2. 厦门市疾病预防控制中心
, ,
微囊藻毒素(microcystin，MC)是在蓝藻水华暴发时出现频率最高、造成危害最严重的蓝藻毒素，在众多亚型中检出率最高的有MC-LR和MC-RR等[1]。MC-LR对人类具有强烈的促肝癌作用，亦可威胁到水生动植物的安全，因此国家饮用水卫生标准、地表水环境质量标准等已将MC-LR纳入检测项目并限定其浓度不得超过1.0 μg/L[2-3]。水体中MC污染已成为全球性的环境问题，其分布、浓度的变化与富营养化等环境因素的关系密切[4-6]。因此研究分析MC在我国水源水中的分布情况有助于了解目前MC的污染程度，探索MC与理化因子之间的关系可以为建立MC污染的预警机制提供科学依据。
1 我国水源水及饮用水中MC的污染状况 1.1 我国水源水中微囊藻毒素污染情况随着水体富营养化程度的加重，我国许多地区的水华发生的频率越来越高，规模也越来越大。自上世纪70年代以来，我国许多大型湖泊时常发生大规模蓝藻水华，90年代以后，水体污染程度加剧，常年不退的水华甚至迫使周边的自来水厂关闭[7]。
饮用水水源地发生的蓝藻水华可直接危害到居民的健康。表 1列举了近十年来国内对水源水中MC监测的报道。我国除了少部分地区水体已遭受到严重污染并引发蓝藻水华暴发以外，多数地区水源水中MC污染情况较轻微，有的地区低于检测限。典型的MC高污染程度的水源地有太湖、滇池、官厅水库等地，这些地区水体中MC含量较高，多为MC-RR、MC-LR等类型。毛敬英[8]于2011年对太湖水样研究显示水体中MC-LR检出的平均浓度为1.480 μg/L，最高浓度达2.558 μg/L；李慧敏[9]对北京市官厅水库的调查研究中发现官厅水库水样MC-LR质量浓度可达1.231 μg/L，超过安全限值23%，对人体健康存在威胁。多数地区蓝藻水华呈季节性爆发，夏秋季节尤其是7-10月份MC污染水源水的报道最多，这可能与夏季水温升高更有利于蓝藻细胞生长繁殖有关。
| 序号 | 取样地点 | 监测时间 | 营养水平 | 浓度最高时间 | MC-LR(μg/L) | MC-RR(μg/L) | 检出率 (%) |
文献 | ||
| 平均值 | 最大值 | 平均值 | 最大值 | |||||||
| 1 | 太湖 | 2011年秋季 | 重度营养化 | 2011年秋季 | 1.48 | 2.558 | 0.526 | / | / | [8] |
| 2 | 滇池 | 2011年秋季 | 中度营养化 | 2011年秋季 | 0.048 | 0.099 | 0.063 | 0.09 | / | [8] |
| 3 | 洱海 | 2011年秋季 | 轻度营养化 | 2011年秋季 | 0.021 | 0.023 | 0.028 | 0.038 | / | [8] |
| 4 | 宁波市多水库 | 2011.7-9 | / | 2011.8 | ND~＜0.1 | / | / | / | [10] | |
| 5 | 棘洪滩水库 | 2011.5-9 | 中营养 | 2011.9 | ND | 0.078 | 0.104 | / | [11] | |
| 6 | 高州水库 | 2010.6-2011.5 | / | 2010.10 | / | 0.33 | / | 0.994 | RR66.7 LR58.3 | [12] |
| 7 | 太湖 | 2009.12；2010.8 | / | 2010.8 | 1.115 | 1.32 | 0.238 | 0.295 | LR50 LR11 | [13] |
| 8 | 环太湖多个水库 | 2009.7-2010.6 | / | 2009.11 | 0.39 | 1.95 | / | / | LR60 | [14] |
| 9 | 万峰湖 | 2009.10 | / | 2009.10 | ND | 0.823 | 1.17 | / | [15] | |
| 10 | 红枫湖 | 2008.6-8 | 轻度富营养 | 2008.6 | 0.131 | 0.71 | 0.304 | 1.25 | RR100 LR84.6 | [16] |
| 11 | 官厅水库 | 2007.4-11 | 富营养 | 2007.9 | 0.794 | 1.231 | / | / | / | [9] |
| 12 | 山仔水库 | 2007.1-12 | 富营养 | 2007.7 | ND | ND | 总 MC 41.7 | [17] | ||
| 13 | 密云水库 | 2005.4-11 | 贫营养 | 2005.9 | ＜0.002~0.041 | ＜0.002~0.0018 | / | [18] | ||
| 14 | 重庆涪陵乡镇水源 | 2004.6-11 | / | 2004.10 | 0.630 | 0.930 | / | / | / | [19] |
| 15 | 流溪河 | 2003.6-12 | / | 2003年夏季 | 0.006 | / | 0.019 | / | 总 MC 33.3 | [20] |
| 16 | 流花湖 | 2003.7-12 | / | 2003.7 | 0.075 | / | 0.291 | / | / | [21] |
| 注：ND表示未检出，/表示文中未写出该项数据 | ||||||||||
1.2 出厂水中微囊藻毒素的污染情况
研究表明通过水厂处理能够消除部分MC。如张银志等[14]对苏州、湖州、无锡三市水源水及出厂水的调查研究中发现，出厂水中MC-LR质量浓度依次为0.040、0.055和0.043 μg/L，低于水源水中质量浓度0.071、0.069和0.092 μg/L。表 2列举了我国部分地区出厂水及末梢水中的MC污染状况。
| 序号 | 采样地点 | 监测时间 | 最高浓度时间 | MC-LR(μg/L) | 检出率% | 参考文献 |
| 1 | 湖北赤壁市 | 2011.7 | / | ND | 0 | [22] |
| 2 | 茂名市 | 2010.6-2011.5 | / | MC—LR、YR:ND MC—RR:ND~0.012 | / | [12] |
| 3 | 江南某市 | 2010.6-2011.5 | 2010.8 | ND~0.0163 | RR 23.7 LR 67.3 | [23] |
| 4 | 苏州市 | 2009.7-2010.6 | 2009.10 | ND~0.180 | 30.6 | [14] |
| 5 | 无锡市 | 2009.7-2010.6 | 2009.10 | ND~0.166 | 13.9 | [14] |
| 6 | 湖州市 | 2009.7-2010.6 | 2009.10 | ND~0.169 | 37.5 | [14] |
| 7 | 广州市 | 2009.10-11 | / | 0.1541~0.3216 | / | [24] |
| 8 | 珠海市 | 2008-2010 | / | ND~0.103 | 6.1 | [25] |
| 9 | 上海市 | 2003.7-2004.3 | 2013.10 | ND~1.27 | / | [26] |
| 注：ND表示未检出, /表示文中未写出该项数据 | ||||||
研究表明大部分地区的出厂水中MC质量浓度极低，但仍能残留，如2003年10月在上海西岑水厂检测到较高浓度的MC残留，达1.27 μg/L[26]。通常认为饮用水出厂水中微囊藻毒素含量与其在源水含量正相关，要控制城市自来水中微囊藻毒素的含量，应当控制源水中毒素的污染，即防止水体有毒蓝藻水华的发生[27]。同时应加强水中藻毒素去除技术的研究。由于目前自来水厂多使用氯化物消毒，氯化物的强氧化性可破坏藻细胞结构，使得细胞破裂并释放出藻毒素。因此若氯氧化剂用量不足，非但不能有效地控制水中的MC，反而可能使其浓度增加[28]。虽然表 2显示我国江浙、广东等许多地区出厂水中检出的MC浓度并未超过国家规定的限值，但是仍不能排除长期饮用带来的健康隐患。在以后的监测工作中，特别是在水华爆发和枯水期的季节更应加强对MC污染情况的监测，当发现MC浓度显著上升时应及时采取措施以保证饮水安全。
2 饮水中微囊藻毒素与疾病的相关性研究微囊藻毒素具有明显的器官选择性毒性，而肝脏是其最主要的作用器官之一[29]。流行病学调查结果表明，饮水MC污染与人群中原发性肝癌的发病率有很大的相关性[30]。我国肝癌的高发区主要集中在东南沿海，典型的地区有江苏省启东市和海门市、福建省同安区和广西省扶绥市等[31]。有研究表明这些地区的共同点之一是居民曾饮用或还在饮用闭锁水系的水或沟塘水，这些水体因遭受不同程度的污染而导致水体呈富营养状态，藻类大量生长繁殖并易产生MC。对海门市[32]不同类型饮用水中MC含量的检测结果显示河水和沟塘水的最高浓度分别达到1558 pg/mL和300 pg/mL，而浅井水和深井水分别为106 pg/mL和48 pg/mL；据在海门进行的以人群为基础的病例对照研究表明[32]饮用沟塘水发生肝癌的估计相对危险度为1.91(95% CI：1.01~4.73)；俞顺章等[33]对上海南汇8万居民的队列研究结果显示饮用沟塘水者发生肝癌的相对危险度为1.163(95% CI：1.024~1.321)，饮用河水者为1.246(95% CI：1.087~1.429)。以上研究均表明饮用水中MC污染与肝癌的发生之间有着密切的联系。
3 影响微囊藻毒素产生的相关性分析 3.1 环境因子与微囊藻毒素的相关性相关性研究表明水体中MC与多项水体理化因子间存在关联性。表 3列举了近年来我国对MC与不同环境因子的相关性研究成果，可以看出MC-LR浓度变化与总磷(TP)、总氮(TN)和氨氮(NH3-N)等因子关联性极显著(P ＜0.01)，还与氮磷比(TN/TP)、叶绿素a(Chla)、亚硝酸盐氮(NO2)等指标显示出关联性。例如在对滇池[8]和太湖[38]的研究中发现MC-LR浓度与TP、TN呈极显著的正相关(P ＜0.01)；对官厅水库的研究[9]也提示了MC-LR与TP、TN有显著关联(P ＜0.05)；与MC浓度变化呈正相关的指标还有pH、Chla、NO2和高锰酸盐指数(CODMn)等。有研究指出MC浓度与透明度(SD)、TN/TP等指标呈现出负相关[34]。
| 序号 | 取样地点 | 监测时间 | TN | TP | TN/TP | Chla | NO2 | NH3-N | pH | SD | CODMn | 文献 |
| 1 | 松子坑水库 MC | 2011.11-2012.5 | -0.204 | 0.720** | / | 0.076 | / | / | 0.182 | 0.16 | / | [35] |
| 2 | 滇池 MCLR |
2011年秋季 | 0.768** | 0.702** | 0.709** | 0.698** | / | 0.133 | 0.219 | /0.136 | / | [8] |
| 3 | 棘洪滩水库 MCRR | 2010.6-2011.9 | -0.951* | 0.178 | / | 0.813 | / | / | / | / | 0.514 | [11] |
| 4 | 太湖 MC |
2009.5-10 | 0.549* | 0.683* | / | 0.657* | ns | 0.584* | / | / | 0.592* | [36] |
| 5 | 太湖 MC—LR | 2009年 | 0.758** | 0.576** | -0.109 | / | 0.772** | 0.469** | / | / | / | [37] |
| 6 | 红枫湖 MC |
2008.6-9 | -0.156 | -0.064 | 0.068 | 0.448* | 0.714** | -0.072 | 0.551* | -0.210 | / | [34] |
| 7 | 官厅水库 MCLR |
2007.4-11 | 0.667* | 0.619* | 0.810** | / | / | -0.167 | 0.762* | -0.738* | 0.167 | [9] |
| 8 | 洋河水库 MC |
2007.7-8 | -0.258 | 0.150 | -0.325* | 0.600 | / | / | 0.266 | -0.229 | 0.231 | [37] |
| 9 | 太湖M CLR |
2006年 | 0.860** | 0.961** | -0.658* | / | / | 0.843** | 0.086 | / | 0.370 | [38] |
| 注：*为显著相关(P ＜0.05)；**为极显著相关(P ＜0.01)；“/”表示文中未写出该数据 | ||||||||||||
温度、光照及氮磷营养都是影响微囊藻生长及MC产生的重要因素，且较高的温度、低光强更利于藻毒素的产生，而氮磷比16 :1适于微囊藻的生长及MC的产生[39]。但可能由于藻株间产毒能力不同，理化因子与MC浓度之间的数量关系研究结论尚未统一。对深圳松子坑水库、贵州省红枫湖等水体的研究就表明MC与TN之间存在负相关，而对太湖、滇池水体研究发现MC与TN之间存在正相关[34-37]。
3.2 浮游生物与微囊藻毒素的相关性分析浮游植物是水生生物的重要组成部分，为水生态系统的重要初级生产者。曾有研究利用ELISA方法对淀山湖水中的MC进行测定，结果表明水体中MC浓度与蓝藻生物量的变化规律呈正相关[40]。在对太湖水体的其他研究中也表明，MC浓度与蓝藻生物量呈显著相关，MC浓度与藻类总生物量也相关[41]。这可能是因为在这些采样点水域蓝藻占绝对优势(几乎占90%以上)。
浮游动物是水域生态系统中一类极重要的消费者生物，在淡水水域中主要由原生动物、轮虫、枝角类和桡足类四大类水生无脊椎动物组成。许秋瑾等[42]在研究中发现浮游动物与MC浓度的相关性是由浮游动物与浮游植物之间关系的决定的。轮虫与浮游植物间的捕食关系以及原生动物影响浮游植物的生长繁殖可能是浮游动物引起水体MC含量变化的主要原因；枝角类和桡足类由于不会影响浮游植物的生长，因此与MC含量无相关性。但该研究中也发现有部分样点的MC浓度与轮虫和原生动物没有明显的相关性，因此还需要进一步论证。
3.3 富营养化水平对微囊藻毒素的影响水体富营养化水平对MC浓度有显著影响。表 1显示营养化程度越高水体中MC污染情况越严重。例如对福州山仔水库的研究表明，水体营养程度高时MC浓度也相应提高[17]；对滇池、太湖等多地区水体的研究中发现，富营养化水平可影响MC浓度的变化，其综合营养指数依次为太湖＞滇池＞洱海，MC-LR检出浓度分别为1.480，0.048和0.021 μg/L[8]。因此对富营养化指数与MC浓度之间的关系进行研究有助于全面地评价和预测MC污染状况。
4 总结与展望随着工业废水与生活污水的持续排放，我国水源水污染状况日益加剧，对人群健康造成极大威胁。因此了解我国水源水及饮用水中MC污染现状，控制水中MC的污染具有重大意义。目前有研究指出部分地区的出厂水中依然可以检出MC-LR、MC-RR等亚型，说明水厂的净水技术尚不能完全消除水源水中的藻毒素。因此应尽快找到一种新的净水工艺以提高出厂水的水质，保障人民群众的饮水安全。
水体中MC与理化因子之间存在一定相关性，这些理化因子的改变将影响水体中MC的浓度变化。因此可进一步探明这种联系并建立具有普遍意义的关联，利用这些规律建立一个通过分析TN、TP等理化因子的实时监测数据，对水体中MC爆发进行科学预测的预警预报机制。有关部门利用这一预警机制能够发出未来一段时间内存在MC污染风险的预警，指导水厂等相关单位提前做好应对措施。
现有的国家标准对水源水或是生活饮用水都只对MC-LR划定了限值，而在许多地区的水体中存在有MC-RR等其他MC的亚型，甚至MC-RR等可能是该地区的主要藻毒素类型，仅用现有标准难以判断水体中MC-RR等亚型是否符合水质要求。建议在国家标准中增设MC-RR等项目或增加总 MC项以涵盖水体中类型众多的MC亚型才能全面说明水中MC的污染状况。
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