水体中微囊藻毒素的监测与分析

水体中微囊藻毒素的监测与分析随着水体富营养化状况的日益加剧蓝藻水华爆发带来的微囊藻毒素污染为一个全球关注的环境问题。微囊藻毒素（,s）是由蓝藻产生的一种具有强烈致癌作用的肝毒素其分子结构复杂种类繁多以痕量形式稳存在于各类富营养化的天然水体中有资料表明饮用水中的微囊藻毒素污染能是除黄曲霉毒素以外导致肝癌的另一个重要诱因随着世界各国对微囊藻毒的重,中国也在相关水质标准中新增了微囊藻毒素这一指标,如今水环境中微囊藻毒素的监测与控制已变得非常重要。一、 微囊藻毒素的简介1.微囊藻毒素的产生一般认为s为细胞内毒素，在藻类死亡、细胞破裂后从细胞内释放到环于的产生机制主要有两种观点一种认为是由遗传学因素主导另一种认为是环因素主导。2.微囊藻毒素的结构（saAnabaenaspp.（s（D－丙氨酸－－X－赤－β－甲基－D－异天冬氨－ZaD－N－甲基脱氢丙氨酸（3－氨基－9－甲氧基28－10－苯基－6s生物活性表达所必需的；X、Z为两个可变的氨基酸残基，这两个可变的－氨基酸的更替及其它氨基酸的去甲基化，衍生出众多的毒素类型，至今已发现MC有6多种变体。是RMC-LR，分别代表精氨酸、亮氨酸。3.微囊藻毒素的性质MCs的性质稳定，在水中为中性或带负电荷的分子集团，可溶于水（溶解>1g/LMC发生异构化方可使MC-LR快速降解MC具有热稳定性加热煮（水浴30min）不致丧失毒性。现行自来水处理工艺的混凝、沉淀、过滤等不能有效MC。MC不同异构体稳定性不同，一般的MC是稳定的，但也有的异构体相对不稳定在室温下能被水解由于毒素构型的变化使毒性的大小差异很大如的毒性大大高于R要的作用如从不同季节不同水域甚至同一水域采集到同种微囊藻毒株的毒性表现出很大差异。MC的MC对MC-LR为心脏发育异常、小头和身体弯曲，并发现心脏和肝是MC-LR的主要攻击目标研MC始50m-1可完全抑制灰色念珠藻和鱼腥藻的生长使细胞溶解并抑制二氧化碳的吸收和光合作用的效应这也是铜绿微囊藻利用MC的杀藻作用使其在自然条件下保持为优势藻种的重要原因有学者发现如果给贻贝投喂含MC的蓝藻可导致其死亡在贝类组织中检测到了游离和结合态的MC，并推测MCs主要与蛋白磷酸酶进行结合；有[8]也从咸水湖的罗非鱼中检测到了M的存在，并发现MC在鱼肉组织中的含量已接近或高于饮用水C（MC-LR）标准1g·-1的水平。另外，饮用水中痕量MC的存在促进人类肿瘤形成的现象也不容忽视。为了确保饮用水的安全健康，1998年国际卫生组织（WHO）出版的《饮用水卫生基准制定了微囊藻毒素的饮用水标准推荐源水中的标准为1我国卫生部也在1《生活饮用水卫生规范中推荐饮用水源水中微囊藻毒素含量标准，与相同。二、 水体中微囊藻毒素的监测微囊藻毒素是目前已知的一种在蓝藻水华污染中出现频率最高产生量最水体中微囊藻毒素的监测监控方法至关重要在20世纪80年代对全国范围内的源水质进行过全面的调查结果表明34个湖泊中有一半以上的湖泊面积处于富养状态进20世纪90年代全国淡水水体富营养化日益严重涉及范围不断大。通过对各大饮用水水源及各种湖泊的监测表明，在夏秋季节藻类水华严重每年长7～8个月，而天然水体蓝藻水华80%是产生毒素的。从加拿大、日本、看有的水体中微囊藻毒素检出率高达60%～87%淡水水源受到微囊藻毒素的检测方法的研究日益深入需要建立一种简单快速准确的系统的监测及检测方法。三、微囊藻毒素的检测与分析微囊藻毒素的检测国内外学者在这方面做了大量研究工作建立了多种谱-S色谱法、酶联免疫分析（A、B法等。其中，最常用的是、S和A。生物法是最早采用的常规毒性分析法，通常采用动物口服或注射来间接衡量藻毒素的毒性，毒性强弱用半致死量（D0法是WHO、英美等发达国家和我国权威机构推荐的MCs检测方法。大多数实验室也是用配有二极管阵列检测器的反相高效液相色（A来进行MC测定MC处理、洗脱液、SPE柱、淋洗剂、浓缩定容过程、色谱分析条件的优化等方面。C测微囊藻毒素的前处理以固相萃取为主，一般采用8或B柱为填料的反谱-V分离并纯化后进行紫外检测通过被测毒素与标准毒素出峰时间的比较对毒素种类进行定性鉴定并用峰面积比较法对毒素进行定量分析检测限一般为10-9级Sano等将MCs中a上的碳碳双键氧化断裂后得到2-甲基-甲氧基-苯丁酸MMPB，对B用L法进行检测，检测限为102级。GC-MS也是用于MCs总量测定的一种方法，检测限一般为109级，它具有快量MC确定毒素类型和MC一种异构体的量。薄层色谱法（C）由于设备要求低，操作简单、方便、快速，有较好的MC约0gR疫学方法蛋白磷酸酶法配合使用但由于水中存在较多干扰物其实际应用有待进一步研究r等测M时使用NN-二甲-1-物N，D到1.0μ•-的标准。E等优点，但在监测的灵敏度方面要逊色于，与S联机检测分析也逐渐运用于各种水M的测定研究。酶联免疫吸附（dyA自80始于环境MC的检测，u首先提出A检测MC的完整程序,它是利用多克隆或单克隆抗体来检测MC别能力，测定水环境中。MC时无需进行样品预浓缩。水环境中MCs的免疫检测中最常用的检测方法是竞争性非均相酶联免疫检测。（PPIA定MC水平MC的毒性效应分析时间短操作简便检测灵敏度高检测限102级但可能会因为蓝藻本身具有的内援蛋白磷酸酶活性使检测结果偏低。自等提出蛋白磷酸酶抑制法（proteinphosphataseinhibition，A）以来，PPIA得到了迅速发展不久前，有学者等制备出蛋白磷酸酶抑制的电化学传感器，尽管它两者的检测结果间相关性较差但是其简便高灵敏度和宽线性范围的优点使其在粗略筛选、监测水样中MC方面有很好的应用前景。MMPB法是o等于2将中Adda裂后得2－甲基－3－甲氧基－4－苯丁酸（MMPB，对B进行荧光衍生后L法进行检测检测限为102级此法可用于样品中某一种MC含量的测需MC的检测但耗时长不能区分MC同分异构体也不能对总毒素进行定量等称其建立的利用臭氧分解产生MMPB的方法可将整个检测过程控制在30内，并能达到10-9。MarcelEthard等则称其所创建的S可以在数分钟内检测出微克级的毒素并能同时检测出蓝藻所产生的小肽利用这种技术可在数分钟内确定毒素肽的结构特征。细胞毒性检测技术所检测的是能发挥出与MC相同毒性作用的毒素的总量该法是利用毒素对细胞的毒性作用对毒素进行检测的不仅可以对毒素进行定性鉴定，而且能对其进行精确的定量测定。另外，用高效液相色谱-电喷雾电离质谱（S）测定饮用水中微囊藻毒素也成为个研究热点张昱等采用SMC，并将其用于对自来水厂源水中MC的检测，灵敏度高，专属性强，检出限0.5ng•-1中MC-LRWS样品经固相萃取法富集净化后用S检测，突出的优点是快速，仅需5min就可完成4MC的分离和检测。系列研究表明，A是目前报导的MC-LR检测中最灵敏的方法。孙蔚榕等将A应用于MCs的免疫学检测中，建立了时间分辨荧光间接竞争免疫分析方法A较A成倍增加，灵敏度可达0.01μ•L1，测量范围0.01μ•-～20μ•-1。表1 监测技术 优点 缺点 最小检测限生物测试法细胞毒素监技术高效液相色法C）气相色谱法GC-MS）酶联分析法（）蛋白磷酸酶制分析法

操作简单结果直观快速，可检测未曾发生的新毒素可获得高灵敏度、立的细胞系可方便验对不同毒素可进行确的定性和定量快速、准确、灵敏高，可以测定不同MC的异构体可检测到毒素的不同系物，商品试剂的出现大大方便了作，灵敏度高反映各种毒素的总量，检测灵敏度高且测定时间较短、扰较小，灵敏度更

消耗较多的毒素、灵度和专一性不高；无准确定量，不能辨别素的异构体类型生产工作量大灵敏度较低、毒素需处理、技术含量高，格昂贵，各实验室的测程序和条件差别大技术含量高操作复杂需要标准毒素、前处理过程复杂对多种同系物的识别要广谱抗体不能区分特异性的同物、需要新制备的放性底物、放射性废物处理困难

半致死量致死量来量10~20ng/ml1ng/ml1ng/ml0.20ng/ml2.5ng/ml以上各方法各有优缺点在实际应用中要灵活的联合运用一种较理想的测程序是先用ELISA或PPIA对水样进行“扫描”，若含有毒素，则用化学法对其进行鉴定并测定其含量。随着MC的危害逐渐被人们所认识，对水体中特别是饮用水源中微囊藻毒素进行监测已在世界范围内达成共识建立灵敏可靠的监方法并对淡水水体中的藻毒素进行监测加强对环境水体的长期连续检测以采取适当措施减少这种危害是我们目前首要解决的问题未来检测技术的发展向稳定快速统一的动态监测网络的实现实时的监测数据通过网络传输到央计算机，这样才有利于了解湖泊、水库和河流等水体的