水源水中產毒藍藻及其藻毒素去除的研究進展

摘 要：浮游藻類是湖泊水庫等水體中的重要的初級生產者，其生長繁殖對湖泊水庫生態具有很大的影響。其中藍藻是較為常見的一門藻類，因其在適宜環境下容易形成水華從而對水體造成極大的危害。其中藍藻中有一些可以產毒的藻種，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，因此對于有毒藍藻的研究和處理具有重要的意義。本文對產毒藍藻的特性、研究進展以及其處理技術進行了綜述。

關鍵詞：產毒藍藻；藍藻水華；藻毒素去除

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

一、產毒藍藻種類及特征

對于產毒藍藻的研究，主要以危害較大的微囊藻為主。但近些年，隨著研究發現，拉氏擬柱孢藻也會產生一定的藻毒素。拉氏擬柱孢藻一經從熱帶地區蔓延過來，即迅速成為了一些水庫中夏秋季節的主要優勢藻種。

微囊藻分布廣泛，出現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藻水華研究中發現，太湖藍藻水華期主要以銅綠微囊藻、水華微囊藻為主，且不同藻華期的優勢微囊藻不同。[1]而對長江口的藻類生長研究發現，微囊藻適宜在高光照下生長，且因其較長的生長期，在較長時間內可以保持較快的生長頻率，因此夏季地區微囊藻會突然爆發。[2]

拉氏擬柱孢藻目前主要分布在熱帶以及亞熱帶地區，并且在逐漸向溫帶水體擴散。現今國內在廣東、福建、湖北、云南、山東以及太湖流域等均有檢出。研究推測，由于水體富營養化程度的不斷加劇、全球氣候變暖、調水工程的運輸傳播、以及該藻種對外部條件的較強適應性，因此拉氏擬柱孢藻近幾年不斷向溫帶擴張。

束絲藻是常見的水華藍藻，對于束絲藻的產毒性一直受到爭論，但通過研究發現，依沙束絲藻可產生麻痹性貝毒毒素。束絲藻在國內分布較為廣泛，對于藍藻水華較為嚴重的滇池，則有獨特的束絲藻和微囊藻交替水華的現象。但目前束絲藻水華主要由水華束絲藻造成，研究發現依沙束絲藻也具有形成水華的能力，只是目前報道較少。

二、藍藻的產毒特征

微囊藻毒素目前是在藍藻水華中出現頻率最高、產生量最大和造成危害最嚴重的藻毒素種類。該毒素主要目標是肝臟，主要會造成肝臟充血腫大，嚴重時到時肝出血和壞死。微囊藻毒素的致毒機理主要是通過誘發肝細胞的角蛋白高度磷酸化從而導致細胞分解破裂。其中以銅綠微囊藻的產毒量最高。

柱孢藻毒素是一種易溶于水的肝毒素，其不僅具有肝毒性，還兼具細胞毒性和基因毒性。并且在高溫下也可穩定存在，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，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生，魚腥藻、束絲藻等也可產生一定量的柱孢毒素。

麻痹性貝類毒素是一種對生物有強烈致死效應的毒素，其中蛤蚌毒素最為典型。蛤蚌毒素是一種神經毒素，通過鈉離子做阻隔劑對鈣離子和鉀離子通道進行干擾，從而影響神經細胞的傳導。自20世紀以來，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生，部分擬柱孢藻也可產生。但由于束絲藻和魚腥藻能夠形成水華的機會較小，而擬柱孢藻分泌含量較小，因此目前溫帶地區蛤蚌中毒情況較少。

三、藍藻水華的控制和藻毒素的去除

（一）產毒藍藻水華的控制

對于一些產毒藍藻所產生的水華，主要是以微囊藻華為主。其中主要分為物理化學控制和生物方法進行微囊藻水華控制與治理。

水華的產生主要是由于水中氮磷等營養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行控制以防水華的產生，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，且鞭毛蟲可培養用于環境中的微囊藻以及其他藍藻的去除。有研究發現適量放養鰱、鳙，通過鰱鳙的牧食壓力來控制微囊藻水華。另外還有投加化學藥劑、以及在高營養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，技術較為成熟。水廠主要以混凝、超濾等方法進行藻毒素的去除。另有通過添加高鐵酸鉀進行藻毒素的氧化去除。產毒藍藻細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，常規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、高級氧化技術等深度處理去除柱孢藻毒素。[3]另外有研究發現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生一些副產物。[4]因此可利用高錳酸鹽投加去除柱孢藻毒素這種不產生有毒副產物的強氧化劑應用較二氧化氯更安全。[5]

參考文獻：

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

[2]尚帥.溫度、光照對長江口幾種優勢藻類生長的影響研究[D].上海師范大學，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].環境科學與技術，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，工學碩士，山東建筑大學市政與環境工程學院市政工程專業，研究方向：水處理理論與技術。