太湖西北部湖區(qū)微囊藻毒素時(shí)空分布解析

石浚哲 周 鈺

（江蘇省無錫環(huán)境監(jiān)測中心，江蘇 無錫 214000）

太湖水華頻現(xiàn)，藻類大量繁殖，其不僅大量消耗水體溶解氧，惡化水質(zhì)，更向水體釋放各類藻毒素。其中，微囊藻產(chǎn)生的微囊藻毒素(，簡稱MCs)，是細(xì)胞破裂后產(chǎn)生的一類常見環(huán)七肽縮氨酸肝毒素，具有強(qiáng)烈的致癌作用?？梢酝ㄟ^肝臟中的肝細(xì)胞和肝巨噬細(xì)胞，抑制肝細(xì)胞中蛋白磷酸酶的活性，威脅人體健康。由于MCs性質(zhì)穩(wěn)定、耐高溫、抗pH值變化，具有較強(qiáng)的水溶性，所以，常規(guī)處理技術(shù)對水體MCs去除效果一般。

水體中MCs主要與水體中藻類生物量以及種類有關(guān)，因此，影響水體中藻類生長狀況的物理（水溫、DO、透明度、pH值等）、化學(xué)（TN、NH3-N、TP、Chla等）、水文（水文、水位）和氣象（氣溫、風(fēng)速和風(fēng)向等）等因素均會對MCs產(chǎn)生影響。

太湖是我國第二大淡水湖，位于東南沿海經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，其水質(zhì)對蘇州、無錫、常州等地居民的飲用水安全至關(guān)重要，藻毒素是影響太湖周邊地區(qū)飲用水安全的主要因素之一。因此，研究MCs時(shí)空差異性原因及水源水中藻毒素水環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，對于水質(zhì)安全預(yù)警，保障飲用水安全具有重大意義。

太湖湖區(qū)面積廣闊，由于自然和人為原因，形成了5大湖灣，又被東山、馬山和島嶼等所阻隔，導(dǎo)致太湖湖灣水動力環(huán)境規(guī)律和特征在空間上存在較大差異。加之環(huán)湖河流分布的差異以及入湖和出湖水質(zhì)的不同，使太湖水體水質(zhì)具有明顯的空間差異性，各水域營養(yǎng)狀態(tài)也不盡一致。

1 試驗(yàn)部分

該研究對太湖西部湖區(qū)進(jìn)行了為期1年（2016年12月～2017年11月）的跟蹤監(jiān)測，在研究區(qū)域布設(shè)7個(gè)采樣點(diǎn)：西部湖區(qū)（竺山湖心、大浦口、蘭山嘴）、北部湖區(qū)（梅梁湖、拖山、椒山）和3個(gè)對照點(diǎn)（外太湖對照點(diǎn)平臺山、近岸對照點(diǎn)和藍(lán)藻打撈點(diǎn)），在水源地布設(shè)了3個(gè)采樣點(diǎn)：西太湖的沙渚南、錫東和東太湖的廟港。

微囊藻毒素分析采用超高效液相色譜——串聯(lián)質(zhì)譜聯(lián)用系統(tǒng)：AutoTrace 280（美國Thermo Fisher公司）；Acquity系列超高效液相色譜儀（美國Waters公司），API4000+串聯(lián)質(zhì)譜儀（美國AB Sciex公司）；MiliQ去離子水發(fā)生器（美國Millipore公司）；Acquity BEH130 C18色譜柱 （100mm×2.1mm，1.7μm，Waters公司）。C18固相萃取小柱（上海安譜實(shí)驗(yàn)科技股份有限公司）。

甲醇、乙腈(HPLC級，德國CNW科技公司)；甲酸（美國Sigma-Aldrich 公 司 ）；MC-LR、MC-RR、MC-YR、MC-LA、MC-LY、MC-LW 和 MC-LF（95%，瑞士 Alexis Biochemicals）。

2 結(jié)果與分析

2.1 太湖中藻毒素時(shí)空變化

藻毒素總量在1～4月較低，4月開始急劇上升，并在5月達(dá)到最高值。其中MC-LR、MC-RR與總量相同趨勢，在1～4月較低，4月開始急劇上升，并在5月達(dá)到最高值；MC-YR從2016年12月～2017年1月未檢出，在2～3月較低，外太湖對照點(diǎn)在3～4月藻毒素濃度有所下降，隨后升高到5月，達(dá)到最高值，西部區(qū)域則在3月開始，上升到5月達(dá)到最高值。其余3個(gè)區(qū)域，3月開始急劇上升，并在4月達(dá)到最高值，MC-LF從2016年12月～2017年2月未檢出，在3月開始上升，其中外太湖對照點(diǎn)和西部在3月出現(xiàn)小高峰，隨后和其它區(qū)域一樣在5月達(dá)到最高值；MC-LW從2016年12月～2017年1月未檢出，在2月開始上升，其中外太湖對照點(diǎn)在3月出現(xiàn)最高值，其余區(qū)域在5月達(dá)到最高值。因此，本次研究MC的5種形態(tài)，均在5月份出現(xiàn)了全年最高值，在冬季則呈現(xiàn)低濃度。

陸地對照點(diǎn)為藍(lán)藻打撈點(diǎn)，藍(lán)藻生物量高，而藻毒素是藻類死亡、細(xì)胞破裂后被大量釋放出來的，因此，所有區(qū)域中藍(lán)藻打撈點(diǎn)藻毒素濃度最高。說明在自然環(huán)境下，微囊藻毒素由于細(xì)胞壁破裂后流入自然環(huán)境。

2.2 微囊藻毒素與水環(huán)境因子之間的關(guān)系

采用SPSS統(tǒng)計(jì)，微囊藻毒素與藻密度、葉綠素a、總磷呈正相關(guān)，與溶解氧、透明度、總氮呈負(fù)相關(guān)，與pH值、水溫相關(guān)性不顯著。葉綠素a在1月份達(dá)到最高值，西部湖區(qū)的氨氮也在1月份達(dá)到最高值，隨后的月份中，藻毒素含量開始上升。5月時(shí)北部湖區(qū)的藻類密度最高，陸地對照點(diǎn)和近岸對照點(diǎn)總磷呈現(xiàn)最低值。7月時(shí)近岸對照點(diǎn)、陸地對照點(diǎn)、西北部湖區(qū)藻密度為最高值，陸地對照點(diǎn)的總氮、總磷為最高值，西部湖區(qū)總磷最高，對應(yīng)除陸地對照點(diǎn)外，北部湖區(qū)藻毒素濃度最高，主要影響因子為藻密度、總磷、總氮，水環(huán)境因子與藻毒素對應(yīng)關(guān)系之間有2～3月的時(shí)間差。

3 討論

3.1 微囊藻毒素時(shí)空分析原因

除了藍(lán)藻打撈點(diǎn)這個(gè)對照點(diǎn)外，北部藻毒素濃度最高，其次為西部，這主要與西北區(qū)的地理位置和沉積環(huán)境有關(guān)。研究表明，太湖西北梅梁湖區(qū)域藍(lán)藻水華主要是由其它湖區(qū)的藍(lán)藻隨風(fēng)和湖流集聚于此以及該區(qū)內(nèi)藍(lán)藻的自身生長這2部分構(gòu)成。而東部湖灣多為草型湖泊，大型水生植物茂盛，對水體和沉積物中磷類營養(yǎng)鹽的需求量大，而太湖西北部區(qū)域更易引起沉積物中磷的釋放，導(dǎo)致藻類生物量的增加。

此外，北部梅梁湖區(qū)域靠近無錫居民區(qū)和工業(yè)生產(chǎn)區(qū)，農(nóng)業(yè)、工業(yè)和生活污水大量增加以及養(yǎng)魚、水運(yùn)和旅游業(yè)等開發(fā)活動，都促使區(qū)域內(nèi)污染加重，對湖泊富營養(yǎng)化也有較大影響，同時(shí)，太湖西北區(qū)水力條件較為封閉，湖水得不到及時(shí)更換。

3.2 微囊藻毒素影響因素分析

該研究表明，藻毒素和溫度相關(guān)性并不顯著，也有研究認(rèn)為，在藍(lán)藻生長適宜的條件下，如水溫較高、透明度較低、水體擾動較小，往往意味著毒素產(chǎn)生較多。高溫并不是藍(lán)藻水華暴發(fā)的充分必要條件，溫度主要通過更替藻類優(yōu)勢種對其造成影響，并且該影響與其它因素共同發(fā)揮作用。可見，溫度是影響藻類生長的重要因素之一，但并不是溫度越高，藻類生長越旺盛，因?yàn)椴煌脑孱惗加衅渥罴焉L溫度。藻毒素與透明度呈負(fù)相關(guān)，透明度的降低主要是由藻類、浮游植物的生長以及藻類大量死亡、胞內(nèi)物大量釋放所致。MCS被釋放進(jìn)入水體，并在色素、腐蝕質(zhì)、微生物的作用下降解，導(dǎo)致藻毒素濃度下降，因此，透明度與藻毒素相關(guān)性較小。

太湖中總氮最高值除陸地對照點(diǎn)外，出現(xiàn)在3～4月，此時(shí)太湖中溫度較低，藻類尚未大量生長繁殖，因此，藻毒素濃度并不高，4～5月藻類開始生長，導(dǎo)致藻毒素濃度增加，水中氮素逐漸被消耗，8～9月水中氮素進(jìn)一步被消耗，故呈負(fù)相關(guān)。

4 結(jié)論

（1）通過對太湖西北部湖區(qū)、對照點(diǎn)和飲用水的研究數(shù)據(jù)可知，夏季太湖中藻毒素濃度較冬季高，污染水平存在明顯的季節(jié)性，且MC-LR含量大于MC-RR，其它3類濃度更低。

（2）區(qū)域上以藍(lán)藻打撈點(diǎn)這個(gè)對照點(diǎn)濃度最高，其次為北部湖區(qū)及西部湖區(qū)，主要受藻密度、總磷、總氮因素影響，葉綠素a、DO、透明度等為次要影響因素。