarized the MCs?de?grading microbial strains,biodegradation processes,mechanisms,and affecting factors,degraded products and their structural characteristics,and the applications of MCs?degrading microbial strains in water environment restoration.The further research directions were also proposed.It was hoped that this review could provide technical ideas for restoring MCs?polluted lakes and reservoirs and en?suring drinking water safety in China. Key words :microcystins;microbial degradation;degradation mechanism;eutrophication;drink?ing water safety. *国家科技支撑计划项目(2006BAJ08B01)二国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07316)和浙江省教育厅科研项目(Y200909172)资助. **通讯作者.E?mail:felix79cn@https://www.doczj.com/doc/146525519.html, 2010?11?01收稿,2011?03?22接受. 随着我国工农业的快速发展,大量含氮含磷的工业废水二生活污水以及农业面源污水排入江河湖海,导致环境水体富营养化严重[1-2].2009年‘中国环境状况公告“[3]指出,我国26个国控重点湖泊(水库)中,太湖二巢湖和滇池因富营养化均为劣V 类水质,长江二黄河中下游多数水库及湖泊水体均检测出微囊藻毒素(microcystins,MCs).日益严峻的环境水体有机与氮磷污染二富营养化与藻毒素污染等问题,已直接影响到城镇饮用水安全和人类健康. 已有研究表明,导致水体富营养化的主要藻种 为微囊藻属二鱼腥藻属二颤藻属二束丝藻属和节球藻属等,其在代谢过程中或藻体破裂后会分泌多种藻毒素,这其中以微囊藻毒素危害最为严重[4-8].目前,国内外学者对环境水体中藻毒素的降解与去除进行了多方面研究[9],主要以化学方法(光降解二光催化氧化二臭氧氧化等)为主,但因其存在运行成本高二易产生二次污染等问题,难以实际应用.为此,利用微生物降解藻毒素是未来环境水体修复的研究重点之一[10].本文综述了微囊藻毒素的降解菌株二生物降解过程影响因素与机理二降解产物及其结构特性等,总结了有关微囊藻毒素降解菌株在水环境修复中的应用,并对今后微生物降解微囊藻毒素的研究方向进行了展望,以期为开发湖库水体微囊藻毒素污染修复和饮用水安全保障的微生物新技术及新 应用生态学报 2011年6月 第22卷 第6期 Chinese Journal of Applied Ecology,Jun.2011,22(6):1646-1652