微囊藻毒素致毒机理及防治方法研究进展
摘要：微囊藻毒素是水体污染的主要来源之一。本文对微囊藻毒素致毒机理及防治方法研究进展进行了阐述。
关键词：微囊藻毒素；致毒机理；防治方法
随着现代社会城市化、工业化的进程加快，各种生活污水、工业污水大量排入江河湖海，造成水体富营养化程度日益严重，浮游蓝藻大量繁殖，形成水华。蓝藻繁殖而产生的微囊藻毒素（Microcystins，MC），是藻类污染水质的主要成分。不仅污染饮用水源，而且进入鱼虾等水生动物体内，通过食物链在人体内富集，对人类健康造成危害。据2004年资料，己知有80多种微囊藻毒素[1]。我国的“生活饮用水卫生规范”[2]和“城市供水水质标准”[3]中都规定MC最高浓度为1.0ug/L。通过研究微囊藻毒素毒理学，建立有效的检测及去除方法，对于保障水体安全具有重要意义。
1.微囊藻毒素的分子结构及性质
1959年，Bishop等首次从铜绿微囊藻(MicrocysfisAernginosa)中分离得到的具有明确基本结构的微囊藻毒素—Microcystin，是一种含有7个氨基酸的多肽[4]。现在研究表明，微囊藻是一种单环七肽毒素，一般结构为D－丙氨酸－L－X－赤－甲基－D－异天冬酸－L－Y－Adda－D－异谷氨酸－N－甲基脱氢丙氨酸（X、Y为2种可变氨基酸，其中毒性较大的是微囊藻毒素－LR、YR、RR，L、Y、R分别为亮氨酸、酪氨酸、精氨酸）[5]。MC易溶于水，在水中的溶解度达1g/L以上。在水体中的稳定时间与水体的特征有关，在去离子水中可保持稳定状态长达27d，在自然水库中7d可发生降解而失去活性。能够被紫外线光解或通过异构化作用而丧失毒性，在波长240nm处具有一个强烈的吸收峰[6]。MC具有热稳定性，加热煮沸不致丧失毒性。
2微囊藻毒素的致毒机理
目前，对MC的毒理学研究表明，MC致毒有两种途径，对肝脏的毒性和遗传毒性。
2.1肝脏毒性及促肝肿瘤作用
MC是一类肽毒素，肝脏是其主要的靶器官[7]。能够导致肝脏大面积出血、坏死、肿胀、瘀血、肝细胞结构破坏等。MC可以导致原代培养肝细胞的明显损伤，同时还可以导致细胞内活性氧类的升高。随染毒时间延长和剂量增大，继而形成团块状增生活跃的细胞，细胞收缩，核同缩成颗粒状，大部分细胞核膜完整，部分细胞崩解[8]。可特异的抑制细胞内能控制许多生化过程的蛋白磷脂酸酶1和2A（该酶的抑制作用已被证明与促肿瘤作用有直接关系）[9]，从而损害了细胞增殖的正常的制动作用，促进肿瘤的发育。
2.2遗传毒性
MC不但在染色体水平上造成遗传损伤，影响细胞的分裂增殖，还可以直接作用于DNA分子，引起DNA分子移码型突变。农清清等人研究微囊藻毒素-LR对HL60细胞的遗传毒性效应[10]，结果表明，MC-LR可引起HL60细胞DNA和染色体损伤，具有细胞遗传毒性。
3微囊藻毒素的防治方法
目前对MC的防治方法主要分为物理防治、化学防治、生物防治等。
3.1物理防治
物理法主要采取截流、疏浚、稀释和污水分流等措施。但这些方法费时费力，且效果不明显。20世纪70年代以来，随着水源污染的日益严重以及消毒副产物的检出，研究人员发现活性炭对饮用水源中的酚类、农药、消毒副产物及其前体物等有很好的去除效果。Hoffmann等应用活性炭去除藻毒素的实验研究发现[11]，活性炭能吸附蓝藻产生的MC，投加量为800mg/L可达到良好的去除效果。
3.2化学防治
3.2.1加氯处理
加氯是应用最早和目前应用最广泛的氧化除藻方法，它常用于水源水的预处理工艺中以杀死藻类，使藻类及藻毒素易于在后续常规水处理工艺中去除。Tsuji等的研究证实[12]，去除效果主要取决于水中自由氯含量，用浓度为0.7mg/L的自由氯经60min处理后，水中仅有35％的MC被去除，当自由氯浓度增大到2.8mg/L时接触30min后，MC的去除率达99％。另外，MC的去除效果还依赖于pH值的大小，pH值越大，有效氯的氧化作用越小，其对毒素的降解作用也随之减小[13]。
3.2.2加臭氧处理
臭氧的氧化能力很强，20世纪60年代臭氧开始用于原水预氧化，目前广泛应用于饮用水处理中。Himberg的研究结果显示，0.2mg/L的臭氧可以消除16％～60％的藻毒素，浓度为0.6mg/L时，去除率可达83％以上。
3.3生物防治
利用水生生物控制微囊藻水华简单易行，效果显著且无二次污染。
3.3.1浮游动物对微囊藻水华的控制
浮游动物一方面通过摄取微囊藻直接抑制其过度繁殖，另一方面通过改变周围光线的强度和营养条件间接地影响微囊藻的繁殖。
3.3.2高等水生植物对微囊藻水华的控制高等水生植物抑制藻类生长的作用机制除了对光和矿质营养的竞争外，其根系可向水体中分泌有机物质，这些物质能够伤害或杀死某些藻类[4]。
参考文献
[1]WHO.Guidelinesfordrinking-waterquality.3ed,Geneva:WHO,2004:407-408.
[2]中华人民共和国卫生部卫生法制与监督司．生活饮用水卫生规范．2001：6.
[3]中华人民共和国建设部．城市供水水质标准．北京：中国标准出版社，2005：4．
[4]樊有赋，詹寿发，甘金莲.微囊藻毒素的危害及其防治.生命的化学，2008，28（1）：101-103.
[5]傅文宇，徐立红.微囊藻毒素致毒机理的研究进展.浙江大学学报(医学版)2006，35(3)：342-345.
[6]张青学，俞敏娟．铜绿微囊藻(Microcystisaeruglnosa)水华毒性及毒素的研究．环境科学学报，1989，9(1)：86-94.
[7]雷腊梅，宋立荣．微囊藻毒素LR对小鼠的急性毒性研究．第一军医大学学报，2005，25(5)：565-566.
[8]柳丽丽，钟儒刚，曾毅.微囊藻毒素及其毒性研究进展，卫生研究，2006，35(2)：247-249.
[9]徐立红，张甬元，周炳升，等.微囊藻毒素对鱼蛋自磷酸酶抑制作用的研究．水生生物学报，1997，21(2)：183-184.
[10]农清清,张志勇,何敏.微囊藻毒素－LR对HL60细胞遗传毒作用的研究.中国热带医学，2008，8(6):898-905.
[11]HoffmanJRH．RemovalofMicrocystistoxinsinwaterpurifica-tionprocess．WaterSA，1976，2：58-60.
[12]TsujiK，WatanukiT，KondoF，eta1．StabilityofMicrocystinsfromcyanobacteria－iv．Effectofchlorinationondecomposition．Toxicon，1997，35(7)：1033-1041.
[13]赵建伟，黄廷林，何文杰.水源水中微囊藻毒素预处理方法研究进展.中国公共卫生，2007，23（3）：276-278.
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