富营养化水体中微囊藻毒素检测方法探究进展

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1、富营养化水体中微囊藻毒素检测方法探究进展摘要：微囊藻毒素(Microcystins，MCs)为富营养化水体中最常见的藻类毒素，它的危害性在饮用水中的存在，迫切需要建立一种工作原理简单易行、分析速度快、灵敏度较高的统一的检测方法，以便对水体中特别是饮用水源中的微囊藻毒素进行检测。该文介绍了近年来发展起来的几类微囊藻毒素检测技术，以及微囊藻毒素检测技术尚要解决的问题和未来的发展方向。关键词：微囊藻毒素；检测方法；研究进展中图分类号Q-31文献标识码A文章编号1007-7731(2013)16-19-04近些年来，随着社会

2、经济的发展，我国有很多天然湖泊、水库受到不同程度的有机污染，存在着严重的富营养化现象[1]。富营养化水体中蓝藻的大量繁殖会形成有害的蓝藻水华(HAB，harmfulalgalbloom),大规模的蓝藻水华不但会耗掉水中大量的溶解氧，破坏水生生态系统健康与平衡，并且一些有毒蓝藻会向水体中释放多种不同类型的藻毒素，对水生生物、人类饮水安全、人类健康都构成了严重的威胁。在已发现的各种不同类型的藻毒素中，微囊藻毒(Microcystins,MCs)是目前已知的一种在蓝藻水华污染中分布范围最广、出现频率最高、产生量最大和造成危

3、害最严重的藻毒素种类［2］。通过流行病学调查、动物中毒以及毒理学研究表明，MCs对人和水生动物具有很高的毒性并且具有潜在危害，严重威胁人类的生命安全与健康［3］。因此,水体中MCs的含量已经被多个国家和组织作为衡量水质标准的一个重要指标，如世界卫生组织和我国生活饮用水水质卫生规范（GB5749-2006）均规定，饮用水中的MCs浓度不得高于1.0ug/L（MC-LR）［4］0如何控制蓝藻的过度生长繁殖以及有效降解藻毒素是世界各国共同面临的难题，而快速、灵敏、准确的富营养化水体中MCs检测方法是进一步研究MCs在环境中

4、的分布和蓝藻水华控制方法的基础。本文对目前主要的MCs分析检测方法进行了综合的分析、比较。1微囊藻毒素简介MCs是由蓝藻门中的微囊藻属（Microcystis）、念珠藻属（Nostoc）、鱼腥藻属（Anabaena）等产生的具有生物学活性的环状七肽物质，其结构如图1所示［5］。Adda结构是MCs生理活性的基础，而由于X、Z（两种可变的L-氨基酸）的不同可形成80多种不同的MCs异构体，其中最常见、分布最广泛、毒性最大的为MC-LR（L代表亮氨酸、R代表精氨酸）。动物中毒试验和流行病学研究表明，MCs对人以及多种生物

5、具有不同的毒性作用，其中MC-LR具有很强的肝毒性，可破坏肝细胞的结构，导致肝细胞的凋亡、坏死。俞顺章等通过流行病学调查我国原发性肝癌与饮用水之间联系时发现，MCs是趋肝致肝炎和肝癌的促癌剂［6］。此外，MCs对人体的肾脏、神经系统都有不同程度的毒害作用。2微囊藻毒检测方法鉴于MCs的巨大危害性，有效的分析检测手段对于维护环境安全和人类健康有着重要的意义。不同程度富营养化的水体中都会有一定浓度的MCs存在，但这些痕量MCs的含量一般仅在yg甚至ng级水平，常规的分析化学很难快速、精确检测。目前，国内外普遍采用的检测方

6、法可以归纳为：物理化学检测法、生物检测法和生物化学检测法［7］。2.1生物检测法2.1.1动物毒性检测法传统的生物分析法采用的是美国分析化学家协会(AOAC)在1985年推荐的检测贝类毒素的小鼠急性毒性试验法。该方法利用纯化的MCs对小鼠进行腹腔注射或口腔灌喂，根据其生理病变和半致死量(LD50)可初步确定其毒性［8］。该方法简便快速，能较为直观地检测MCs的毒性。除了小鼠外，其他动物例如鸭子、虾以及鱼类等动物的毒性试验和生物分析也有过报道。王春雨等将纯化的MCs对鸭子进行腹腔注射发现，MCs对成鸭的LD50为84.

7、82ug/kg,对幼鸭的LD50为64.7232ug/kg［9］,但该方法灵敏度较低，特异性不高，无法定量检测。2.1.2细胞毒性检测法细胞毒性检测技术是利用MCs对细胞的毒害作用后细胞形态以及细胞内相应物质的变化来检测MCs的一种方法。施玮等发现MCs可使大鼠原代肝细胞的增殖、细胞周期、凋亡发生较显著的改变，细胞面积、凋亡细胞的比率与MCs呈现良好的剂量反应关系［10］。谷康定在研究MCs对传代细胞的毒性时发现，当KB细胞在培养96h后，MCs浓度超过18.8ug/mL时，细胞内乳酸脱氢酶(LDH)溢出增加，并与M

8、Cs浓度呈典型剂量-反应关系［lllo相对于动物实验，该方法更加经济和快捷，并且能够定量的检测，但对试验条件和场所要求较高。在已建立的检测MCs多种生物系统中，除了传统的动植物以及细胞以外，还有利用细菌进行毒性试验研究。杨翠云等［12］研究不同浓度MCs对E.coli和Bacillussubtilis生长及生理生化特性影响时发现,MCs对E.c