太湖西北部湖区微囊藻毒素时空分布解析

石浚哲 周 钰

（江苏省无锡环境监测中心，江苏 无锡 214000）

太湖水华频现，藻类大量繁殖，其不仅大量消耗水体溶解氧，恶化水质，更向水体释放各类藻毒素。其中，微囊藻产生的微囊藻毒素(，简称MCs)，是细胞破裂后产生的一类常见环七肽缩氨酸肝毒素，具有强烈的致癌作用。可以通过肝脏中的肝细胞和肝巨噬细胞，抑制肝细胞中蛋白磷酸酶的活性，威胁人体健康。由于MCs性质稳定、耐高温、抗pH值变化，具有较强的水溶性，所以，常规处理技术对水体MCs去除效果一般。

水体中MCs主要与水体中藻类生物量以及种类有关，因此，影响水体中藻类生长状况的物理（水温、DO、透明度、pH值等）、化学（TN、NH3-N、TP、Chla等）、水文（水文、水位）和气象（气温、风速和风向等）等因素均会对MCs产生影响。

太湖是我国第二大淡水湖，位于东南沿海经济发达地区，其水质对苏州、无锡、常州等地居民的饮用水安全至关重要，藻毒素是影响太湖周边地区饮用水安全的主要因素之一。因此，研究MCs时空差异性原因及水源水中藻毒素水环境风险，对于水质安全预警，保障饮用水安全具有重大意义。

太湖湖区面积广阔，由于自然和人为原因，形成了5大湖湾，又被东山、马山和岛屿等所阻隔，导致太湖湖湾水动力环境规律和特征在空间上存在较大差异。加之环湖河流分布的差异以及入湖和出湖水质的不同，使太湖水体水质具有明显的空间差异性，各水域营养状态也不尽一致。

1 试验部分

该研究对太湖西部湖区进行了为期1年（2016年12月～2017年11月）的跟踪监测，在研究区域布设7个采样点：西部湖区（竺山湖心、大浦口、兰山嘴）、北部湖区（梅梁湖、拖山、椒山）和3个对照点（外太湖对照点平台山、近岸对照点和蓝藻打捞点），在水源地布设了3个采样点：西太湖的沙渚南、锡东和东太湖的庙港。

微囊藻毒素分析采用超高效液相色谱——串联质谱联用系统：AutoTrace 280（美国Thermo Fisher公司）；Acquity系列超高效液相色谱仪（美国Waters公司），API4000+串联质谱仪（美国AB Sciex公司）；MiliQ去离子水发生器（美国Millipore公司）；Acquity BEH130 C18色谱柱 （100mm×2.1mm，1.7μm，Waters公司）。C18固相萃取小柱（上海安谱实验科技股份有限公司）。

甲醇、乙腈(HPLC级，德国CNW科技公司)；甲酸（美国Sigma-Aldrich 公 司 ）；MC-LR、MC-RR、MC-YR、MC-LA、MC-LY、MC-LW 和 MC-LF（95%，瑞士 Alexis Biochemicals）。

2 结果与分析

2.1 太湖中藻毒素时空变化

藻毒素总量在1～4月较低，4月开始急剧上升，并在5月达到最高值。其中MC-LR、MC-RR与总量相同趋势，在1～4月较低，4月开始急剧上升，并在5月达到最高值；MC-YR从2016年12月～2017年1月未检出，在2～3月较低，外太湖对照点在3～4月藻毒素浓度有所下降，随后升高到5月，达到最高值，西部区域则在3月开始，上升到5月达到最高值。其余3个区域，3月开始急剧上升，并在4月达到最高值，MC-LF从2016年12月～2017年2月未检出，在3月开始上升，其中外太湖对照点和西部在3月出现小高峰，随后和其它区域一样在5月达到最高值；MC-LW从2016年12月～2017年1月未检出，在2月开始上升，其中外太湖对照点在3月出现最高值，其余区域在5月达到最高值。因此，本次研究MC的5种形态，均在5月份出现了全年最高值，在冬季则呈现低浓度。

陆地对照点为蓝藻打捞点，蓝藻生物量高，而藻毒素是藻类死亡、细胞破裂后被大量释放出来的，因此，所有区域中蓝藻打捞点藻毒素浓度最高。说明在自然环境下，微囊藻毒素由于细胞壁破裂后流入自然环境。

2.2 微囊藻毒素与水环境因子之间的关系

采用SPSS统计，微囊藻毒素与藻密度、叶绿素a、总磷呈正相关，与溶解氧、透明度、总氮呈负相关，与pH值、水温相关性不显著。叶绿素a在1月份达到最高值，西部湖区的氨氮也在1月份达到最高值，随后的月份中，藻毒素含量开始上升。5月时北部湖区的藻类密度最高，陆地对照点和近岸对照点总磷呈现最低值。7月时近岸对照点、陆地对照点、西北部湖区藻密度为最高值，陆地对照点的总氮、总磷为最高值，西部湖区总磷最高，对应除陆地对照点外，北部湖区藻毒素浓度最高，主要影响因子为藻密度、总磷、总氮，水环境因子与藻毒素对应关系之间有2～3月的时间差。

3 讨论

3.1 微囊藻毒素时空分析原因

除了蓝藻打捞点这个对照点外，北部藻毒素浓度最高，其次为西部，这主要与西北区的地理位置和沉积环境有关。研究表明，太湖西北梅梁湖区域蓝藻水华主要是由其它湖区的蓝藻随风和湖流集聚于此以及该区内蓝藻的自身生长这2部分构成。而东部湖湾多为草型湖泊，大型水生植物茂盛，对水体和沉积物中磷类营养盐的需求量大，而太湖西北部区域更易引起沉积物中磷的释放，导致藻类生物量的增加。

此外，北部梅梁湖区域靠近无锡居民区和工业生产区，农业、工业和生活污水大量增加以及养鱼、水运和旅游业等开发活动，都促使区域内污染加重，对湖泊富营养化也有较大影响，同时，太湖西北区水力条件较为封闭，湖水得不到及时更换。

3.2 微囊藻毒素影响因素分析

该研究表明，藻毒素和温度相关性并不显著，也有研究认为，在蓝藻生长适宜的条件下，如水温较高、透明度较低、水体扰动较小，往往意味着毒素产生较多。高温并不是蓝藻水华暴发的充分必要条件，温度主要通过更替藻类优势种对其造成影响，并且该影响与其它因素共同发挥作用。可见，温度是影响藻类生长的重要因素之一，但并不是温度越高，藻类生长越旺盛，因为不同的藻类都有其最佳生长温度。藻毒素与透明度呈负相关，透明度的降低主要是由藻类、浮游植物的生长以及藻类大量死亡、胞内物大量释放所致。MCS被释放进入水体，并在色素、腐蚀质、微生物的作用下降解，导致藻毒素浓度下降，因此，透明度与藻毒素相关性较小。

太湖中总氮最高值除陆地对照点外，出现在3～4月，此时太湖中温度较低，藻类尚未大量生长繁殖，因此，藻毒素浓度并不高，4～5月藻类开始生长，导致藻毒素浓度增加，水中氮素逐渐被消耗，8～9月水中氮素进一步被消耗，故呈负相关。

4 结论

（1）通过对太湖西北部湖区、对照点和饮用水的研究数据可知，夏季太湖中藻毒素浓度较冬季高，污染水平存在明显的季节性，且MC-LR含量大于MC-RR，其它3类浓度更低。

（2）区域上以蓝藻打捞点这个对照点浓度最高，其次为北部湖区及西部湖区，主要受藻密度、总磷、总氮因素影响，叶绿素a、DO、透明度等为次要影响因素。