微囊藻毒素生物降解的研究进展

蓝藻水华污染造成的最主要危害之一是产生和释放以微囊藻毒素(microcystins,MCs)为主的多种藻毒素,其在饮用水中的存在可以导致人类癌症,因此对人们的健康构成了严重威胁.从MCs降解微生物菌种、酶催化降解途径和降解基因3个方面,介绍了近年来国内外MCs生物降解的研究进展.     

水环境中微囊藻毒素检测技术研究进展

随着世界各国对微囊藻毒素的重视,中国也在相关水质标准里新增了微囊藻毒素这项指标.因此,水环境中微囊藻毒素的检测和控制变得非常重要,而检测更是控制的基础.比较详细地综述了目前国内外在微囊藻毒素检测方面的各种不同的研究方法和成果;并在总结这些研究的基础上,展望了微囊藻毒素检测的发展方向.     

微囊藻毒素生物毒性作用机制与调控策略的研究进展

近年来,有关水体富营养化导致微囊藻毒素污染以及对微囊藻毒素生物毒性的调控研究成为全球环境关注的热点。基于对微囊藻毒素结构特性、生成机制、迁移转化规律和污染现状的探讨,归纳总结了微囊藻毒素的典型生物毒性及其毒性作用机制。为有效防控微囊藻毒素环境风险,深入探讨了微囊藻毒素的源消减调控策略、针对微囊藻毒素迁移过程的调控策略及针对微囊藻毒素毒理过程的调控策略。最后,对微囊藻毒素生物毒性作用机制及调控策略的研究进行了展望,为微囊藻毒素污染防治提供理论与技术支持。     

微囊藻毒素的产生及其影响因子

介绍了光照、温度、营养元素、pH值等环境因子对微囊藻的生长及其毒素生成的影响.一定强度的光照促进毒素的合成,微囊藻生长在较低的温度或营养元素受限制时,生长速率下降,但毒素产率较高.微囊藻毒素的含量在藻的指数生长后期与稳定期达最大值,毒素产率则在指数生长初期达最大.不同环境因子可能通过不同途径影响毒素的产生,需进一步研究藻毒素的功能及合成途径.     

一株微囊藻毒素降解菌的分离与鉴定

以水华蓝藻细胞中提取的微囊藻毒素为筛选物质,从太湖水华腐烂蓝藻中富集筛选出1株微囊藻毒素降解菌。该菌株革兰氏染色呈阴性,细胞细长杆状,菌落黄色,圆形,不透明,接触酶、氧化酶实验均呈阳性。16S rRNA基因序列的长度为1 416 bp(GenBank登录号为FJ976656)。系统发育树显示,该菌株与微嗜酸寡养单胞菌(Stenotrophomonas acidam-iniphila)的亲缘关系最近。通过菌株形态特征、生理生化特征和16S rRNA基因序列分析,将此菌株鉴定为微嗜酸寡养单胞菌,不同于已报道的微囊藻毒素降解菌属种。微囊藻毒素降解实验表明,该菌株5 d内将15.4 mg/L的微囊藻毒素完全降解,降解能力高于假单胞菌。     

微囊藻毒素测定中产生的干扰及排除

采用固相萃取-高效液相色谱法定性、定量测定水中微囊藻毒素,对水样富集管(观赏鱼用氧气塑料管、橡胶管、医用乳胶管和硅胶管)、塑料材质(聚丙烯离心管等)、针式过滤器(水系、有机系针式过滤器)产生的干扰和吸附现象进行了深入探索.结果表明,观赏鱼用氧气塑料管对微囊藻毒索测定会产生严重的正干扰,在流动相甲醇:磷酸盐缓冲溶液(体积比)为50:50时,干扰得以排除;聚丙烯离心管在微囊藻毒素投加量较低时,对微囊藻毒索吸附率较高,造成回收率偏低;不同的针式过滤器对溶解在不同体积分数的甲醇溶液中的微囊藻毒素有明显不同的吸附能力.     

火山石生物滤床对微囊藻毒素的去除

微囊藻水华爆发导致大量微囊藻毒素释放至地表水环境中,严重威胁着饮用水供水安全.通过不同条件火山石自然曝气生物滤床(活性挂膜、灭活挂膜、未挂膜和无填料滤床)对不同形态、构型(MC-LR、MC-RR)的微囊藻毒素的去除实验,探讨其去除效率、途径和机理.结果表明,火山石自然曝气生物滤床对微囊藻毒素的去除是微生物降解和基质吸附共同作用的结果.胞外毒素和胞内毒素的总去除率分别为58％和91％.其中,胞外毒素主要通过微生物降解作用途径去除,占胞外毒素总去除率的(41±4.2)％,胞内毒素则主要通过基质吸附途径去除,占胞内毒素总去除率的(64±5.1)％.生物膜吸附、光降解等其他途径无明显作用.另外,不同构型的微囊藻毒素在火山石自然曝气生物滤床中均能有效去除,MC-LR和MC-RR的去除率分别为68％和54％.     

碳源对铜绿微囊藻生理特性及微囊藻毒素产率的影响

为研究水体中不同碳源对铜绿微囊藻生理特性的影响,以Na2CO3与葡萄糖分别作为铜绿微囊藻生长的无机碳源与有机碳源,将铜绿微囊藻于光照下进行培养,并对其一系列的生理特性与微囊藻毒素产率进行检测。实验结果表明,同等碳浓度下,有机碳源更能促进铜绿微囊藻的生长,经过30 d的培养,铜绿微囊藻在有机碳源中的产量为187.55 g,比其在无机碳源中的产量提高了6.06%;微囊藻毒素在有机碳源中的产量为969.00μg/g,而在无机碳源中的产量却升高至1 193.60μg/g。参与藻毒素合成的3种氨基酸在无机碳源中的浓度要比有机碳源中的浓度高,但是其余几种氨基酸的含量与之情况相反。而有机碳源培养的铜绿微囊藻总可溶性蛋白含量为387.00μg/g,比无机碳源培养的铜绿微囊藻的蛋白含量提高了93.60%。     

光反应器中UV/Fenton光降解湖水中微囊藻毒素的研究

在光催化反应器中,采用UV/Fenton光催化氧化技术,对湖水中微囊藻毒素的光催化降解过程中各影响因子分析表明:微囊藻毒素光催化氧化降解率受光照强度、氧化剂种类及浓度、溶液pH和不同光催化体系等多因素的影响.光促催化氧化体系对MC-LR藻毒素降解具有显著的作用,在紫外光与氧化剂的协同作用下,紫外光照强度越高,越易于促进MC-LR藻毒素快速降解,降解率可到达80%以上.     

微囊藻毒素的生物降解综述

从微囊藻毒素降解菌、降解途径和影响降解的因素三方面，对国内外微囊藻毒素生物降解的研究现状及发展趋势作一介绍。     

阳澄湖和滆湖微囊藻毒素分布及其与富营养化因子的关系

2013年6—10月进行了阳澄湖和滆湖的水样采集及分析,对水体中胞内和胞外3种微囊藻毒素(MC-LR,MCRR,MC-YR)和TN、TP、Chl-a等富营养化指标在两湖的分布情况及关系进行了研究。结果表明,阳澄湖的微囊藻毒素及富营养化因子浓度在不同点位的差异小,而滆湖从北部到南部呈下降趋势,两湖相比,滆湖的浓度远远高于阳澄湖;富营养化因子影响微囊藻毒素的浓度分布和变化;相关性分析表明MC-LR、MC-RR和MC-YR与CODMn、TN、TP、PO3-4-P、Chl-a分别呈极显著正相关性(P0.01),MC-LR、MC-YR与NH+4-N呈显著负相关(P0.05);逐步回归性分析显示Chl-a是影响3种微囊藻毒素浓度的关键因子,可以通过Chl-a对水体中MCs的浓度进行预测,为微囊藻水华和微囊藻毒素污染的预警提供重要的科学参考。     

浙江省环境监测中心启动太湖藻类监测快报工作

为加强对太湖蓝藻水华的动态监测,提高环境监控时效,浙江省环境监测中心于2008年1月建成了EOS／MODIS数据DVB—s接收系统,每天接收处理EOS／MODIS数据,对太湖水域蓝藻水华进行大范围实时监控。根据环境保护部《关于加强太湖巢湖流域环境监测和执法监察工作的紧急通知》（环办[2008]11号）精神,浙江省环境监测中心已于2008年4月25日启动太湖藻类监测快报工作,按照要求上报监测结果。     

有机官能团对改性硅吸附微囊藻毒素的影响

考察了不同有机改性硅对微囊藻毒素LR(mLR)和LA(mLA)的等温吸附行为。结果表明,有机改性硅可有效吸附去除水体中<0.1×10-6(质量分数)的微囊藻毒素,并且吸附去除效果随表面改性官能团中碳原子数量的增加而增加;相同条件下,有机改性硅在微囊藻毒素异构体之间存在着一定的吸附选择性。     

微囊藻毒素污染控制技术的研究进展

主要对水环境中微囊藻毒素污染的产生、毒性和去除方法进行了综述,在如何高效去除MCs方面具有重要意义.     

滇池底泥微生物菌群对微囊藻毒素的生物降解

采用滇池水华蓝藻中提取提纯的微囊藻毒素(microcystins,MCs)作为微生物生长的碳源和氮源,从长期暴露于蓝藻水华的滇池底泥中,通过从含低浓度到高浓度MCs的逐步培养驯化,获得了高效降解MCs的微生物混合菌群,在初始MC-RR和LR浓度大约分别为50 mg/L和30 mg/L下,3 d内可将MCs全部降解.进一步活性研究显示,不同含碳和含氮化合物虽然能够促进混合微生物菌群的生长,但对降解MCs却无明显的促进作用,说明MCs既可以作为微生物生长的碳源,又可以作为微生物生长的氮源,在富含有机物的天然水体中并不一定能够促进微生物对MCs的生物降解.     

微囊藻毒素-RR对反硝化细菌生长及生理特性的影响

用0.01、5.00 mg/L微囊藻毒素-RR(MC-RR)处理反硝化细菌,研究了MC-RR对反硝化细菌的生长、培养液中NO3--N和NO2--N含量以及细胞内硝酸还原酶活性的影响.结果表明,高浓度MC-RR能显著抑制反硝化细菌的生长,延缓其细胞增殖,抑制培养液中硝酸盐含量的降低和亚硝酸盐含量的升高以及细胞内硝酸还原酶的活性,因而可能抑制或减缓生态系统中氮循环的进程.这表明,微囊藻毒素在一定程度上可能调节水体细菌群落.     

浙江省饮用水源有机毒物污染特征及健康风险研究

在对浙江省98个县级以上饮用水源地水体中有机毒物污染进行调查的基础上,运用美国环境保护署(EPA)制定的相关模型对饮用水源地水体中有机毒物污染引起的健康风险进行评价。结果表明,在98个饮用水源地水体中共检出7种有机毒物,分别为微囊藻毒素-LR(MC-LR)、微囊藻毒素-RR(MC-RR)、草甘膦、邻苯二甲酸二异辛酯(DEHP)、邻苯二甲酸二丁酯、多环芳烃、咔唑;各饮用水源地水体中检出的有机毒物引起的健康风险大小依次为多环芳烃DEHP咔唑MC-LR草甘膦邻苯二甲酸二丁酯;存在有机毒物检出的饮用水源地水体的总健康风险约为10-13～10-8a-1,与部分国际机构制定的饮用水源地水质健康风险水平判断标准相比,浙江省饮用水源地水体中有机毒物污染引起的健康风险远低于可接受水平,大部分饮用水源地水体的健康风险甚至达到可忽略水平。     

藻毒素处理技术研究进展

介绍了藻毒素的结构、性质及危害,总结了其物理、化学,物理化学和生物处理方法。对藻毒素的处理技术进行了展望。微囊藻毒素（MC）处理将是未来重要的研究领域。文章最后提出了几点努力方向。     

天然水华蓝藻中微囊藻毒素的提取和净化研究

利用天然水华蓝藻为原料，通过筛选、比较不同极性提取剂对微囊藻毒素的提取效果，80％甲醇溶液有较高的提取效率，而乙醇溶液可实现无毒提取，优化了提取方法。并通过调节溶液pH为藻胆蛋白等电点的方法去除共提取的大量藻胆蛋白，取得了很好的净化效果，为微囊藻毒素的分离和纯化研究提供了基础。     

微囊藻毒素污染控制技术的研究进展

主要对水环境中微囊藻毒素污染的产生、毒性和去除方法进行了综述，在如何高效去除MCS方面具有重要意义。