試析藍藻毒素的監測及水華暴發的應急方案

（國民核生化災害防護國家重點實驗室 北京 100000）

1.藍藻毒素的簡介

據發現，藍藻類21科目中，有50種藻類產生毒素，因此將這50種藻類毒素統一稱為藍藻毒素，其中常見的藻類毒素有銅綠微囊藻毒素、魚腥藻毒素、顫藻毒素、土臭藻毒素、節球藻毒素等等，這些毒素都是藍藻植物細胞新陳代謝的產物，并且對人類的肝臟、胃腸帶來不同程度的損傷，嚴重者將會致癌。藍藻毒素主要是由7個氨基酸組成，從而形成一種環狀多肽物質，人們也稱之為7肽單環肝毒素。隨著氨基酸排列順序不同，則所形成的藍藻類毒素也不同，因此可以得出藍藻毒素具有多樣性和不穩定性。藍藻所產生的“水華”毒素已經被列入微生物和有機污染物的重點監測項目。由于藍藻毒素會對人類或對動物產生急性或慢性毒素，從而改變細胞的功能結構，會在不同程度上導致人類或動物中毒甚至患有癌癥。根據調查數據顯示，藍藻毒素主要是通過抑制干細胞內的蛋白酶的活性，從而使蛋白酶磷化變異，導致動物肝臟出現破裂、出血等現象。當藍藻毒素從人體血液轉移至肝臟中時，肝臟將會出現充血腫大等現象，嚴重者將會導致人類出現肝壞死情況。因此，若飲水中含有藍藻毒素將會提高肝癌、腸癌發病概率[1-5]。

2.藍藻毒素暴發的原因和影響

藍藻毒素主要是受到暖冬天氣的影響，當平均氣溫高于每年的氣溫，從而為藍藻提供了適宜的生長環境。另外，藍藻一般在6月初暴發，主要原因是6月份正值梅雨季節，天氣、溫度適宜，適合藍藻生長繁殖。夏季天氣悶熱，通過高溫和陽光的暴曬，從而導致大批藍藻死亡、腐爛，久而久之發出刺鼻的臭味，污染當地生態系統。當藍藻污染地下水后，自來水檢測人員在檢測水質過程中發現水質出現腥臭的味道，水體質量不合格，從而嚴重影響到當地人民正常生活用水的需求，造成當地居民的恐慌。

3.藍藻毒素常用檢測方法

藍藻毒素已經嚴重威脅到人類的安全，需要加大當地水源檢測力度，檢驗人員采取生物分析法、色譜分析法、免疫分析法以及其他儀器分析法的方式來對當地湖泊、河流、水庫等水體進行藍藻毒素的檢測，具體的檢測方法如下：

（1）生物分析法。科研人員通過利用小白鼠來對藍藻毒素進行檢測，雖然檢測結果直觀，但樣品缺乏專一性、靈敏性、干擾因素較多，并且所需樣品數量較多。久而久之，科研人員利用“鹽蝦”“水跳蚤”“幼蚊”等無脊椎動物來代替“小白鼠”進行實驗研究。實驗效果十分明顯，可以有效的檢測出“水華”中的藍藻毒素。上述所涉及到的方法都只適用于實驗室研究過程中，無法實現實地檢測。科研人員根據藍藻毒素抑制人體細胞中的蛋白磷酸酶的特征，來對其進行實驗研究。該實驗方法是通過利用磷酸化蛋白物，來檢測出藍藻毒素對蛋白磷酸酶的抑制情況，并且來對實驗數據進行分析研究。科研人員通過度硝基苯酚磷酸酯進行水解，通過利用水解產物來檢測藍藻毒素。該試驗方法簡單、方便、靈敏度高，但是無法準確測量出藻類毒素的含量。

（2）色譜分析法。科研人員采用色譜分析法來檢測藍藻毒素，具體的檢測方式如下：①高效液相色譜。高效液相色譜被世界環保組織認證，是專業、權威的一種檢測藻類毒素物質的方法。高效液相色譜具有準確性、靈敏性、省事性、快速對藍藻毒素結構進行分析研究。但由于所需的儀器設備價格過于昂貴，因此無法判斷藍藻生物的生活習性。高效液相色譜主要利用恒溶劑來對“水華”中的蘭藻類毒素進行脫離，并且利用紫外線檢測儀，來對藍藻類毒素進行檢測。②氣相色譜法。氣相色譜法主要是對藍藻類毒素的總含量進行檢測。氣相色譜法在對藍藻類毒素信息檢測過程中，處理方式與高效液相色譜方式相同，需要在相同條件下精準藍藻毒素的含量。該方式具有快速、準確、靈敏等優勢，通過對藍藻毒素中的分子結構進行分析研究從而確定藍藻毒素的類型。但該方法操作流程復雜，所需檢測的設施設備昂貴，處理藍藻毒素的方式復雜。若在實驗過程中操作不當，則將會影響檢測結果。

（3）免疫化學方法。免疫化學法主要通過對藍藻毒素中的抗體和抗原進行識別，刺激藍藻毒素產生抗體，從而來對藍藻毒素進行檢測的方法。科研人員通過利用免疫化學方法來有效的檢測水體、藍藻中所含毒素的含量，并且檢測出毒素的種類。具體檢測方法如下：①酶聯免疫分析法。酶聯免疫分析法是免疫化學方法中主要的分析方法之一，通過利用放射免疫法來檢測藍藻毒素，放射線性范圍一般選擇在20～500ng/ml之間，檢測下限為1.2ng。雖然放射免疫法可以有效的對藍藻毒素進行檢測，但由于放射性強不適合在現場進行水體檢測。間接競爭法是將藍藻毒素放在培養皿中，利用堿性磷酸酶對培養皿中的毒素進行標記，從而來獲取藍藻毒素的抗體，該方法檢測下限為95pg/ml，放射線性范圍一般選擇在0.1～0.3ng/ml之間，當抗體與培養皿毒素進行混合后，對免疫反應以及反應時間進行觀察，該方法可以快速提高檢測的效率和回收率。②免疫層析法。實驗人員通過利用免疫層析熒光定量法來對藍藻毒素進行檢測。首先，先將單克隆抗體上標記熒光素，其次再將其固定在硝酸纖維素帶上，將素帶放入套板中，通過套板來對熒光素進行匹配，從而確定熒光強度。

（4）其他儀器分析法。研究人員通過利用毛細管電泳的方式來將藍藻毒素進行分離，并且在電泳中適當的融入十二烷基硫酸鈉試劑，可以有效的分離藍藻毒素。不同程度的毛細管所分離的藍藻毒素不同。通過利用毛細管電泳方法可以快速地、高效地對藍藻毒素進行分離，從而破壞藍藻毒素內部細胞結構。

4.水華暴發的應急解決方案

研究人員按照嚴格標準來對水體以及藍藻毒素進行檢測，具體的檢測方式如下：

（1）需要對“水華”形成原因進行分析研究，并且對“水華”多發季節加強檢測。另外，研究人員通過檢測水體中藻類的生長情況外，還需要對影響藻類生長環境以及產生“水華”的因素進行分析。（2）研究人員需要對原水體和處理后的水體進行采樣。原水體和處理后的水體最好同時采樣，并且保證一次性采樣成功。所采樣的水體體積由實驗人員決定，另外由于塑料容器可以有效的吸附藍藻毒素，因此水體樣品必須盛在玻璃容器中。（3）對原水體和處理后的水體進行分析。水樣必須在0～4℃下進行冷藏保存，研究人員需要在24小時之內對其進行檢測。當得到原水體和處理后的水體檢測結果后，需要對水體進行保留7天，并且經過再次確認、驗證后才可以拋棄。當原水體檢測濃度結果≤0.1μg/L則認為水體質量合格，并且對其數據進行存檔，若水體檢測濃度結果＞0.1μg/L時，則表示水體質量不合格，需要對其進行再次檢驗。（4）當水體檢測濃度結果＞0.1μg/L時，研究人員需要將水體檢測結果上報給相關政府環保部門，并且對藍藻類毒素濃度進行檢測。（5）當水體檢測濃度結果＞0.1μg/L時，研究人員通過對水體中的藍藻類毒素進行分析研究，并且對其進行處理。若處理后的水體藍藻類毒素仍然高于＞0.1μg/L，那么則需要根據實際情況制定相對應的應急措施。（6）當水體檢測濃度結果＞0.1μg/L時，研究人員需要對水體進行重新抽樣檢測，并且著重檢測藍藻類毒素的濃度，同時通知該地區的環境保護單位。（7）通知該地區環境保護部門后，一旦獲得準確的檢測結果后，需要按照環境保護部門檢測程序進行操作。需要對引發“水華”現象的原因、因素、歷史、自來水廠處理技術以及工藝進行分析研究。（8）咨詢和決策。當發現該情況后，當地環境保護部門需要成立專門的處理事件小組，通過對“水華”的發生時間、地點、區域進行分析，以及對藍藻毒素污染事件進行綜合評估，并且對自來水企業的檢測水體工藝進行評估，從而提高處理方案，并且加強對該地區水體的檢測。當發生“水華”事件時，不應該盲目的采取緊急措施，需要根據地區實際情況來制定針對性的補救措施。比如：未經考察就在水體中投入硫酸銅等除藻劑，這些重金屬除藻劑雖然會破壞藻類生物，但會將藻類生物中的毒素釋放出來，從而加重“水華”事故。（9）當地政府可以通過替換水源或者調整處理工藝的方式來改善“水華”現象。通過對事故現場進行實地勘察后，通過采用更換水源或者改善現有處理工藝的方式來改善該地區的水質，從而使生活用水達到標準值。

5.結束語

藍藻毒素已經嚴重危害我國的生態系統，已經成為首要解決的環境問題，但目前，我國仍然沒有有效改善、解決、控制“水華”現象的應急方案。隨著近些年，生態環境嚴重被破壞，科研人員發現藍藻毒素的種類和數量也正逐漸提高，藻類在不同生態環境中，會衍變成不同種類的藍藻毒素，因此需要快速對這些藍藻毒素進行分析、純化以及鑒定。近些年來，隨著科技水平逐漸發展完善，對藍藻毒素的提取研究工作得到了較快的發展進步，通過利用生物分析法、色譜分析法以及免疫化學方法等技術來對藍藻毒素進行檢測，從而提高檢測準確率和效率。

研究人員在對藍藻毒素進行檢測的同時，需要建立完善的藍藻毒素預警措施，以及檢測水體標準，制定針對性的水體應急預案。由于“水華”周期短，發生事故時間快，因此，需要相關環境保護部門根據當地生態環境制定針對性的水體應急預案，將損失降到最低。從而在發生“水華”事故時，可以迅速的保證當地人民生活用水的問題，保障人民生命安全。