微囊藻毒素微生物降解途径与分子机制研究进展

随着大量含氮和磷的废水流入湖泊和江河,导致淡水蓝藻水华污染现象日趋严重.蓝藻水华污染的最主要危害是产生和释放以微囊藻毒素(microcystins,MCs)为主的多种藻毒素.由于MCs对动植物具有很强的毒性,且其在水体中很难被传统的处理方法有效去除,因此如何有效控制蓝藻水华污染和去除MCs是摆在中外环境科学领域的一个难题.针对MCs的结构与毒性、降解菌株、酶催化降解、降解基因和生物降解途径与分子机制的研究进展进行了综述,并对今后微生物降解MCs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MCs污染和饮用水安全问题提供参考.     

微囊藻毒素研究进展

蓝藻水华使水的感官性状恶化，水体自净能力降低，其中的蓝绿藻会产生对健康有潜在威胁的微囊藻毒素，是淡水水体中危害最大的一类。就国内外近年来对微囊藻毒素的毒理、危害和流行病学等方面的研究作一综述。     

水体藻类污染与健康

藻类植物生长于淡水和咸水水体中,种类繁多,其中有毒的有40多种。水体藻类污染日益受人们关注。 近年来,由于人类生产活动和生活活动,向水体大量排放化肥、人畜粪便以及含磷洗涤废水等污染物,造成水体富营养化,使得藻类大量繁殖,其中有毒藻类的数量也急剧增加。世界各地都有因藻类污染水体而导致野生动物和家畜死亡及人群的肝损害、胃肠炎、腹泻和皮炎等的报道。 污染淡水水体的有毒藻主要为蓝藻门中的铜绿微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻、阿氏颤藻和泡沫节球藻等。这些藻类所产生的毒素,按其毒性分为肝脏毒素、神经毒素和其它毒素三类。而肝脏毒素主要由铜绿微囊藻、水华鱼腥藻产生的微囊藻毒素和泡沫节球藻产生的节球藻毒素组成。近年的研究资料表明,饮水中的藻类肝脏毒素污染可能是导致肝癌的重要原因之一。 由于肝脏毒素对人类健康的危害有着不可忽视的作用,各国学者进行了深入的研究。藻类毒素中肝毒素是一类结构相近的环状多肽类物质。它对小鼠、大鼠的     

水体中微囊藻毒素检测技术研究进展

概述了微囊藻毒素的结构和性质,分析了其对人类健康的危害,综述了近年来国内外水体中微囊藻毒素的检测方法,提出了今后的研究方向。     

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.     

城市供水藻毒素污染水平的动态研究

藻毒素是在世界各地富营养化的饮用水源中广为发现的蓝绿藻产生的一种肝毒性多肽,该毒素可引起动物中毒并对人类产生危害.通过ODS硅胶柱浓缩某市1998年8月～1999年6月期间水体中的痕量微囊藻毒素,应用高效液相色谱方法,精确检测水源水及出厂水中藻细胞内外LR、YR、RR型微囊藻毒素含量.结果显示,LR型微囊藻毒素仅在源水中检出,其浓度是0.07～0.78(g/L;RR型微囊藻毒素在源水和出厂水中的检出浓度分别是0.08～2.71(g/L,0.07～1.09(g/L;YR型毒素未检出;总的藻毒素在10月和6月明显高于其他月份.因此该城市供水水体存在藻毒素的污染,并有明显的季节变化.研究结果有助于合理选择水源,同时为制定饮水中藻毒素卫生标准提供科学依据.     

洱海水华期间饮用水源区产毒微囊藻和微囊藻毒素-LR的分布特征

水华期间微囊藻毒素的释放会严重影响洱海饮用水源水质安全.应用荧光定量PCR结合酶联免疫法快速检测洱海水华高发秋季(8—11月)主要旅游区和饮用水源地产毒微囊藻丰度和微囊藻毒素LR浓度.结果表明,荧光定量PCR方法能够快速定量洱海中总微囊藻种群和产毒微囊藻丰度,并且能有效预测洱海水体产毒潜能.洱海总微囊藻平均丰度为8.15×10~6copies·L~(-1),9月份均值最高,产毒微囊藻平均丰度为6.42×10~5copies·L~(-1),也于9月达到最高值,占总微囊藻的比例为1.0%~69.8%,水温和TP显著影响洱海总微囊藻丰度,低温、低P是洱海微囊藻水华的限制因子.洱海毒素峰值期为10月上旬,期间水源地微囊藻毒素和胞外微囊藻毒素全部检出,叶绿素a显著影响总微囊藻毒素和胞外微囊藻毒素分布,说明在一定程度上Chl a值能预测水体微囊藻释放的毒素风险.洱海总微囊藻毒素LR最高值达2.17μg·L~(-1),已超过集中式生活饮用水地表水源地对MC-LR的限值(1.0μg·L~(-1)),表明水华期间洱海饮用水水源安全问题不容忽视.     

基于Monte Carlo模拟法对水源水体中微囊藻毒素的健康风险评估

调查水源水体中微囊藻毒素MCs(MC-RR、MC-LR和MC-YR)的污染情况,结合调查情况应用蒙特卡洛法(Monte Carlo)模拟量化人群通过饮水途径摄入微囊藻毒素的风险.在珠江西航道沿线设置5个采样点,在2016年1~6月期间共采集90份水样,根据国标(GB/T 20466-2006)推荐的HPLC方法检测水体中的微囊藻毒素,运用专业风险评估软件@Risk7.0,构建非参数概率评估模型,对通过饮水途径摄入微囊藻毒素(暴露)风险进行概率评估.对随机采集90份水源水体中微囊藻毒素MCs质量浓度检测值进行分布拟合,并运用Chi-Squared、Anderson-Darling、Kolmogorov-Smirnov这3种统计方法进行拟合度检验,根据3种评估拟合结果,确定最佳拟合分布模型.结果表明,在检测的90个水样品中,MC-RR的检出率最高,达到51.11%,质量浓度范围为0.001 7~0.386 3μg·L~(-1);其次为MC-LR和MC-YR,检出率分别是47.78%和21.11%,质量浓度范围分别是0.028 5~0.279 6μg·L~(-1)和0.003 0~0.136 2μg·L~(-1),水源水体中3种微囊藻毒素以MC-RR为主,最大检出质量浓度为0.386 3μg·L~(-1),MC-YR的含量最低.采用软件@Risk7.0分布拟合结果显示,MC-LR质量浓度最适的拟合分布为Ext Value Min模型(0.113 91,0.098 462),MC-RR质量浓度最适的拟合分布为Logistic(0.058 064,0.053 044).健康风险评估表明,MC-LR对人体健康危害的风险高于MC-RR的风险,儿童比成人更易于受到MCs污染的威胁.MC-LR对儿童健康危害的致癌年风险数值大于美国环保署(USEPA)推荐的最大可接受风险水平1×10-4;MC-LR对成人的致癌暴露年风险数值大于国际辐射防护委员会(ICRP)推荐的最大可接受风险水平5×10-5,表明水源水体中的MCs对人体健康存在潜在的危害,有必要加强饮用水源水体的保护与监控,为有效控制水源地水质污染和更好地保障人民健康奠定基础.     

太湖水中微囊藻毒素的测定及其分布特征

为了调查太湖水体中微囊藻毒素的污染程度,运用固相萃取-高效液相色谱技术测定了微囊藻毒素(MC-RR,MC-LR)的含量水平。该方法线性范围0.2～5 mg/L,相关系数大于0.99,2种藻毒素的最低检测限分别为0.05μg/L(MC-RR)和0.048μg/L(MC-LR)。结果表明,夏季太湖水体中MCs总体含量高于冬季;微囊藻毒素MC-LR的含量大于MC-RR。总体上看来,太湖北部(梅梁湾)水域中藻毒素的污染比其它区域水体严重。     

微囊藻粗毒素对大鼠肝细胞DNA合成和损伤的影响

微囊藻粗毒素对大鼠肝细胞ＤＮＡ合成和损伤的影响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。为探讨微囊藻毒素对人体健康的远期危害，我们采用大鼠肝细胞复制期ＤＮＡ合成（ＲＤＳ）和程序外Ｄ...     

饮用水源地的水华对人体健康风险评价

饮用水源地的水华现象近年来在世界各地不断爆发,给人类饮水安全造成极大的威胁。本文通过检测微囊藻毒素和三卤甲烷类物质,利用急性暴露安全阈值（浓度）计算模型,计算出了各自的急性暴露安全阅值,并对健康风险进行了评价。     

滇池水华蓝藻中藻毒素光降解的研究

微囊藻毒素是水华蓝藻释放的一类毒性很大的环状七肽物质.通过紫外灯和日光照射滇池水华蓝藻提取液,发现溶液中微囊藻毒素均可被降解,且在日光照射下降解更快.同时发现藻毒素的降解程度与色素含量有关.结果表明,色素催化光降解可能是天然水体中微囊藻毒素去除的一个主要途径.     

水体微囊藻毒素污染对人群的非致癌健康风险

利用重庆某区2个水库的水样及水产品中微囊藻毒素的浓度,使用美国环境保护署推荐的健康风险评估模型计算微囊藻毒素通过饮水途径和食用水产品途径的人群非致癌健康年风险度以及两条途径的总非致癌健康年风险度.结果表明饮用水库A水的非致癌健康年风险度为0.001×10-6~0.004×10-6 a-1,饮用水库B水的非致癌健康年风险度为0.002×10-6~0.046×10-6 a-1;食用水库A水产品的非致癌健康年风险度为0.083×10-6~0.262×10-6 a-1,食用水库B水产品的非致癌健康年风险度为0.116×10-6~0.747×10-6 a-1,白鲢是水库A与水库B非致癌健康年风险度最高的水产品.水库A两条暴露途径的总非致癌健康年风险度的最大值为0.266×10-6 a-1;水库B两条暴露途径的总非致癌健康年风险度的最大值是0.793×10-6 a-1.水产品的非致癌健康年风险度高于饮水;水库B两条暴露途径的的总非致癌健康年风险度接近国际上最常用的最大可接受风险水平1.0×10-6 a-1.应优先加强水库B中微囊藻毒素的监测,同时限制食用水库A和水库B的水产品,特别是白鲢.     

饮用水消毒副产物—卤乙酸的分析检测

卤乙酸是氯化消毒饮用水中一类主要的消毒副产物 ,由于存在的广泛性和潜在的健康危害 ,许多国家和卫生组织相继将其列为饮用水常规监测项目 ,而我国至今还没有相关规定 ;为更好地控制饮用水中卤乙酸的形成 ,世界各国科研人员先后研究和开发出了性能逐趋完善的多种分析检测方法 ;在大量国内外文献调研的基础上 ,对卤乙酸的各种分析检测方法进行系统的介绍 ,并指明今后的发展方向     

水温和pH对饮用水中铝形态分布的影响

铝对输配水系统及人体健康的影响主要与其存在形态有关.本研究采用硫酸铝模拟配水考察了水温和pH对溶液中铝形态分布的影响情况.考察的主要铝形态包括单核铝、溶解铝、悬浮铝和多核铝;采用的形态分析方法为荧光分光光度法.结果表明:当pH=6.5时,悬浮铝为饮用水中铝的主要存在形态,在总铝中的质量分数为62.2%;而当pH>7.0时,单核铝为主要形态,且随反应时间的增加变化不大.各水质条件下的多核铝浓度均较低,且随反应时间的变化也不大.水温对铝形态的影响与pH是一致的,由pOH可将二者统一起来.通过调节pOH可以实现饮用水中铝形态的控制,这将对输配水系统的运行管理及铝毒性控制提供理论依据.     

Degradation and detoxification of microcystin-LR in drinking water by sequential use of UV and ozone

Microcystins (MCs) produced by cyanobacteria are strong hepatotoxins and classified as possible carcinogens.MCs pose a considerable threat to human health through tainted drinking and surface waters.Herein filtrated water from a waterworks in Harbin,China,was spiked with microcystin-LR (MC-LR) extracted from a toxic scum of microcystis aeruginosa,and the spiked sample waters were treated using UV irradiation with consequent ozonation process (UV/O3),compared with ozonation at a dose range commonly applied in water treatment plants,UV irradiation at 254 nm and UV irradiation combined with ozonation (UV+O3),respectively.The remaining of toxins were analyzed using high-performance liquid chromatography and also determined using a protein phosphatase type 2A inhibition assay,which was utilized to evaluate the reduction in toxicity.Results indicated that in comparison to other three processes (O3,UV,and UV+O3),UV/O 3 process could effectively decrease both the concentration and toxicity of MC-LR at 100 μg/L level after 5 min UV irradiation with consequent 5 min ozonation at 0.2 mg/L (below 1 μg/L),while 0.5 mg/L ozone dose was required for the level below 0.1 μg/L.The addition of an UV treatment step to the existing treatment train may induce significant transformation of micropollutants and breaks down the natural organic matters into moieties unfavorable for ozone decomposition,stabilizing the ozone residual.These findings suggested that sequential use of UV and ozone may be a suitable method for the removal of these potentially hazardous microcystins from drinking water.     

江苏省地级以上城市饮用水水源地环境状况调查、评估与管理对策研究

水是人类生存的基本需求,饮用水水源保护是保障人民身体健康的头等大事,也是水污染防治工作的重点任务之一.本文对2011年江苏省地级以上城市29个集中式饮用水源地基本情况调查的结果进行了归纳总结,评价了水源地水质现状.结果表明,全省23个河流型饮用水水源地水质以Ⅱ、Ⅲ类为主,湖库型水源地水质处于中营养轻度富营养化状态,地下水型水源地水质全部达到Ⅲ类标准.本文也分析了水源地水质超标原因、饮用水源地保护工作中存在的问题和困难,最后提出了不同类型水源地的环境保护对策和建议.     

Disinfection byproduct regulatory compliance surrogates and bromide-associated risk

Natural and anthropogenic factors can alter bromide concentrations in drinking water sources. Increasing source water bromide concentrations increases the formation and alters the speciation of disinfection byproducts (DBPs) formed during drinking water treatment. Brominated DBPs are more toxic than their chlorinated analogs, and thus have a greater impact on human health. However, DBPs are regulated based on the mass sum of DBPs within a given class (e.g., trihalomethanes and haloacetic acids), not based on species-specific risk or extent of bromine incorporation. The regulated surrogate measures are intended to protect against not only the species they directly represent, but also against unregulated DBPs that are not routinely measured. Surrogates that do not incorporate effects of increasing bromide may not adequately capture human health risk associated with drinking water when source water bromide is elevated. The present study analyzes trihalomethanes (THMs), measured as TTHM, with varying source water bromide concentrations, and assesses its correlation with brominated THM, TTHM risk and species-specific THM concentrations and associated risk. Alternative potential surrogates are evaluated to assess their ability to capture THM risk under different source water bromide concentration conditions. The results of the present study indicate that TTHM does not adequately capture risk of the regulated species when source water bromide concentrations are elevated, and thus would also likely be an inadequate surrogate for many unregulated brominated species. Alternative surrogate measures, including THM3 and the bromodichloromethane concentration, are more robust surrogates for species-specific THM risk at varying source water bromide concentrations.     

Characterization of dissolved organic matter in urban sewage using excitation emission matrix fluorescence spectroscopy and parallel factor analysis

Wastewater dissolved organic matter (DOM) from different processing stages of a sewage treatment plant in Xiamen was characterized using fluorescence and absorption spectroscopy. Parallel factor analysis modeling of excitation-emission matrix spectra revealed five fluorescent components occurring in sewage DOM: one protein-like (C1), three humic-like (C2, C4 and C5) and one xenobiotic-like (C3) components. During the aerated grit chamber and primary sedimentation tank stage, there was only a slight decrease in fluorescence intensity and the absorption coefficient at 350 nm (a350). During the second aeration stage, high concentration of protein-like and short-wavelength-excited humic-like components were significantly degraded accompanied by significant loss of DOC (80%) and a350 (30%), indicating that C1 and C2 were the dominant constituents of sewage DOM. As a result, long-wavelengthexcited C4 and C5 became the dominant humic-like components and the DOM molecular size inferred from the variation of spectral slope S (300–650 nm) and specific absorption (a280/DOC) increased. Combination use of Fmax of C1 and the ratio of C1/C5, or a350 may provide a quantitative indication for the relative amount of raw or treated sewage in aquatic environment.