试析蓝藻毒素的监测及水华暴发的应急方案

（国民核生化灾害防护国家重点实验室 北京 100000）

1.蓝藻毒素的简介

据发现，蓝藻类21科目中，有50种藻类产生毒素，因此将这50种藻类毒素统一称为蓝藻毒素，其中常见的藻类毒素有铜绿微囊藻毒素、鱼腥藻毒素、颤藻毒素、土臭藻毒素、节球藻毒素等等，这些毒素都是蓝藻植物细胞新陈代谢的产物，并且对人类的肝脏、胃肠带来不同程度的损伤，严重者将会致癌。蓝藻毒素主要是由7个氨基酸组成，从而形成一种环状多肽物质，人们也称之为7肽单环肝毒素。随着氨基酸排列顺序不同，则所形成的蓝藻类毒素也不同，因此可以得出蓝藻毒素具有多样性和不稳定性。蓝藻所产生的“水华”毒素已经被列入微生物和有机污染物的重点监测项目。由于蓝藻毒素会对人类或对动物产生急性或慢性毒素，从而改变细胞的功能结构，会在不同程度上导致人类或动物中毒甚至患有癌症。根据调查数据显示，蓝藻毒素主要是通过抑制干细胞内的蛋白酶的活性，从而使蛋白酶磷化变异，导致动物肝脏出现破裂、出血等现象。当蓝藻毒素从人体血液转移至肝脏中时，肝脏将会出现充血肿大等现象，严重者将会导致人类出现肝坏死情况。因此，若饮水中含有蓝藻毒素将会提高肝癌、肠癌发病概率[1-5]。

2.蓝藻毒素暴发的原因和影响

蓝藻毒素主要是受到暖冬天气的影响，当平均气温高于每年的气温，从而为蓝藻提供了适宜的生长环境。另外，蓝藻一般在6月初暴发，主要原因是6月份正值梅雨季节，天气、温度适宜，适合蓝藻生长繁殖。夏季天气闷热，通过高温和阳光的暴晒，从而导致大批蓝藻死亡、腐烂，久而久之发出刺鼻的臭味，污染当地生态系统。当蓝藻污染地下水后，自来水检测人员在检测水质过程中发现水质出现腥臭的味道，水体质量不合格，从而严重影响到当地人民正常生活用水的需求，造成当地居民的恐慌。

3.蓝藻毒素常用检测方法

蓝藻毒素已经严重威胁到人类的安全，需要加大当地水源检测力度，检验人员采取生物分析法、色谱分析法、免疫分析法以及其他仪器分析法的方式来对当地湖泊、河流、水库等水体进行蓝藻毒素的检测，具体的检测方法如下：

（1）生物分析法。科研人员通过利用小白鼠来对蓝藻毒素进行检测，虽然检测结果直观，但样品缺乏专一性、灵敏性、干扰因素较多，并且所需样品数量较多。久而久之，科研人员利用“盐虾”“水跳蚤”“幼蚊”等无脊椎动物来代替“小白鼠”进行实验研究。实验效果十分明显，可以有效的检测出“水华”中的蓝藻毒素。上述所涉及到的方法都只适用于实验室研究过程中，无法实现实地检测。科研人员根据蓝藻毒素抑制人体细胞中的蛋白磷酸酶的特征，来对其进行实验研究。该实验方法是通过利用磷酸化蛋白物，来检测出蓝藻毒素对蛋白磷酸酶的抑制情况，并且来对实验数据进行分析研究。科研人员通过度硝基苯酚磷酸酯进行水解，通过利用水解产物来检测蓝藻毒素。该试验方法简单、方便、灵敏度高，但是无法准确测量出藻类毒素的含量。

（2）色谱分析法。科研人员采用色谱分析法来检测蓝藻毒素，具体的检测方式如下：①高效液相色谱。高效液相色谱被世界环保组织认证，是专业、权威的一种检测藻类毒素物质的方法。高效液相色谱具有准确性、灵敏性、省事性、快速对蓝藻毒素结构进行分析研究。但由于所需的仪器设备价格过于昂贵，因此无法判断蓝藻生物的生活习性。高效液相色谱主要利用恒溶剂来对“水华”中的兰藻类毒素进行脱离，并且利用紫外线检测仪，来对蓝藻类毒素进行检测。②气相色谱法。气相色谱法主要是对蓝藻类毒素的总含量进行检测。气相色谱法在对蓝藻类毒素信息检测过程中，处理方式与高效液相色谱方式相同，需要在相同条件下精准蓝藻毒素的含量。该方式具有快速、准确、灵敏等优势，通过对蓝藻毒素中的分子结构进行分析研究从而确定蓝藻毒素的类型。但该方法操作流程复杂，所需检测的设施设备昂贵，处理蓝藻毒素的方式复杂。若在实验过程中操作不当，则将会影响检测结果。

（3）免疫化学方法。免疫化学法主要通过对蓝藻毒素中的抗体和抗原进行识别，刺激蓝藻毒素产生抗体，从而来对蓝藻毒素进行检测的方法。科研人员通过利用免疫化学方法来有效的检测水体、蓝藻中所含毒素的含量，并且检测出毒素的种类。具体检测方法如下：①酶联免疫分析法。酶联免疫分析法是免疫化学方法中主要的分析方法之一，通过利用放射免疫法来检测蓝藻毒素，放射线性范围一般选择在20～500ng/ml之间，检测下限为1.2ng。虽然放射免疫法可以有效的对蓝藻毒素进行检测，但由于放射性强不适合在现场进行水体检测。间接竞争法是将蓝藻毒素放在培养皿中，利用碱性磷酸酶对培养皿中的毒素进行标记，从而来获取蓝藻毒素的抗体，该方法检测下限为95pg/ml，放射线性范围一般选择在0.1～0.3ng/ml之间，当抗体与培养皿毒素进行混合后，对免疫反应以及反应时间进行观察，该方法可以快速提高检测的效率和回收率。②免疫层析法。实验人员通过利用免疫层析荧光定量法来对蓝藻毒素进行检测。首先，先将单克隆抗体上标记荧光素，其次再将其固定在硝酸纤维素带上，将素带放入套板中，通过套板来对荧光素进行匹配，从而确定荧光强度。

（4）其他仪器分析法。研究人员通过利用毛细管电泳的方式来将蓝藻毒素进行分离，并且在电泳中适当的融入十二烷基硫酸钠试剂，可以有效的分离蓝藻毒素。不同程度的毛细管所分离的蓝藻毒素不同。通过利用毛细管电泳方法可以快速地、高效地对蓝藻毒素进行分离，从而破坏蓝藻毒素内部细胞结构。

4.水华暴发的应急解决方案

研究人员按照严格标准来对水体以及蓝藻毒素进行检测，具体的检测方式如下：

（1）需要对“水华”形成原因进行分析研究，并且对“水华”多发季节加强检测。另外，研究人员通过检测水体中藻类的生长情况外，还需要对影响藻类生长环境以及产生“水华”的因素进行分析。（2）研究人员需要对原水体和处理后的水体进行采样。原水体和处理后的水体最好同时采样，并且保证一次性采样成功。所采样的水体体积由实验人员决定，另外由于塑料容器可以有效的吸附蓝藻毒素，因此水体样品必须盛在玻璃容器中。（3）对原水体和处理后的水体进行分析。水样必须在0～4℃下进行冷藏保存，研究人员需要在24小时之内对其进行检测。当得到原水体和处理后的水体检测结果后，需要对水体进行保留7天，并且经过再次确认、验证后才可以抛弃。当原水体检测浓度结果≤0.1μg/L则认为水体质量合格，并且对其数据进行存档，若水体检测浓度结果＞0.1μg/L时，则表示水体质量不合格，需要对其进行再次检验。（4）当水体检测浓度结果＞0.1μg/L时，研究人员需要将水体检测结果上报给相关政府环保部门，并且对蓝藻类毒素浓度进行检测。（5）当水体检测浓度结果＞0.1μg/L时，研究人员通过对水体中的蓝藻类毒素进行分析研究，并且对其进行处理。若处理后的水体蓝藻类毒素仍然高于＞0.1μg/L，那么则需要根据实际情况制定相对应的应急措施。（6）当水体检测浓度结果＞0.1μg/L时，研究人员需要对水体进行重新抽样检测，并且着重检测蓝藻类毒素的浓度，同时通知该地区的环境保护单位。（7）通知该地区环境保护部门后，一旦获得准确的检测结果后，需要按照环境保护部门检测程序进行操作。需要对引发“水华”现象的原因、因素、历史、自来水厂处理技术以及工艺进行分析研究。（8）咨询和决策。当发现该情况后，当地环境保护部门需要成立专门的处理事件小组，通过对“水华”的发生时间、地点、区域进行分析，以及对蓝藻毒素污染事件进行综合评估，并且对自来水企业的检测水体工艺进行评估，从而提高处理方案，并且加强对该地区水体的检测。当发生“水华”事件时，不应该盲目的采取紧急措施，需要根据地区实际情况来制定针对性的补救措施。比如：未经考察就在水体中投入硫酸铜等除藻剂，这些重金属除藻剂虽然会破坏藻类生物，但会将藻类生物中的毒素释放出来，从而加重“水华”事故。（9）当地政府可以通过替换水源或者调整处理工艺的方式来改善“水华”现象。通过对事故现场进行实地勘察后，通过采用更换水源或者改善现有处理工艺的方式来改善该地区的水质，从而使生活用水达到标准值。

5.结束语

蓝藻毒素已经严重危害我国的生态系统，已经成为首要解决的环境问题，但目前，我国仍然没有有效改善、解决、控制“水华”现象的应急方案。随着近些年，生态环境严重被破坏，科研人员发现蓝藻毒素的种类和数量也正逐渐提高，藻类在不同生态环境中，会衍变成不同种类的蓝藻毒素，因此需要快速对这些蓝藻毒素进行分析、纯化以及鉴定。近些年来，随着科技水平逐渐发展完善，对蓝藻毒素的提取研究工作得到了较快的发展进步，通过利用生物分析法、色谱分析法以及免疫化学方法等技术来对蓝藻毒素进行检测，从而提高检测准确率和效率。

研究人员在对蓝藻毒素进行检测的同时，需要建立完善的蓝藻毒素预警措施，以及检测水体标准，制定针对性的水体应急预案。由于“水华”周期短，发生事故时间快，因此，需要相关环境保护部门根据当地生态环境制定针对性的水体应急预案，将损失降到最低。从而在发生“水华”事故时，可以迅速的保证当地人民生活用水的问题，保障人民生命安全。