水源水中產(chǎn)毒藍(lán)藻及其藻毒素去除的研究進(jìn)展

摘 要：浮游藻類是湖泊水庫等水體中的重要的初級生產(chǎn)者，其生長繁殖對湖泊水庫生態(tài)具有很大的影響。其中藍(lán)藻是較為常見的一門藻類，因其在適宜環(huán)境下容易形成水華從而對水體造成極大的危害。其中藍(lán)藻中有一些可以產(chǎn)毒的藻種，在一定情況下會釋放出毒素，對水中生物和供水安全造成了一定的威脅，因此對于有毒藍(lán)藻的研究和處理具有重要的意義。本文對產(chǎn)毒藍(lán)藻的特性、研究進(jìn)展以及其處理技術(shù)進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：產(chǎn)毒藍(lán)藻；藍(lán)藻水華；藻毒素去除

現(xiàn)如今，由于水體富營養(yǎng)化而造成的藍(lán)藻水華的現(xiàn)象越來越頻發(fā)，而藍(lán)藻水華中有25%～75%可產(chǎn)生毒性很強(qiáng)的毒素，其中以微囊藻毒素、節(jié)球藻毒素和柱孢藻毒素等較為常見。水源水中一旦藍(lán)藻異常增殖，水體藻毒素升高，若處理不當(dāng)，則會通過飲水用進(jìn)入人體，威脅供水安全和人體健康。

一、產(chǎn)毒藍(lán)藻種類及特征

對于產(chǎn)毒藍(lán)藻的研究，主要以危害較大的微囊藻為主。但近些年，隨著研究發(fā)現(xiàn)，拉氏擬柱孢藻也會產(chǎn)生一定的藻毒素。拉氏擬柱孢藻一經(jīng)從熱帶地區(qū)蔓延過來，即迅速成為了一些水庫中夏秋季節(jié)的主要優(yōu)勢藻種。

微囊藻分布廣泛，出現(xiàn)于全國各種不同的水體中，其中主要以銅綠微囊藻為主。在對太湖北部水體的藍(lán)藻水華研究中發(fā)現(xiàn)，太湖藍(lán)藻水華期主要以銅綠微囊藻、水華微囊藻為主，且不同藻華期的優(yōu)勢微囊藻不同。[1]而對長江口的藻類生長研究發(fā)現(xiàn)，微囊藻適宜在高光照下生長，且因其較長的生長期，在較長時(shí)間內(nèi)可以保持較快的生長頻率，因此夏季地區(qū)微囊藻會突然爆發(fā)。[2]

拉氏擬柱孢藻目前主要分布在熱帶以及亞熱帶地區(qū)，并且在逐漸向溫帶水體擴(kuò)散?，F(xiàn)今國內(nèi)在廣東、福建、湖北、云南、山東以及太湖流域等均有檢出。研究推測，由于水體富營養(yǎng)化程度的不斷加劇、全球氣候變暖、調(diào)水工程的運(yùn)輸傳播、以及該藻種對外部條件的較強(qiáng)適應(yīng)性，因此拉氏擬柱孢藻近幾年不斷向溫帶擴(kuò)張。

束絲藻是常見的水華藍(lán)藻，對于束絲藻的產(chǎn)毒性一直受到爭論，但通過研究發(fā)現(xiàn)，依沙束絲藻可產(chǎn)生麻痹性貝毒毒素。束絲藻在國內(nèi)分布較為廣泛，對于藍(lán)藻水華較為嚴(yán)重的滇池，則有獨(dú)特的束絲藻和微囊藻交替水華的現(xiàn)象。但目前束絲藻水華主要由水華束絲藻造成，研究發(fā)現(xiàn)依沙束絲藻也具有形成水華的能力，只是目前報(bào)道較少。

二、藍(lán)藻的產(chǎn)毒特征

微囊藻毒素目前是在藍(lán)藻水華中出現(xiàn)頻率最高、產(chǎn)生量最大和造成危害最嚴(yán)重的藻毒素種類。該毒素主要目標(biāo)是肝臟，主要會造成肝臟充血腫大，嚴(yán)重時(shí)到時(shí)肝出血和壞死。微囊藻毒素的致毒機(jī)理主要是通過誘發(fā)肝細(xì)胞的角蛋白高度磷酸化從而導(dǎo)致細(xì)胞分解破裂。其中以銅綠微囊藻的產(chǎn)毒量最高。

柱孢藻毒素是一種易溶于水的肝毒素，其不僅具有肝毒性，還兼具細(xì)胞毒性和基因毒性。并且在高溫下也可穩(wěn)定存在，難以降解。柱孢毒素可造成一系列的遺傳變異、免疫抑制和肝功異常等反應(yīng)，且對腎臟、心臟以及胸腺也具一定程度的損害。柱孢藻毒素目前主要由拉氏擬柱孢藻產(chǎn)生，魚腥藻、束絲藻等也可產(chǎn)生一定量的柱孢毒素。

麻痹性貝類毒素是一種對生物有強(qiáng)烈致死效應(yīng)的毒素，其中蛤蚌毒素最為典型。蛤蚌毒素是一種神經(jīng)毒素，通過鈉離子做阻隔劑對鈣離子和鉀離子通道進(jìn)行干擾，從而影響神經(jīng)細(xì)胞的傳導(dǎo)。自20世紀(jì)以來，蛤蚌毒素已造成多宗中毒事件。蛤蚌毒素主要由束絲藻和魚腥藻產(chǎn)生，部分?jǐn)M柱孢藻也可產(chǎn)生。但由于束絲藻和魚腥藻能夠形成水華的機(jī)會較小，而擬柱孢藻分泌含量較小，因此目前溫帶地區(qū)蛤蚌中毒情況較少。

三、藍(lán)藻水華的控制和藻毒素的去除

（一）產(chǎn)毒藍(lán)藻水華的控制

對于一些產(chǎn)毒藍(lán)藻所產(chǎn)生的水華，主要是以微囊藻華為主。其中主要分為物理化學(xué)控制和生物方法進(jìn)行微囊藻水華控制與治理。

水華的產(chǎn)生主要是由于水中氮磷等營養(yǎng)鹽濃度可滿足藻類的生長需求，在適宜的條件下即可才形成水華。因此可對水體氮磷濃度進(jìn)行控制以防水華的產(chǎn)生，但該方法對于非封閉性水體較難控制。另有研究采用微囊裂解菌和食藻鞭毛蟲控制微囊藻水華，該方法成本低廉，且鞭毛蟲可培養(yǎng)用于環(huán)境中的微囊藻以及其他藍(lán)藻的去除。有研究發(fā)現(xiàn)適量放養(yǎng)鰱、鳙，通過鰱鳙的牧食壓力來控制微囊藻水華。另外還有投加化學(xué)藥劑、以及在高營養(yǎng)鹽水平下添加葡萄糖來控制微囊藻水華。

（二）藻毒素的去除

對于飲用水處理中的微囊藻毒素去除研究較久，技術(shù)較為成熟。水廠主要以混凝、超濾等方法進(jìn)行藻毒素的去除。另有通過添加高鐵酸鉀進(jìn)行藻毒素的氧化去除。產(chǎn)毒藍(lán)藻細(xì)胞的完整去除對微囊藻毒素的控制具有較好的效果，其中殼聚糖近些年開始廣泛用于微囊藻細(xì)胞的去除，例如采用殼聚糖-氯化鋁雙絮凝工藝，完整去除藻細(xì)胞，避免了藻毒素在水處理過程中的釋放。

柱孢藻毒素的特征決定了其難去除的特點(diǎn)，常規(guī)處理并不能很好的去除。給水廠水處理一般采用活性炭吸附技術(shù)、高級氧化技術(shù)等深度處理去除柱孢藻毒素。[3]另外有研究發(fā)現(xiàn)投加二氧化氯也可較好的去除柱孢藻毒素，且隨著二氧化氯的投加量增大可提高藻毒素去除率，但二氧化氯的投加會產(chǎn)生一些副產(chǎn)物。[4]因此可利用高錳酸鹽投加去除柱孢藻毒素這種不產(chǎn)生有毒副產(chǎn)物的強(qiáng)氧化劑應(yīng)用較二氧化氯更安全。[5]

參考文獻(xiàn)：

[1]胡麗麗.太湖北部水域水華藍(lán)藻產(chǎn)毒特性及產(chǎn)毒微囊藻競爭力的研究[D].中國科學(xué)院大學(xué)，2016.

[2]尚帥.溫度、光照對長江口幾種優(yōu)勢藻類生長的影響研究[D].上海師范大學(xué)，2017.

[3]范培震，姚娟娟，張智，等.給水廠對柱孢藻毒素的去除研究新進(jìn)展[J].中國給水排水，2016（12）：12-15.

[4]李紹秀，黎智君，朱璐瑤，等.二氧化氯降解水中柱孢藻毒素的研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2017（1）：60-63.

[5]Rodriguez E，Majado ME，Meriluoto J et al.Oxidation of microcystins by permanganate：Reaction kinetics and implications for water treatment[J].Water Research，2007，41（1）：102-110.

作者簡介：孫文秀（1994-），女，漢族，山東臨沂人，工學(xué)碩士，山東建筑大學(xué)市政與環(huán)境工程學(xué)院市政工程專業(yè)，研究方向：水處理理論與技術(shù)。