藻毒素

氮和磷等植物營養元素的污染可引起水體富營養化，導致有些藻類瘋長，在多數富營養水體中，藍藻數量多且為優勢種，但也有部分湖泊中綠藻為優勢種。由於淡水富營養化引起藍藻(嚴格意義上應稱為藍細菌)、綠藻、硅藻等瘋長而形成“水華”，使水體呈藍色、綠色或其他顏色。形成“水華”的這些藻類可產生大量藻毒素使水源污染，藻毒素可通過消化道途徑進入人體，引起腹瀉、神經麻痹、肝損傷，嚴重者可發生中毒甚至死亡。在藻毒素中以藍藻毒素為多，主要包括肝毒素、神經毒素和內毒素。淡水水體中藍藻毒素已成為全球性的環境問題。

基本介紹

• 中文名：藻毒素
• 外文名：microcystin
• 溶解度：易溶於水 、甲醇或丙酮
• MC-LR分子量：995.2
• 揮發性：不揮發
• 分類：微囊藻毒素

概述

在水中的溶解性大於1g/L，化學性質相當穩定。在水中藻毒素自然降解過程是十分緩慢的，當水中的含量為5µg/L時，三天后，僅10%被水體中微粒吸收，7%隨沙沉澱。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澱、過濾、加氯也不能將其去除。有研究報導，在某湖周圍3個自來水廠的出廠水中檢出低濃度的藻毒素(128～1400ng/L)，表明採用常規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，具有強烈的促癌（肝癌）作用。家畜及野生動物飲用了含藻毒素的水後，會出現腹瀉、乏力、厭食、嘔吐、嗜睡、口眼分泌物增多等症狀，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、游泳及其他水上休閒和運動時，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，進一步誘發肝癌。動物實驗結果顯示，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）。流行病學研究發現飲水中微量微囊藻毒素與人群中原發性肝癌的發病率有很大相關性，慢性MC染毒引起了巢湖漁民實質性的肝損傷（圖3、圖4）。1996年在巴西造成100多名急性肝功能障礙，7個月內至少50人死於藻毒素產生的急性效應，引起舉世矚目的關注。淡水水體中的藍藻毒素已成為全球性的環境問題，世界各地經常發生藍藻毒素中毒事件。

圖1 微囊藻毒素對增加脂肪沉積

圖1鰱膽囊：一直餵藍藻（A），先餵藍藻中途換投飼料（B）

圖3 巢湖漁民血液中的MC含量

圖4血清中MC與主要肝功能指標正相關

分類

水體中藍藻毒素很多，主要包括作用於肝臟的肝毒素（hepatotoxins），作用於神經系統的神經毒素（neurotoxins）和位於藍藻細胞壁外層的內毒素（endotoxins)，一般把內毒素與脂多糖（lipopolysaccharides,LPS）視為同一物質。肝毒素包括微囊藻毒素（microcysin,MC)、節球藻毒素（nodularin)和柱孢藻毒素（cylindrospermopsin）（圖5）。微囊藻毒素為環七肽，節球藻毒素為環五肽。神經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)，其中後三者統稱為麻痹性貝毒(paralytic shellfish poisoning,PSP）。魚腥藻毒素-a為仲胺鹼，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。

圖4 各種藍藻毒素

去除措施

藍藻毒素在細胞內產生，活的藍藻向細胞外分泌毒素的量很少，只有當藍藻死後才將毒素釋放出來。因此，需在藍藻生長時去除藍藻。除去藍藻的方法主要是採用殺藻劑控制其生長或採用絮凝劑使藍藻沉積。當藍藻裂解或採用殺藻劑使藍藻毒素釋放到水中時，會使水中毒素含量超過健康標準，因此需要及時採取措施降低水中毒素含量。主要的去除藍藻毒素的方法有活性炭吸附、化學降解（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，那些飲用未經處理的地表水的人群有攝入藍藻毒素的危險，特別是在藍藻水華發生的高峰季節。由此，可以看出藍藻毒素對開發中國家，特別是農村地區的人群比已開發國家的人群具有更高的危險。但是，飲用經處理的地表水的人群並非就沒有攝入藍藻毒素的危險了，因為傳統的水處理方法在去除藍藻毒素方面效果並不好。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藻毒素的危險。

藻毒素處理方法

混凝沉澱對去除溶解性藻毒素作用較小，但改進後的絮凝—沉澱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，經生物砂濾和加氯氧化後能有效降解水中溶解性藻毒素含量，去除率平均達63%左右。Grutzmacher 等人的研究也說明慢濾技術也能有效去除飲用水中細胞內毒素。 同樣，肖興富等用加壓氣浮技術向水體中釋放多功能微氣泡, 將水體中的藻類進行了直接回收試驗, 也取得了很好的效果