农田土壤中微囊藻毒素污染特征及风险评价

蓝藻水华释放的微囊藻毒素(MCs)通过灌溉、堆肥沤田等途径进入农田土壤造成污染.采用固相萃取-高效液相色谱串联质谱方法(HPLC-MS/MS)研究了滇池周边35个代表性农田土壤样品中3种典型微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)的含量、分布特征及风险水平.结果表明,MCs检出率为85.7%,总含量为n.d.~7.8μg/kg,平均含量为1.6 μg/kg,其中MC-RR检出率(82.9%)和含量(n.d.~5.3μg/kg)最高. 3种MCs的健康风险和生态风险均在可接受范围内,健康风险以MC-YR最大,生态风险以MC-LR最大.儿童以口腔暴露MCs为主,成人以皮肤暴露MCs为主,儿童暴露MCs的健康风险高于成人.     

活性炭纤维固定化菌对微囊藻毒素MC-LR的去除研究

研究了藻蓝蛋白提取过程中微囊藻毒素MC-LR的释放分布规律,并用活性炭纤维对一株微囊藻毒素降解菌株进行了固定化,考察了不同活性炭纤维预处理方法、活性炭纤维用量、pH值、温度以及MC-LR浓度对固定化藻毒素降解菌去除MC-LR的影响.结果表明,藻蓝蛋白提取过程中MC-LR主要分布在超滤滤液中,占MC-LR总含量的81.2%.固定化藻毒素降解菌去除 MC-LR的效率明显高于非固定化藻毒素降解菌. 藻毒素降解菌用(1+9)盐酸预处理后的活性炭纤维固定化,其去除效果最佳.MC-LR去除的最适条件为:活性炭纤维用量为10g/L,温度为35℃, pH值为8.0.固定化藻毒素降解菌对pH值,温度具有一定的耐受性,能够在pH5~pH9、10℃~35℃范围内有效地去除MC-LR.     

活性炭纤维固定化菌对微囊藻毒素MC-LR的去除研究

研究了藻蓝蛋白提取过程中微囊藻毒素MC-LR的释放分布规律,并用活性炭纤维对一株微囊藻毒素降解菌株进行了固定化,考察了不同活性炭纤维预处理方法、活性炭纤维用量、pH值、温度以及MC-LR浓度对固定化藻毒素降解菌去除MC-LR的影响.结果表明,藻蓝蛋白提取过程中MC-LR主要分布在超滤滤液中,占MC-LR总含量的81.2%.固定化藻毒素降解菌去除MC-LR的效率明显高于非固定化藻毒素降解菌.藻毒素降解菌用(1+9)盐酸预处理后的活性炭纤维固定化,其去除效果最佳.MC-LR去除的最适条件为:活性炭纤维用量为10g/L,温度为35℃,pH值为8.0.固定化藻毒素降解菌对pH值,温度具有一定的耐受性,能够在pH5~pH9、10℃~35℃范围内有效地去除MC-LR.     

土壤中微囊藻毒素MC-LR的降解研究

微囊藻毒素(MCs)是蓝藻水华污染产生的一类生物毒素,通过灌溉、施肥等途径进入农田土壤,对农产品质量和地下水安全造成危害,进而影响人体健康.其中MC-LR是毒性较大、检出较普遍的藻毒素之一.本文通过模拟实验,研究了MC-LR在土壤中的生物降解行为及其影响因素.结果表明,MC-LR为易降解有机污染物,土壤理化性质可影响其在土壤中的降解行为,呈现土壤pH越低、阳离子交换量越大,MC-LR老化系数越大,降解越慢的特征.然而,初始浓度对MC-LR的降解没有影响.微生物降解是土壤中MC-LR降解的主要途径,温度、含水率等环境因素对MC-LR降解的影响主要在于改变土壤中降解微生物的活性.研究结果为评估土壤中MC-LR的生态风险提供了依据.     

土壤添加不同粘土矿物对微囊藻毒素在生菜中生物富集的影响

土壤-作物系统中微囊藻毒素的生物富集会对人类健康造成潜在威胁.本研究通过生菜（Lactuca sativa L.var.ramosa Hort.）种植实验比较了土壤添加不同比例的3种粘土矿物（凹凸棒石、蒙脱石和沸石）对微囊藻毒素-LR（microcystin-LR,MC-LR）生物富集的影响,分析含10 μg·L^-1 MC-LR溶液灌溉土壤50 d后,不同处理的MC-LR在生菜中累积量及土壤中的有效态含量和总含量.结果表明,3种粘土矿物能够不同程度有效减少MC-LR在生菜根系和叶片中的富集.5%的凹凸棒石和蒙脱石处理的生菜叶片中MC-LR含量分别较空白处理降低53.0%和52.3%,使得摄入量降低到WHO组织要求的日允许摄入限量范围.添加粘土矿物显著降低了土壤中MC-LR有效态含量.相关分析发现,生菜根系和叶片中MC-LR的含量与土壤MC-LR有效态含量均呈显著正相关.实验结果为蓝藻污染地区削减微囊藻毒素的作物富集提供了科学依据.     

互花米草入侵对滨海盐沼土壤甲基汞的影响

本研究跨越11个纬度选取了4个典型滨海盐沼湿地,通过对比分析互花米草湿地和其他盐沼湿地（没有互花米草的本地种单优或者共优群落湿地）的汞（THg）和甲基汞（MeHg）含量特征及环境因子,探究互花米草入侵对我国滨海盐沼湿地土壤甲基汞的影响.结果表明：（1）4个研究区THg含量高低顺序为闽江口（（115.327±18.220）μg/kg） > 杭州湾（（37.792±3.761）μg/kg） > 黄河三角洲（（27.690±4.359）μg/kg） > 盐城（（8.843±1.688）μg/kg）;MeHg含量为杭州湾（（0.589±0.134）μg/kg） > 黄河三角洲（（0.511±0.059）μg/kg） > 闽江口（（0.361±0.065）μg/kg） > 盐城（（0.191±0.027）μg/kg）.（2）综合4个研究区进行分析发现,互花米草入侵对盐沼湿地土壤MeHg和% MeHg的均没有显著影响,但是互花米草入侵著增加了黄河三角洲的MeHg含量（95.0%）.（3）在两种湿地类型中,% MeHg（甲基化率）和THg均呈现极显著的负相关关系,且二者之间的关系存在一个临界值（20~30μg/kg之间）,当THg小于临界值时,% MeHg与环境因子相关性较弱;当THg大于临界值时,% MeHg与环境因子显著相关.本研究从较大的空间尺度回答了互花米草入侵对滨海盐沼湿地甲基汞特征的影响,为全面评价互花米草入侵对我国滨海地区的影响提供了数据支持,为研究滨海滩涂地区汞的迁移转化提供了依据.     

生物质碳对土壤中微囊藻毒素生物有效性的影响

通过向土壤中添加水稻秸秆生物质碳（RSB）、玉米秸秆生物质碳（MSB）和鸡粪生物炭（CMB）来减少微囊藻毒素-LR（MC-LR）在生菜中的富集.结果表明,RSB、MSB和CMB在添加量为2%时,生菜叶片中MC-LR含量较空白分别降低了58.0%、49.5%和70.4%,使得每日估计摄入量降低到WHO的每日允许摄入量限值以下.CMB显著降低了土壤中MC-LR的总含量,而其他处理则无显著影响.3种生物质碳均显著降低了有效态MC-LR含量,且生菜根系和叶片中MC-LR的含量与土壤MC-LR有效态含量均呈显著正相关关系.所有添加生物质碳处理均对生菜生长无负面影响.     

微囊藻毒素的提取纯化及制备方法研究

蓝藻水华污染所带来的主要危害是由毒蓝藻向水体中释放多种不同类型的微囊藻毒素(Microcystis,MCs),其中微囊藻毒素MC-LR和MC-RR是我国富营养化水体中最主要的2种藻毒素.为解决对MCs进行深入研究中的MCs纯品缺少问题,迫切需要研究1种有效提取.纯化、制备MCs的方法.以天然水华蓝藻为原料,建立了以甲醇溶液提取、固相萃取和半制备色谱分离为主要步骤的微囊藻毒素提取、纯化和制备的方法.通过优化提取、分离和制备条件,制备了一定量的微囊藻毒素MC-LR和MC-RR高纯度样品.样品经HPLC鉴定分析,纯度可达98%以上.干燥后可得2种微囊藻毒素纯品分别为MC-RR121.1μg,MC-LR62.8μg.     

微囊藻毒素-LR的臭氧降解研究

采用不同的臭氧投加量,考察了微囊藻毒素-LR(MC-LR)的降解效果,并通过对臭氧氧化过程中产生的8种主要降解产物的相对分子质量分析,推测其降解途径.结果表明,臭氧氧化降解MC-LR主要通过Adda途径和Mdha途径来完成对MC-LR的降解和脱毒作用.臭氧氧化的Adda途径是通过对MC-LR上Adda侧链的进攻,断开具有活性的Adda支链,而达到脱毒的目的;臭氧氧化的Mdha途径是通过对MCs肽环上面Mdha和Ala的断键,打开环状肽链,使藻毒素失去活性,在整个过程中Adda途径占主导地位.在O3∶MC为6时,MC-LR的去除率最高可达到92%.     

生物质碳对土壤中微囊藻毒素生物有效性的影响

通过向土壤中添加水稻秸秆生物质碳（RSB）、玉米秸秆生物质碳（MSB）和鸡粪生物炭（CMB）来减少微囊藻毒素-LR（MC-LR）在生菜中的富集.结果表明,RSB、MSB和CMB在添加量为2%时,生菜叶片中MC-LR含量较空白分别降低了58.0%、49.5%和70.4%,使得每日估计摄入量降低到WHO的每日允许摄入量限值以下.CMB显著降低了土壤中MC-LR的总含量,而其他处理则无显著影响.3种生物质碳均显著降低了有效态MC-LR含量,且生菜根系和叶片中MC-LR的含量与土壤MC-LR有效态含量均呈显著正相关关系.所有添加生物质碳处理均对生菜生长无负面影响.     

海河天津段微囊藻及其毒素的空间分布及与水环境因子的关系

采取荧光定量PCR技术及ELISA酶联免疫吸附法,以mcyD基因和PC-IGS基因为靶基因对夏季蓝藻暴发期间海河天津市区段的产毒微囊藻种群丰度和毒素含量进行了研究.结果表明：夏季海河天津市区段微囊藻种群丰度具有明显差异性：产毒微囊藻种群丰度为1.16×10⁴~2.48×10⁷copies/mL占总微囊藻种群的4.25%~28.59%.藻毒素含量最高点为8号采样点天津站,每升水体中藻细胞共含毒素195.51μg,除去藻细胞水中毒素浓度为0.97μg/L.总的来说,海河天津市区段微囊藻总基因拷贝数较高,产毒微囊藻丰度在不同采样点间差异较大,影响水体中微囊藻丰度的最主要环境因素是pH值.海河水体中毒素含量没有超过安全阈值,但是单位体积水体中藻细胞内毒素含量很高,具有较高的毒素释放潜力,可能对下游河口生态系统造成潜在威胁.     

鲢鱼、草鱼和尼罗罗非鱼热休克蛋白70基因cDNA全序列的克隆与分析

采用RT-PCR技术和RACE技术分别从淡水食毒藻鱼类鲢鱼（Hypophthalmichthys molitrix）、尼罗罗非鱼（Oreochromis nilotica）及草食性鱼类草鱼（Ctenopharyngodon idella）肝脏扩增出热休克蛋白70（HSP70）cDNA全序列,并与其它鱼类、两栖类和哺乳类动物的HSP70氨基酸进行了同源性比较. 结果表明,鲢鱼、草鱼和尼罗罗非鱼肝脏HSP70基因cDNA全长分别为2356 bp、2348 bp和2242 bp,分别编码649、649和638个氨基酸.鲢鱼、草鱼和尼罗罗非鱼HSP70与其它鱼类、两栖类和哺乳类动物HSP70氨基酸同源性均较高,表明其在进化上高度保守,且承担着重要的生理功能.构建系统进化树发现,鲢鱼、草鱼与其它鲤科鱼类斑马鱼、银鲫（Carassius auratus gibelio）的HSP70氨基酸同源性较高,处于同一进化树分枝;而尼罗罗非鱼HSP70未与其它鲈形目鱼类,如鲷科鱼类聚为一枝,而是占据一个独立的分枝,这与克隆得到的鲢鱼、草鱼肝脏HSP70基因可能为结构型HSP70,而尼罗罗非鱼肝脏HSP70基因可能为诱导型HSP70的结果相一致.     

Effect of filter-feeding fish silver carp on phytoplankton species and size distribution in surface water： A field study in water works

Silver carp were introduced into the pre-sedimentation pond to control excessive phytoplankton in raw water.The effectiveness of the filter-feeding silver carp on phytoplankton control and the effect of silver carp on phytoplankton community were investigated.The results showed that Microcystis could be effectively removed by silver carp stocked in the pre-sedimentation pond,and simultaneously,the concentration of single-cell phytoplankton increased obviously.The difference in phytoplankton species and singlecell phytoplankton size between in the water and in the gut of silver carp indicated that phytoplankton smaller than 5 μm,such as Chamydomonas and Platymonas,were almost not be filtered by silver carp,phytoplankton with the size between 5 and 20 μm could be partly filtered,and large size phytoplankton,mainly colony-forming Microcystis could be filtered almost completely.These filterfeeding characteristics directly caused the phytoplankton size distribution biased toward miniaturization.Therefore,this biological treatment using silver carp could be applied only to deal with groups of Microcystis-dominated eutrophic water,and was not appropriate in water bodies where single-cell micro phytoplankton were dominant.Especially when silver carp are used in water treatment,a cautious attitude should be taken based on the evaluation of phytoplankton biomass and species structure features in raw water.     

鲢鱼联合常规水处理工艺除藻特性

将鲢鱼引入到某水厂预沉池中用以去除藻类,并对该水厂从原水到滤后水中藻类种类和数量进行监测.结果表明,鲢鱼对水华微囊藻可进行有效滤食,但对单细胞绿藻滤食效果不佳,从而导致预沉池出水中水华微囊藻数量和比例大幅下降,使单细胞绿藻获得了更大的生长优势.预加氯对叶绿素a氧化作用显著.混凝沉淀过程对杆状藻类去除明显,具有较长突起尖刺的藻类会阻碍混凝沉淀效果.少量个体较小和突起物带有尖刺的藻类能够深入滤池.当原水中微囊藻浓度较高时,鲢鱼联合常规水处理工艺能够对藻类实现较为彻底的去除.     

电子束辐射对铜绿微囊藻藻毒素产生和释放的抑制作用研究

铜绿微囊藻及其所产生的藻毒素严重威胁人类健康和生命安全,给水处理带来很大困难.利用直线加速器产生的电子束对铜绿微囊藻分别进行1、2、3、4和5 kGy的辐射,通过胞内毒素和胞外毒素的变化,分析了电子束辐射对藻细胞毒素产生和释放过程的影响.结果表明,2～5 kGy的辐射使藻细胞叶绿素a含量迅速大幅下降,对胞外毒素的去除率分别为76.9%、76.2%、76.2%和97.7%,表明电子束辐射对微囊藻毒素的降解作用.胞内毒素、胞外毒素与叶绿素a浓度之间的相关性拟合进一步证实电子束辐射抑制了胞内毒素的产生.     

鲢鱅鲴混养对水环境及氮素迁移转化的影响

利用¹⁵N稳定同位素技术研究混养细鳞斜颌鲴对鲢鱅鱼水环境及氮素迁移转化的影响.结果显示：实验期间,鲴鲢鱅组各营养盐浓度经过短暂升高后迅速降低,实验结束时,TN,TP,NO₃^--N,NO₂^--N,PO₄^3--P浓度分别达到2.67,0.13,0.93,0.026,0.0035mg/L,鲢鱅组各营养盐浓度总体保持增长趋势并于第10d后显著大于鲴鲢鱅组相应值（P<0.05）,到实验结束分别为鲴鲢鱅组的1.80,1.69,1.73,1.72,1.83倍.与对照组相比,有鱼组的叶绿素浓度Chla和藻细胞密度明显下降,到实验结束,鲢鱅组的Chla和藻细胞密度分别为34.69mg/m³,1.96×10⁶cells/L,鲴鲢鱅组分别为25.32mg/m³,1.9×10⁶cells/L,均显著低于对照组（P<0.05）.同位素分析结果显示：标记物¹⁵N微囊藻进入系统后,部分被鲢鱅鱼摄食同化为机体组成部分,再通过鱼类分泌,排泄等方式进入水体,水体中含氮营养盐被藻类生长吸收,此外,一部分微囊藻沉淀和鱼类排泄物作为沉积腐质被鲴鱼摄食同化为其机体组成部分.     

不同磷源及其浓度对铜绿微囊藻生长和产毒的影响

研究了以低浓度磷酸氢二钾和β-甘油磷酸钠为外加磷源时铜绿微囊藻生长及藻毒素产生的规律.通过分析铜绿微囊藻生长过程中细胞数量、培养基和藻细胞中总磷含量、培养基pH及微囊藻毒素-LR和微囊藻毒素-RR的含量,确定了2种磷源对铜绿微囊藻生长及胞内藻毒素含量的变化规律.结果显示,以β-甘油磷酸钠为磷源时,培养过程中藻细胞数及藻细胞内毒素含量均低于以磷酸氢二钾为磷源时的藻细胞数及藻细胞内毒素含量,表明在低浓度范围内磷酸氢二钾比β-甘油磷酸钠更能促进藻的生长,同时也能促进胞内藻毒素的生成.     

水源水中微囊藻毒素的遗传毒性与健康风险评价

应用美国EPA健康风险评价模型对浙江省101个饮用水源地微囊藻毒素(MC)的健康风险度进行评价,提示水源水中微囊藻毒素-LR(MC-LR)具有较高的非致癌风险.采集MC污染相对严重的A、B 2饮用水源,一部分利用树脂对其中的MC进行浓集,另一部分加入稀释的纯毒素MC-LR模拟水源水中MC释放的情况,同时制备相同浓度的纯毒素序列,利用Ames试验检测藻毒素浓集物、水样中藻毒素和纯毒素对细菌的致突变性,彗星试验检测人外周血淋巴细胞可能产生的DNA损伤,微核试验检测鲤鱼红细胞微核的诱发效应.结果表明,与阴性对照组相比,藻毒素浓集物、纯毒素和藻毒素稀释水样均可引起人外周血淋巴细胞DNA的不同程度损伤(P <0.01),损伤随着染毒剂量的增加而加重,高剂量浓集物、藻毒素稀释水样A和纯毒素可诱导鲤鱼红细胞微核率上升,在本实验条件下尚未观察到藻毒素浓集物、藻毒素稀释水样及纯毒素在Ames试验中具有显著的致突变作用.利用树脂浓集水源水中MC和向水源水中加入稀释的MC-LR模拟MC释放2种方法切实可行,饮用水源水中MC可诱导鲤鱼红细胞微核率上升和淋巴细胞DNA损伤,具有遗传毒性,可能对人体健康产生的远期危害.     

太湖微囊藻毒素年变化及其与浮游生物的关系

应用酶联免疫吸附法,对太湖 6 个样点进行了为期 1 年的微囊藻毒素(MC)的监测,探讨了微囊藻毒素随时间变化的趋势及其与浮游生物的关系.结果表明,微囊藻毒素在湖体中的全年变化趋势和藻类生长繁殖的全年变化趋势有共同之处,均表现为夏、秋季高.但微囊藻毒素含量的峰值比藻类生物量的峰值略有滞后,并且在夏、秋季藻毒素含量总体水平较高的时期内,有明显的起伏;微囊藻毒素含量与蓝藻生物量呈高度相关,如果该样点藻类优势种为蓝藻,则微囊藻毒素含量与藻类总生物量亦相关;和浮游植物存在捕食关系的浮游动物(轮虫和原生动物)与藻毒素含量也存在相关性.     

无机氮和有机氮对铜绿微囊藻生长和产毒影响的比较

以氯化铵和丙氨酸作为氮源,通过测定铜绿微囊藻细胞生物量、胞内藻毒素含量、基质利用率等变化情况探究并比较两种含氮化合物对铜绿微囊藻生长和产毒的影响.结果表明铵氮低浓度(10 mg·L-1)促进铜绿微囊藻生长,而高浓度(20 mg·L-1)具有抑制作用;不同浓度的丙氨酸对铜绿微囊藻的生长均具有促进作用,最适生长浓度为20 mg·L-1.铵态氮对藻毒素产生的促进作用不明显,丙氨酸则较大的促进了微囊藻产毒,是同时期对照组的6倍.