微囊藻毒素的环境暴露、毒性和毒性作用机制研究进展

微囊藻毒素(MCs)是富营养化淡水水体中蓝藻的爆发性繁殖产生的最常见的藻毒素,因其分布广、结构稳定、毒性大引起了科学界的广泛关注。本文系统梳理了微囊藻毒素在我国水体中的污染现状和典型毒性效应及毒性作用机制。另外,针对目前藻毒素研究的不足提出了建议,可为有效降低环境中微囊藻毒素的潜在安全风险及深入研究其生态毒性效应提供支持。     

微囊藻毒素在土壤中的环境行为及污染风险

微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是富营养化水体中发生蓝藻水华时所产生的一类肝毒素,在环境中大量出现时将对生态系统带来冲击并可通过食物链进入人体进而危害人类健康.关于微囊藻毒素的环境行为和污染风险近年来已成为研究热点.论文基于地表物质循环原理,分析了水体中微囊藻毒素经土壤进入人体的途径,指出了土壤在微囊藻毒素迁移转化链条中的位置,概述了微囊藻毒素在土壤中的环境化学行为、农作物的吸收特性及其生态毒理效应等方面的研究进展,提出了在微囊藻毒素迁移转化过程中土壤的净化和传递两大功能,并在此基础上展望了今后的研究方向.     

太湖梅梁湾水体微囊藻毒素含量的季节变化特征及其影响因素研究

采用高效液相色谱法对太湖梅梁湾水体中微囊藻毒素的质量浓度进行春、夏、秋、冬4个季节的监测,分析了梅梁湾水体中微囊藻毒素(MC-RR,MC-YR,MC-LR)质量浓度的季节变化特征及其与水体中总氮、总磷、CODMn和浮游藻类等富营养化指标的相关关系。分析结果表明:MCs夏季(8月份)质量浓度最高,为(0.78±0.99)μg.L-1,其次为春季(5月份)和秋季(11月份),分别为(0.43±0.96)和(0.50±1.12)μg.L-1,冬季(2月份)质量浓度显著降低,为(0.14±0.27)μg.L-1;水体中MCs的检出质量浓度与常规水化学指标之间相关性分析表明:MC-LR的质量浓度与TP的质量浓度呈极显著正相关与TN/TP呈极显著负相关(P<0.01),与CODMn呈显著正相关(P<0.05);水体中MCs的检出质量浓度与浮游藻类生物量相关性分析表明:水体中MCs的检出质量浓度与微囊藻及蓝藻生物量有显著相关关系,太湖梅梁湾的藻毒素主要由微囊藻属(Microcystis)产生。     

微囊藻毒素及其与其他环境污染物的联合毒性研究进展

微囊藻毒素(microcystins,MCs)是一种蓝藻代谢产物,在全球富营养淡水生态系统中广泛分布,高浓度的MCs不仅对水生生物造成负面影响,还会与水体中共存污染物发生相互作用,影响彼此在生物体内转化代谢和毒性效应.因此,开展MCs与多种环境污染物的复合污染对不同生物的毒性研究十分必要,其对水体复合污染风险评价和防控有着重要的意义.笔者综述了 MCs在全球水体中的分布情况,并介绍了 MCs与水体中其他典型污染物联合暴露时对不同生物的毒性作用,最后针对目前相关研究的不足进行了分析并提出几点展望.     

太湖梅梁湾水体微囊藻毒素含量的季节变化特征及其影响因素研究

采用高效液相色谱法对太湖梅梁湾水体中微囊藻毒素的质量浓度进行春、夏、秋、冬4个季节的监测,分析了梅梁湾水体中微囊藻毒素（MC-RR,MC-YR,MC-LR）质量浓度的季节变化特征及其与水体中总氮、总磷、CODMn和浮游藻类等富营养化指标的相关关系。分析结果表明：MCs夏季（8月份）质量浓度最高,为（0.78±0.99）μg.L-1,其次为春季（5月份）和秋季（11月份）,分别为（0.43±0.96）和（0.50±1.12）μg.L-1,冬季（2月份）质量浓度显著降低,为（0.14±0.27）μg.L-1;水体中MCs的检出质量浓度与常规水化学指标之间相关性分析表明：MC-LR的质量浓度与TP的质量浓度呈极显著正相关与TN/TP呈极显著负相关（P〈0.01）,与CODMn呈显著正相关（P〈0.05）;水体中MCs的检出质量浓度与浮游藻类生物量相关性分析表明：水体中MCs的检出质量浓度与微囊藻及蓝藻生物量有显著相关关系,太湖梅梁湾的藻毒素主要由微囊藻属（Microcystis）产生。     

在线固相萃取-高效液相色谱法测定水样中痕量微囊藻毒素

微囊藻毒素（Microcystins,MCs）是水体中有害蓝藻水华释放出来的一类具有强致癌作用的肝毒素,迄今已发现60多种异构体.已知存在的最普遍、含量相对较多、毒性较大的主要是MC-LR,MC-RR,MC-YR（见图1）.     

高效液相色谱-串联质谱法测定鲫鱼中的微囊藻毒素

有害藻类水华的频繁发生已成为国内外普遍关注的环境问题. 据2004年资料,已从不同藻株中分离、鉴定了70多种微囊藻毒素. 在已发现的蓝藻毒素中,微囊藻毒(Microcystins,MCs)是一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、造成危害最严重的藻毒素种类.     

低剂量微囊藻毒素MC-LR诱导罗氏沼虾肝胰腺损伤及凋亡

微囊藻毒素(microcystins, MCs)是由水华蓝藻释放出来的一种有生物活性的环庚肽化合物,具有较强的肝毒性,MC-LR是其分布最广的和毒性最强的一个亚型。罗氏沼虾(Macrobrachium rosenbergii)是我国比较重要的一个水产养殖品种,但由于养殖水体富营养化程度比较严重,常常爆发蓝藻水华,给其健康养殖带来较大的威胁,但是关于MCs对罗氏沼虾的毒性机制研究的报道较少。因此,使用环境相关浓度的MC-LR(0.5和5μg·L~(-1))处理罗氏沼虾1、2和3周,通过组织学观察、免疫组化定位、氧化应激指标测定以及荧光定量PCR技术探究养殖水体中常见浓度MCs对罗氏沼虾的毒害效应及潜在机制。研究结果表明,较高环境相关浓度(5μg·L~(-1))的MCs会在罗氏沼虾肝胰腺中显著富集,诱导氧化应激,破坏肝胰腺的形态和结构,并且破坏作用随暴露时间延长而加剧,并发生细胞凋亡。而较低浓度的MCs(0.5μg·L~(-1))对肝胰腺的影响相对较小,但是依然会诱导罗氏沼虾肝胰腺氧化应激,并且在长时间作用下也会给肝胰腺组织带来损伤。上述研究结果证明,环境相关浓度的MCs对罗氏沼虾也有一定的毒害作用,并且毒害作用呈剂量与时间依赖效应。     

微囊藻毒素神经毒理学研究进展

微囊藻毒素(microcystins,MCs)是蓝藻产生的主要毒素,中毒人群或动物会表现出神经毒害症状,目前越来越多的研究关注其神经毒害及毒理.MCs 可能由有机阴离子转运肽(OATP)转运并穿过血脑屏障,在动物脑组织中分布与蓄积.MCs会严重影响神经发育,损害动物的神经系统功能.MCs可能通过影响脑组织中的解毒与抗氧...     

微囊藻毒素对微生物的生态毒理学效应研究进展

微囊藻毒素是一类由蓝藻产生的具有肝毒性的环状肽类化合物,是富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素,也是蓝藻水华污染过程中产量最大、危害最严重的藻毒素种类.论文根据微囊藻毒素对微生物(包括微型浮游植物、细菌、真菌)生态毒理学效应最新的研究进展,简要综述了微囊藻毒素的产生、理化性质以及对微生物的毒性效应,并对此研究领域进行了展望.     

微囊藻毒素在鲋鱼体内生物富集及其体内的抗氧化反应

为了解微囊藻毒索在鲋鱼Carassius auratus L.体内生物富集作用,用LC/MS监测不同时间的鲋鱼肝脏、肌肉,以及饲养用水中痕量的微囊藻毒素.结果显示,肌肉组织中MC-RR和MC-LR的含量在18 d时达到峰值,分别为7.87 ng·g~(-1)和2.18 ng·g~(-1);而肝脏组织中MC-RR和MC-LR的含量在鲋鱼暴露9天时达到最高值,分别为25.30 ng·g~(-1)和33.27ng·g~(-1).研究结果支持肝脏组织是MCs的主要靶向器官,并且表明肝脏组织对MC-LR的富集量远大于MC-RR,而肌肉组织更易于积累MC-RR.文章还研究了鲋鱼体内的抗氧化酶(SOD、CAT、GST、GR酶)的活性变化,对MCs介导的氧化胁迫进行了评估.通过分别测定暴露不同时间点(3、9、18 d)肝脏和肌肉组织中的抗氧化酶的活性,发现它们的活性与组织中MCs的含量基本呈正相关,可能对MCs介导的氧化胁迫有缓解作用.以上表明,MCs能在鱼体内积累,抗氧化系统虽可缓解,但不能完全降解.因此食用被MCs污染的鱼类存在潜在的食品安全风险.     

环境中有机磷农药污染状况、来源及风险评价

环境中农药的污染残留问题备受社会关注,尤其是食品安全这一方面.作为世界上有机磷农药(OPPs)生产和使用的大国,国内环境中OPPs的残留赋存问题尤其受到重视.残留在环境中水体、土壤、生物体的OPPs可能经口、皮肤接触、呼吸等暴露途径进入人体对人体健康造成风险.了解OPPs在国内主要江河湖泊、土壤、生物体中的残留赋存情况并进行风险评价至关重要.本文对比总结了中国环境中水体、土壤、生物体中主要OPPs的含量范围、检出率及其分布特征,并利用美国RBCA健康风险评价模型对其进行健康风险评价和RQ商值法进行水生生态风险评价.结果显示,中国地表水体含量最高的5种OPPs分别是敌敌畏、乐果、对硫磷、马拉硫磷、甲基对硫磷,浓度变化范围ND—30180 ng·L~(-1),北方水体的OPPs污染状况水平要高于南方水体.OPPs风险评价结果显示,地表水、土壤、蔬菜中OPPs的非致癌风险系数(HQ)分别为7.25×10~(-5)—6.93×10~(-1)、9.56×10~(-7)—5.30×10~(-2)、1.08×10~(-2)—7.01×10~(-1),都还未超过1的安全标准,对人体健康不会产生明显的不良影响.地表水中敌敌畏的致癌风险系数(R)范围为2.86×10~(-8)—6.25×10~(-6)在10~(-5)—10~(-6)安全范围内.对比地表水、土壤、蔬菜的HQ值,蔬菜中残留的单体OPPs对人体的健康风险大于地表水和土壤,水生生态风险评价结果中OPPs对糠虾和水蚤RQ值1,处于高风险.     

微囊藻毒素在太湖白鲢体内的累积规律及其影响因素

太湖蓝藻水华及其次级代谢产物微囊藻毒素(MCs)的生物累积对生态系统和人体健康造成严重威胁,已成为最近环境科学研究的热点。本研究从太湖的不同区域(梅梁湖、西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区)采集不同体重和体长的白鲢,利用固相萃取方法提取、高效液相色谱-质谱联用仪测定了白鲢不同器官中MCs的3种异构体MC-RR、MC-YR及MC-LR的含量,结合不同湖区的相关水质指标分析了MCs在白鲢体内的累积规律及其影响因素。研究结果表明:白鲢不同器官MCs的含量由高到低为:肠壁肾脏肝脏肌肉心脏,且肠壁累积的MCs显著高于肾脏、肝脏、肌肉和心脏。MC-RR含量是白鲢各器官累积MCs的异构体的主体,约占MCs的60%。梅梁湖鲢鱼的肌肉、肾脏和心脏中MCs均高于西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区。生物指标(体重和体长)是影响白鲢肾脏内MCs和MC-RR含量以及肠壁内MCs含量重要因素。太湖水质指标总磷(TP)、藻细胞数量、湖泊营养指数及环节动物数量尤其是TP对白鲢肝脏累积MCs产生明显影响,TP、总氮(TN)、铵态氮(NH4-N)、内梅罗指数和环节动物数量尤其是NH4-N对肠壁累积MCs产生明显影响。     

太湖鲫鱼和鲤鱼体内微囊藻毒素的累积及健康风险

为揭示微囊藻毒素(MCs)在湖泊的不同区域、杂食性鱼种的不同器官累积的规律,评价其潜在的健康风险,分别在太湖的梅梁湖、西部沿岸区、南部沿岸区和湖心区采集了鲤鱼和鲫鱼样本,利用固相萃取和高效液相色谱-质谱联用提取和测定样本中MCs的3种异构体MC-RR、MC-YR和MC-LR的含量.研究结果显示,鲫鱼与鲤鱼各器官累积MCs的程度不同,鲫鱼累积MCs含量的顺序为:肠壁肾脏心脏肝脏肌肉,而鲤鱼为:肠壁肾脏肌肉肝脏心脏.鲫鱼和鲤鱼肠壁中的MCs含量均高于其他器官.除鲤鱼肠壁中MC-LR所占MCs的比例超过50%以外,鲫鱼和鲤鱼其他各器官累积MCs均以MC-RR为主.对比鲤鱼和鲫鱼相同器官累积的MCs含量发现:鲤鱼肌肉累积MCs较高,为31.7±12.1 ng·g-1(干重);而鲫鱼肝脏、肾脏、肠壁和心脏所含MCs较高,分别为45.4±44.5、114.0±51.1、2042.9±4426.0、59.5±26.7 ng·g-1(干重).基于鲫鱼和鲤鱼肌肉累积的MCs估算的人体每日MCs摄入量已超过世界卫生组织(WTO)颁布的每日最大摄入量(0.04μg·kg-1·d-1),其中人体每日通过鲤鱼而摄入MCs的量较高,为0.0525μg MC-LR eq·kg-1·d-1,存在一定潜在健康风险.     

枯水期鄱阳湖及其滨湖水体氮磷等污染物分布与藻华风险研究

在以往研究重点关注鄱阳湖主湖区水生态环境基础上,在枯水期对鄱阳湖及其滨湖水体等鄱阳湖邻近污染汇湖网络进行了氮磷等主要营养物质及浮游植物调查,并从全局角度对结果进行了主成分分析评价和藻华成因Pearson相关分析,为系统全面评估鄱阳湖整体水环境污染状况及藻华风险预警提供科学依据。得出主要结论如下:枯水期鄱阳湖及周边水体的营养盐浓度普遍偏高,如藻华关键指标因子总磷主湖区平均达到0.22 mg·L-1,"五河"平均为0.12 mg·L-1,鄱阳湖主湖区营养盐浓度如总氮和总磷总体呈现南高北低分布,如总磷南部平均0.29 mg·L-1,北部0.14 mg·L-1,可能主要受南部受污染较重的入湖支流赣江和饶河污染输入影响。主成分分析结果表明,枯水期湖泊型水体水质主要受总磷、总氮、温度及p H影响,上述指标值越高,主成分分析的水质评价结果越差;河流型水体则主要受总氮、氨氮、温度、p H和透明度影响。滨湖湖泊中柘林湖水质良好,对修河和鄱阳湖水质起较好的促进作用,入湖河流的中小河流如博阳河水质较"五河"水质好,"五河"中赣江和饶河污染尤为严重。枯水期鄱阳湖和艾溪湖均发生了蓝藻水华,微囊藻是鄱阳湖蓝藻水华的绝对优势种。对鄱阳湖蓝藻水华区水体毒素分析表明,其水体溶解性微囊藻毒素浓度达到了1.60μg·L-1,其中MC-RR占蓝藻毒素总量的92.6%,MC-LR占5.2%,MC-YR占0.8%,其它类型毒素异构体约占1.4%,总体毒害风险尚不高。对数据进行相关分析表明,秋季高温气候、湖区高浓度的氮和有机物污染可能是该区域湖泊藻类增殖和水华暴发的主要成因。     

博斯腾湖流域地下水重金属污染的人体健康风险评估

在新疆博斯腾湖流域绿洲灌区采集67个浅层地下水样品,测定其中Cu、Mn、Cd、Cr、Ni和Zn等6种重金属元素的含量,采用Nemerow综合污染指数对地下水中重金属污染程度进行评价,借助US EPA健康风险评价模型对地下水中重金属污染的潜在健康风险进行评价。结果表明:(1)地下水中各元素平均含量大小顺序依次为:MnZnCuNi CrCd,各元素平均含量均未超出国家标准的限值;(2)研究区地下水中各重金属元素单项污染指数平均值从大到小依次为:Cd(2.04)、Mn(0.69)、Ni(0.45)、Cr(0.24)、Zn(0.07)、Cu(0.03)。综合污染指数的变化范围在0.23～2.22之间,平均值为0.73,呈现轻微污染;(3)健康风险评价结果表明,地下水中6种重金属对成人的潜在非致癌健康风险HI为7.83E-011,表明暴露的个体不太可能有明显的不良健康影响;对儿童的潜在非致癌健康风险HI为1.05E+011,表明研究区地下水重金属可能对当地儿童的健康产生不利影响,有进一步研究的必要性。     

辽河流域及周边水体中全氟化合物的污染状况及生态风险评价

辽河流域及周边拥有众多发达的水系且分布着密集的农业与工业,不同河流水体中全氟化合物(Perfluorinated compounds,PFASs)的污染问题已经引起人们的广泛关注。该研究通过收集近年来相关报道中PFASs的浓度数据,比较分析了包括阜新细河、大凌河、辽河干流、辽河入海口以及浑河等不同区域水体中PFASs的浓度与组成,并应用熵值法与安全阈值法进行生态风险评价。细河-大凌河水体中PFASs的污染水平最严重,以全氟辛烷磺酸盐(Perfluorooctanoate,PFOA)与全氟丁烷磺酸(Perfluorobutane sulfonate,PFBS)污染为主。此外,水体中PFASs的组成与浓度具有季节性变化的趋势且夏季频繁的雨水以及地表径流会将空气和土壤中的PFASs带入水体中,加大水体中PFASs的浓度。辽河入海口附近水体以PFBS、PFOA与全氟辛烷磺酸(Perfluorooctane sulfonate,PFOS)为主,除与当地的工业分布有关外,上游水体中的PFASs也具有一定的贡献作用。浑河水体相对其他水体而言,污染程度相对较低。阜新密集的氟化工产业是周边河流水体中PFASs的重要来源,而水体中PFOS与PFOA的浓度水平呈现下降的趋势,这主要与短链替代品的使用有关。熵值法结果显示,以HQ=0.3作为潜在风险水体基准评估时发现,细河具有较高比例的风险水体(46.15%),其次是大凌河水体(12.01%)。安全阈值法与熵值法结果基本一致,ECD曲线与SSD曲线具有较小面积的重叠,说明所有研究河流与区域的总体风险值偏低,并不具有严重的生态风险。但随着污染源的排放,水体中的PFOS对水生生物的危害性会逐渐增强甚至干扰当地水生生物的生长发育。     

南运河重金属污染状况及生态风险评价

采集南运河的水样和沉积物样品,对其重金属污染状况和生态风险进行了分析评价。利用电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)对水、沉积物中铅(Pb)、铬(Cr)、砷(As)、铜(Cu)和镉(Cd)浓度进行分析。结果显示南运河水样中这5种重金属浓度均低于地表水环境质量标准I类水质标准,虽然运河上游沉积物中As和Cd浓度较高,但沉积物中重金属浓度总体上均处于较低水平。地累积指数法计算显示:As和Cd在部分河段达到重度和中度污染水平,Cu、Cr、Pb均处于无污染水平。各种重金属的潜在生态风险指数(Eir)从大到小的顺序为:CdAsCuPbCr,与地累积指数法结果相似。南运河总的潜在生态风险指数(RI)均值为128.85,潜在生态风险程度为"中",沉积物中Cd和As是南运河需要优先控制的重金属污染物。     

东江上游典型抗生素污染特征及生态风险评价

近年来水体中不断被检出抗生素,但在饮用水源地中对抗生素的污染状况研究很少。为了探讨东江上游水体中典型抗生素的污染特征及潜在的生态风险,利用固相萃取(SPE)及液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)技术,分别在时空尺度上测定了6类典型抗生素(磺胺类、喹诺酮类、β-内酰胺类、大环内酯类、四环素类、林可霉素类)的含量水平,并采用风险商法对其进行生态风险评价。结果表明:东江上游水体中被检测出的12种抗生素中,绝大部分检出率都较高,整体质量浓度范围在nd(未检出)~69.9 ng·L~(-1),其中平均质量浓度最高的3种抗生素分别是四环素(32.24 ng·L~(-1))、诺氟沙星(27.84 ng·L~(-1))、氧氟沙星(24.54 ng·L~(-1))。在时空分布上,东江上游干流抗生素的浓度主要受地表径流产生的面源污染影响,部分地区受到支流汇入的影响较大。与国内河流中抗生素的含量水平相比,东江上游抗生素浓度整体处于中等偏低水平,其中四环素和泰乐菌素相对偏高。抗生素与常规指标的相关性分析表明,抗生素大部分种类的浓度与有机物污染呈正相关,并且其含量水平受到环境因素的制约和影响。风险商法得出的生态风险评价结果表明,诺氟沙星和青霉素G存在较高风险,磺胺嘧啶、泰乐菌素、强力霉素、氧四环素和林可霉素达到了中等风险,整体上存在一定的生态风险。     

广西龙江突发性镉污染对鱼类影响及健康风险评估

突发性镉污染事件能造成水体剧烈"瞬态污染"。鱼类对水体和底泥中镉的摄入吸收导致镉在鱼类组织器官中富集,周边当地居民食用受镉污染的鱼类可能存在人体健康风险。以龙江突发性镉污染事件为例,以不同类型鱼类为研究对象,于2012年2月-2013年12月期间对广西龙江进行6次采样调查,分析了不同食性和生活水层鱼类肌肉的镉含量以及基于污染指数法和健康风险评价模型研究其污染水平和健康风险。调查结果表明,从不同时段看,突发事件初期鱼类肌肉中镉含量均较高,污染较严重,其中杂食性鱼类污染指数在4.73-5.65之间,底层鱼类污染指数在5.13-6.75之间,在采取应急处置措施后以及流水冲刷稀释下鱼类肌肉对镉的累积量逐步降低;根据食性排序,不同食性鱼类肌肉的污染水平为:杂食性肉食性草食性;不同生活水层鱼类肌肉其排序为:底层中下层中上层;在健康风险方面,受镉污染的杂食性鱼类和底层鱼类均分别相比于其他食性和水层的鱼类呈现出更大的健康风险值,但除突发事件初期事件发生点附近的S5(风险值为9.03×10~(-5)?a~(-1))外,其他各监测断面鱼类肌肉中镉的平均健康风险均未超过国际防辐射委员会(ICRP)推荐的污染物所致健康危害的个人年风险最大可接受值(5.0×10~(-5)?a~(-1)),因而当地居民摄食本次镉污染事件的鱼类的潜在健康风险很小,但在突发事件初期应重视人们食用含镉杂食性鱼类和底层鱼类的健康风险。