水源水中产毒蓝藻及其藻毒素去除的研究进展

摘 要：浮游藻类是湖泊水库等水体中的重要的初级生产者，其生长繁殖对湖泊水库生态具有很大的影响。其中蓝藻是较为常见的一门藻类，因其在适宜环境下容易形成水华从而对水体造成极大的危害。其中蓝藻中有一些可以产毒的藻种，在一定情况下会释放出毒素，对水中生物和供水安全造成了一定的威胁，因此对于有毒蓝藻的研究和处理具有重要的意义。本文对产毒蓝藻的特性、研究进展以及其处理技术进行了综述。

关键词：产毒蓝藻；蓝藻水华；藻毒素去除

现如今，由于水体富营养化而造成的蓝藻水华的现象越来越频发，而蓝藻水华中有25%～75%可产生毒性很强的毒素，其中以微囊藻毒素、节球藻毒素和柱孢藻毒素等较为常见。水源水中一旦蓝藻异常增殖，水体藻毒素升高，若处理不当，则会通过饮水用进入人体，威胁供水安全和人体健康。

一、产毒蓝藻种类及特征

对于产毒蓝藻的研究，主要以危害较大的微囊藻为主。但近些年，随着研究发现，拉氏拟柱孢藻也会产生一定的藻毒素。拉氏拟柱孢藻一经从热带地区蔓延过来，即迅速成为了一些水库中夏秋季节的主要优势藻种。

微囊藻分布廣泛，出现于全国各种不同的水体中，其中主要以铜绿微囊藻为主。在对太湖北部水体的蓝藻水华研究中发现，太湖蓝藻水华期主要以铜绿微囊藻、水华微囊藻为主，且不同藻华期的优势微囊藻不同。[1]而对长江口的藻类生长研究发现，微囊藻适宜在高光照下生长，且因其较长的生长期，在较长时间内可以保持较快的生长频率，因此夏季地区微囊藻会突然爆发。[2]

拉氏拟柱孢藻目前主要分布在热带以及亚热带地区，并且在逐渐向温带水体扩散。现今国内在广东、福建、湖北、云南、山东以及太湖流域等均有检出。研究推测，由于水体富营养化程度的不断加剧、全球气候变暖、调水工程的运输传播、以及该藻种对外部条件的较强适应性，因此拉氏拟柱孢藻近几年不断向温带扩张。

束丝藻是常见的水华蓝藻，对于束丝藻的产毒性一直受到争论，但通过研究发现，依沙束丝藻可产生麻痹性贝毒毒素。束丝藻在国内分布较为广泛，对于蓝藻水华较为严重的滇池，则有独特的束丝藻和微囊藻交替水华的现象。但目前束丝藻水华主要由水华束丝藻造成，研究发现依沙束丝藻也具有形成水华的能力，只是目前报道较少。

二、蓝藻的产毒特征

微囊藻毒素目前是在蓝藻水华中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的藻毒素种类。该毒素主要目标是肝脏，主要会造成肝脏充血肿大，严重时到时肝出血和坏死。微囊藻毒素的致毒机理主要是通过诱发肝细胞的角蛋白高度磷酸化从而导致细胞分解破裂。其中以铜绿微囊藻的产毒量最高。

柱孢藻毒素是一种易溶于水的肝毒素，其不仅具有肝毒性，还兼具细胞毒性和基因毒性。并且在高温下也可稳定存在，难以降解。柱孢毒素可造成一系列的遗传变异、免疫抑制和肝功异常等反应，且对肾脏、心脏以及胸腺也具一定程度的损害。柱孢藻毒素目前主要由拉氏拟柱孢藻产生，鱼腥藻、束丝藻等也可产生一定量的柱孢毒素。

麻痹性贝类毒素是一种对生物有强烈致死效应的毒素，其中蛤蚌毒素最为典型。蛤蚌毒素是一种神经毒素，通过钠离子做阻隔剂对钙离子和钾离子通道进行干扰，从而影响神经细胞的传导。自20世纪以来，蛤蚌毒素已造成多宗中毒事件。蛤蚌毒素主要由束丝藻和鱼腥藻产生，部分拟柱孢藻也可产生。但由于束丝藻和鱼腥藻能够形成水华的机会较小，而拟柱孢藻分泌含量较小，因此目前温带地区蛤蚌中毒情况较少。

三、蓝藻水华的控制和藻毒素的去除

（一）产毒蓝藻水华的控制

对于一些产毒蓝藻所产生的水华，主要是以微囊藻华为主。其中主要分为物理化学控制和生物方法进行微囊藻水华控制与治理。

水华的产生主要是由于水中氮磷等营养盐浓度可满足藻类的生长需求，在适宜的条件下即可才形成水华。因此可对水体氮磷浓度进行控制以防水华的产生，但该方法对于非封闭性水体较难控制。另有研究采用微囊裂解菌和食藻鞭毛虫控制微囊藻水华，该方法成本低廉，且鞭毛虫可培养用于环境中的微囊藻以及其他蓝藻的去除。有研究发现适量放养鲢、鳙，通过鲢鳙的牧食压力来控制微囊藻水华。另外还有投加化学药剂、以及在高营养盐水平下添加葡萄糖来控制微囊藻水华。

（二）藻毒素的去除

对于饮用水处理中的微囊藻毒素去除研究较久，技术较为成熟。水厂主要以混凝、超滤等方法进行藻毒素的去除。另有通过添加高铁酸钾进行藻毒素的氧化去除。产毒蓝藻细胞的完整去除对微囊藻毒素的控制具有较好的效果，其中壳聚糖近些年开始广泛用于微囊藻细胞的去除，例如采用壳聚糖-氯化铝双絮凝工艺，完整去除藻细胞，避免了藻毒素在水处理过程中的释放。

柱孢藻毒素的特征决定了其难去除的特点，常规处理并不能很好的去除。给水厂水处理一般采用活性炭吸附技术、高级氧化技术等深度处理去除柱孢藻毒素。[3]另外有研究发现投加二氧化氯也可较好的去除柱孢藻毒素，且随着二氧化氯的投加量增大可提高藻毒素去除率，但二氧化氯的投加会产生一些副产物。[4]因此可利用高锰酸盐投加去除柱孢藻毒素这种不产生有毒副产物的强氧化剂应用较二氧化氯更安全。[5]

参考文献：

[1]胡丽丽.太湖北部水域水华蓝藻产毒特性及产毒微囊藻竞争力的研究[D].中国科学院大学，2016.

[2]尚帅.温度、光照对长江口几种优势藻类生长的影响研究[D].上海师范大学，2017.

[3]范培震，姚娟娟，张智，等.给水厂对柱孢藻毒素的去除研究新进展[J].中国给水排水，2016（12）：12-15.

[4]李绍秀，黎智君，朱璐瑶，等.二氧化氯降解水中柱孢藻毒素的研究[J].环境科学与技术，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.

作者简介：孙文秀（1994-），女，汉族，山东临沂人，工学硕士，山东建筑大学市政与环境工程学院市政工程专业，研究方向：水处理理论与技术。