婁厚順
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微囊藻毒素(Microcystins)是一類七肽單環(huán)物質(zhì),目前已知有80多種微囊藻毒素相似結(jié)構(gòu),其中Microcystins-LR被證實(shí)是一種強(qiáng)烈的肝臟腫瘤促進(jìn)劑。微囊藻毒素產(chǎn)生于藍(lán)藻水華,它對(duì)水體環(huán)境和人群健康的危害已成為全球關(guān)注的重大環(huán)境問題之一[1-3]。目前對(duì)微囊藻毒素的研究以及實(shí)驗(yàn)室去除方法較多[4]。微囊藻毒素在許多國家和地區(qū)飲用水中已經(jīng)檢測出藻毒素。
微囊藻毒素性質(zhì)穩(wěn)定,在常規(guī)水體中降解速度較慢,存在時(shí)間最短數(shù)天,最長可至數(shù)周。在水體煮沸條件下不失活,不揮發(fā),pH變化無影響,溶于水、甲醇或丙酮且水溶性大于1g/L。微囊藻毒素能耐300℃高溫,常規(guī)水處理工藝的混凝沉淀、物理過濾以及曝氣等都不能破壞其結(jié)構(gòu),真核生物和細(xì)菌肽酶也不能將其分解。因此其可在水生生物中富集,微囊藻毒素的去除難度大也正是由于其化學(xué)性質(zhì)具有高穩(wěn)定性的特點(diǎn)。
目前已經(jīng)證實(shí)多種水生生物受到微囊藻毒素的毒性作用,比如魚類、蝦、螃蟹,螺類等。如果陸地上的生物直接接觸或飲用含有微囊藻毒素的水,也會(huì)出現(xiàn)中毒現(xiàn)象,嚴(yán)重的甚至在數(shù)小時(shí)以至數(shù)天內(nèi)死亡。研究證明,中毒死亡主要是由于肝損傷,微囊藻毒素可以造成肝內(nèi)出血甚至肝壞死。
微囊藻毒素對(duì)人體的危害主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一個(gè)方面是直接接觸,另一個(gè)方面是飲用含有藻毒素的水源。當(dāng)人體暴露在含有藻毒素的水體中,會(huì)引起皮膚不適、眼睛過敏、疲勞以及腸胃疾病,如果長期如此,甚至?xí)l(fā)皮膚癌。當(dāng)人們飲用含有藻毒素的水源,最直接的危害就是引起人體肝臟酶學(xué)指標(biāo)的波動(dòng)和變化,即使藻毒素平均含量低于0.3g/L,也會(huì)引起肝臟酶學(xué)指標(biāo)變化,從而對(duì)肝臟造成損傷,甚至導(dǎo)致肝癌的發(fā)生[5]。
目前全世界只針對(duì)微囊藻毒素-LR制定了限量標(biāo)準(zhǔn)。加拿大健康組織的MC-LR限值最低為0.5 μg/L,世界衛(wèi)生組織和我國環(huán)??偩值臉?biāo)準(zhǔn)(GB3838-2002)規(guī)定的MC-LR限值均為1μg/L。
化學(xué)氧化劑可以直接作用于藻類,一般采用Cl2,O3,KMnO4和ClO2等氧化劑,如表1?;瘜W(xué)氧化劑的去除藻類效果程度可排列如下:O3>KMnO4>ClO2>Cl2。
表1 化學(xué)預(yù)氧化除藻效果
但是當(dāng)藻類大量繁殖階段,采用化學(xué)預(yù)氧化手段除藻要謹(jǐn)慎。因?yàn)橛寐然虺粞踹M(jìn)行預(yù)氧化時(shí),若投加量不恰當(dāng),以較低的水體需求量來投加氧化劑時(shí),藻細(xì)胞如果破碎,藻細(xì)胞中的藻毒素會(huì)釋放到水體中,從而增加了水的致突變性。
生物降解也是藻毒素去除的主要途徑之一。當(dāng)藻毒素處于厭氧環(huán)境中,再加入特定菌群就會(huì)加快藻毒素的分解速率。因?yàn)槲⒛以宥舅亟Y(jié)構(gòu)中的不飽和雙鍵容易被特定的細(xì)菌所分解。呂錫武[6]將含有MC-LR、MC-RR和MC-YR的原水倒入序批式生物膜反應(yīng)器中,經(jīng)過12個(gè)小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間,最終MC-LR、MCRR和MC-YR的去除率分別為86.2%、79.9%和87.1%,再經(jīng)過24小時(shí)的反應(yīng)時(shí)間,去除率超過90%,72小時(shí)過后檢測不到MC。另外,在自來水廠使用生物接觸氧化法可去除太湖原水中藻毒素含量的85%,從而提高出廠水的飲用安全性。
目前研究活性炭吸附去除微囊藻毒素的案例非常多,因?yàn)榛钚蕴客都臃奖闱胰コЧ?。常用的活性炭濾料有兩種:分別為顆粒活性炭和粉末活性炭。在100ml含有藻毒素的溶液中加入0.5g的粉末活性炭,藻毒素的去除率超過95%。初始毒素濃度為28~65μg/L的水樣經(jīng)顆?;钚蕴课胶?,微囊藻毒素的含量低于檢測限。根據(jù)經(jīng)驗(yàn),增加活性炭的投加量可提高去除率,但高密度的活性炭會(huì)使水體的濁度增大,影響水質(zhì)。
選用什么樣的方法去除微囊藻毒素要結(jié)合具體實(shí)際情況,化學(xué)氧化劑法中臭氧去除藻毒素效果最好,且沒有二次污染。生物降解法在自來水廠處理也可以取得比較好的除藻效果,活性炭吸附法不適用在水廠大規(guī)模投放,只適用于應(yīng)急處理藻毒素。
[1]胡冠九,李娟,袁力等.固相萃取-高效液相色譜法測定水中微囊藻毒素質(zhì)量控制指標(biāo)研究 [J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2014,6(4):13-16.
[2]王亞超,徐恒省,王國祥等.氮、磷等環(huán)境因子對(duì)太湖微囊藻與水華魚腥藻生長的影響[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2013,5(1):7-10.
[3]孔海南,王崇,何圣兵等.基于細(xì)胞自身特征的銅綠微囊藻比生長速率預(yù)測[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2010,2(2):1-6.
[4]黃成,邱劼婷,韶關(guān)市3座供水水庫藍(lán)藻種群及微囊藻毒素的季節(jié)變化[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2018,10(1):57-60,67.
[5]李天鳳,曹裕,唐松林等.微囊藻毒素-LR污染飲用水的健康風(fēng)險(xiǎn)及其機(jī)制[J].環(huán)境監(jiān)控與預(yù)警,2013,5(5):15-18.
[6]呂錫武,朱光燦.藻毒素在傳統(tǒng)凈水工藝中的去除特性[J].環(huán)境化學(xué),2002,21(6):584-589.