光催化降解微囊藻毒素_MC_的研究进展

2014年8月吉林师范大学学报（自然科学版）

?．3第3期Journal of Jilin Normal University （Natural Science Edition ）

Aug．2014

收稿日期：2014-

06-03基金项目：国家自然科学基金（21276116）；教育部新世纪优秀人才项目（NCET-13-0835）；霍英东基金会青年教师基础研究课题（141068）；江苏省六大人才高峰项目（XCL-025）第一作者简介：施伟东（1978-），男，吉林省公主岭市人，现为江苏大学化学化工学院教授，博士，博士生导师．研究方向：半导体纳米光催剂

合成与性能．

光催化降解微囊藻毒素（MC ）的研究进展

施伟东，蒋金辉

（江苏大学化学化工学院，江苏镇江212013）

摘

要：近年来蓝藻水华现象日益严重，甚至威胁了人类饮用水的安全．传统水处理技术对微囊藻毒素去除效

果不明显，新型降解技术亟待研究．本文概述了二氧化钛系列的光催化剂的一些研究进展，并提出了未来光催化氧化法降解微囊藻毒素的主要研究方向．

关键词：饮用水；微囊藻毒素；二氧化钛；光催化降解

中图分类号：X524文献标识码：A 文章编号：1674-

3873-（2014）03-0025-040前言

随着水体污染和富营养化加剧，淡水湖泊发生

蓝藻水华频率和规模日益严重．微囊藻毒素（Micro-cystin ，MC ）是产毒蓝藻释放出的出现频率最高、产

生量最大和造成危害最严重的一类藻毒素，其中毒性较强的为MC-LＲ、MC-ＲＲ和MC-YＲ（L 、Ｒ、Y 分别为亮氨酸、精氨酸和酪氨酸）．研究显示水体中的MC 可沿饮用水或食物链进入鱼、鸟、动物及人类等体内，中毒症状表现为乏力、呕吐，可使动物或人类肝脏充血肿大，严重时可导致肝出血和坏死，直至死亡

［1］

．MC 对恶性肿瘤也有促进作用，流行病学调查

发现饮用水中MC 的含量与原发性肝癌和大肠癌发

病率有非常明显的正相关性［2］

．由此可见，水体中的MC 对人类健康及水生态系统稳定均已构成极为严重的威胁．MC 具有环状七肽结构，极易溶于水，

性质非常稳定，在高温300?下仍不失活、不挥发，

传统消除方法难以达到理想效果．常规的混凝—沉淀—过滤组合对蓝藻胞外毒素消除基本没有效果，

而且还会破坏蓝藻细胞而促使毒素释放［3］

；活性炭吸附、膜过滤以及介孔材料无法破坏MC 有毒基团，

浓液安全处理仍是重要问题［4］

；高剂量的臭氧、氯、高锰酸钾以及高铁酸钾氧化方法成本高昂，去除过

程中容易产生中间副产物，造成二次污染［5］

．发展高效、安全、低成本去除水中MC 的方法已成为环境科学研究中亟待解决的重要问题之一．近年来，半导体光催化剂为核心的多相光催化氧化处理技术因其无二次污染，对污染物去除彻底，安全稳定，成本较

低等优点，已经被公认是最有前景的绿色环境净化

技术之一．其中，利用半导体粉末光催化降解水中

MC 的研究也取得了一定进展．关于蓝藻水华、蓝藻

细胞及MC-LＲ、MC-ＲＲ、MC-YＲ的分子结构见图

1．图1（a ）蓝藻水华；（b ）蓝藻细胞；（c ）MC-LＲ、MC-ＲＲ及MC-

YＲ的分子结构1紫外光响应催化降解MC 研究

许多研究已经证实，

TiO 2/UV 催化氧化法是一种能够高效降解MC 的方法，

甚至对高浓度的MC ，TiO 2/UV 催化氧化法的降解效果也很好［5-7］．而对于不同类型的商业TiO 2其降解MC 的效果也各有差

异．Liu 等人［8］

研究发现，由图2所示，

5种常用的商业粉体TiO 2对MC 的降解效果顺序为：P25＞PC500＞PC50＞PC100＞UV100；4种商业颗粒状TiO 2对

MC 降解效率顺序为：KO1＞KO3＞TiCatC ＞TiCatS ，且粉末状TiO 2对MC 降解速率要比粒状TiO 2的快的多．在实际应用中，TiO 2粉末难于和水分离，粒状TiO 2的催化效率又较低，为了实现TiO 2紫外光催化氧化在实际饮用水处理中的应用，研究者通常把TiO 2负载于载体上，制备成负载型的TiO 2光催化剂．其中，最常用的载体是粒状活性炭（GAC ），TiO 2/GAC 负载型催化剂在发挥TiO 2光催化氧化MC 作用的同时，还结合了GAC 对MC 的吸附作用，进一

步高效去除水中的MC．Lee 等人［9］

认为TiO 2/GAC 光催化氧化MC 的作用机理为：粒状活性炭载体已吸附了的MC ，会逐渐迁移到活性炭表面负载的TiO 2表面，被TiO 2光催化氧化进一步降解

．

图2

（a ）粉体TiO 2系在紫外光下列对MC-LＲ的降解率；（b ）块体TiO 2系列在紫外光下对MC-LＲ的降解率

Yao 等人［10］研究了紫外光照射和活性炭对微囊藻毒素降解的影响，研究结果显示，

15min 后，94%的MCLＲ可被降解，20min 后可完全降解．Shephard 等［11］分别研究了MC-LＲ、MC-YＲ、MC-ＲＲ这3种微囊藻毒素在粉末TiO 2/UV 光催化体系中的降解速率，发现均比单独的UV-C 光照下的降解速率要快．这些都与Lawton 等人［12］

的结论一致，Lawton 等发现MC-LＲ经TiO 2/UV 催化氧化后，MC-LＲ被快速降解，光催化氧化20min 后，MC-LＲ几乎完全被降解，但其矿化度并不高，只有10%左右，MC-LＲ经TiO 2/UV 催化氧化后生成的一系列有机副产物经咸水虾生物测定后发现，紫外光催化后生成的这些副产物不具有毒性．这表明光催化氧化法不仅能大幅降解MC ，而且能脱毒，保障水质的安全可靠性．除此之外，

Dong ［13］等人还报道了TiO 2-SiO 2在紫外光下降解包括MC-LＲ在内的多种污染物，从图表1中可以发现这种有序的二维六方介孔的TiO 2-SiO 2材料具有比P25更优的降解MC-LＲ的能

力．因此，开发这种介孔的复合材料是我们未来发展的一个新的方向．

表1在紫外光下不同光催化剂对MC-LＲ的降解光催化剂动力学系数K /min －1

降解能力TiO 2-SiO 2

0．9045min 降解100%P25

0．356

15min 降解100%

2可见光响应催化降解MC 研究

虽然TiO 2/UV 催化氧化对MC 的降解研究已经

取得了一定进展，但由于紫外光在太阳光中的能量不到5%，而可见光占43%，为了提高对于太阳光的利用率，

开发出新的体系能够对可将光响应将有助于光催化氧化MC．目前，

可见光催化降解MC 的相关报道较少，这些研究也大都集中在对TiO 2进行改

性掺杂后提高其在可见光照射下的活性．掺杂的物质有金属元素、金属氧化物和非金属元素等，而根据掺杂元素种类的多少可分为单元掺杂和多元掺杂．单元素掺杂主要是以氮掺杂二氧化钛为主，

Triantis 等人［14］

对其进行了研究，结果发现，这种N-TiO 2在对MC-LＲ光催化降解时，在紫外光下表现出与P25相近的降解效果，而在可见光下优于P25不响应，N-TiO 2仍然具有较高的降解效果，因此在降解MC-LＲ时表现出比P25更优的性能．多元素掺杂则有多种，有N-F-TiO 2、C-N-TiO 2、N-F-TiO 2-P25、S-N-C-TiO 2等．Pelaez 等人

［15］

在TiO 2中同时掺杂了氮、氟这两

种非金属元素，制备出了N-F-TiO 2纳米光催化剂．这种N-F-TiO 2由于吸收光谱发生红移，从而在可见光区对MC-

LＲ也有很高的降解活性．N-F-TiO 2对MC-LＲ的降解活性比单纯掺氮或单纯掺氟的TiO 2

光催化剂的效果都好．此外，从表1中我们也可以发现这些体系这些非金属元素掺杂TiO 2体系可见光降解MC 基本上都是在降解溶液保持在强酸性条件下，

才能获得较高的MC 降解效率．这主要是由于MC 与TiO 2等电点（IEP ）位置所造成的，分别约为2．09与6．4．也就是说只有降解溶液pH 值在2．06

至6．4之间时，

两者才能带有相反电荷而吸附在一起，达到较好的降解效果．强酸性条件不仅使这种光催化氧化技术的成本大大提高，

而且还可能会对周围环境造成二次污染，严重限制其广泛应用．筛选出等电点位置大于7且具有较高可见光催化活性的半

导体光催化剂也非常困难．因此，可见光催化氧化的研究目前尚处于起步阶段，具有很高的实用价值，是未来光催化领域的发展方向．表2是已报道的非金属元素掺杂TiO2体系可见光3h MC降解效率．表2已报道的非金属元素掺杂TiO2体系可见光3h

MC降解效率

光催化剂pH3h MC降解率/%参考文献N-TiO2介孔材料3．5100［16］

5．782

N-F-TiO2纳米粒子3100［17］

5．765

7．113

8．019

C-N-TiO2纳米薄膜382［18］

C-N-S-TiO2纳米粒子5．758［19］

N-TiO2纳米粒子79［14］

3光电催化氧化降解MC研究

光电催化氧化技术是在光催化氧化技术基础上引入电化学氧化技术，外加偏压驱使阳极半导体光催化剂的光生电子快速导入到对电极上，大大降低了电子空穴复合几率，使其具有极高的催化氧化能力，在近年来处理难降解有机污染物方面表现非常活跃［16-17］．利用该技术在可见光下降解有机污染物的研究范围也比较广泛，已经涉及到了罗丹明B，甲基橙，孔雀绿，酸性桃红，茜素红，萘酚，对氯苯酚等等［18-22］特别值得关注的是，光电催化氧化技术中，外加偏压作用下的阳极半导体光催化剂表面富集了大量正电荷，可有效吸附溶液中负电荷基团，为解决在中性水溶液条件下高效光降解MC分子问题提供了很好的研究思路．浙江工商大学左跃斌以TiO2薄膜为光电极，利用光电协同催化氧化技术降解水中MC-LＲ，并系统研究了MC-LＲ过程中阳极偏压、通气种类、pH值及体系流速影响因素的作用．随着阳极偏电压的增加，MC-LＲ的去除率先增加后持平；当高于最佳值时，去除率保持不变甚至略有降低．充足的氧源会明显促进降解过程提高了MC-LＲ去除率．pH的微小变化会引起去除率的较大波动．高流速的体系使得污染物在反应器中停留时间过短，从而导致其去除率的降低．过低的流速又不利于电极表面的传质过程，同样会降低MC-LＲ去除率．此外，华中科技大学张延荣教授课题组最近利用Ag/AgCl 修饰的TiO2纳米管阳极在pH=7，偏压=0．6V条件下5h的可见光降解MC效率达到了92%，均远远高于在同样条件下的直接光氧化（17%）、光催化氧化（17%）以及电化学氧化（0%）降解MC的效率［21］．然而，该工作中只利用了Ag/AgCl敏化剂的光生电子和空穴，TiO2纳米管仅仅提供了导带协助分离电子，并未真正参与整个催化氧化反应．

4结论及展望

目前，我国的许多地表水水源都不同程度的存在富营养化的问题，藻类及藻毒素的问题是当前我国所面临的一个亟待解决的难题．光催化氧化法、光电催化氧化法等对微囊藻毒素都有很好的降解效果，且其降解产物无生物毒性，是当前国内外研究微囊藻毒素处理技术的热点．但目前的研究还存在各种不足，如对太阳能的利用率低、矿化率低等、不易回收利用等，因此开发出降解效果好、矿化度高、无中间污染物、能耗低的稳定且可重复利用的经济型催化剂是未来发展的主流方向．

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TheＲesearch Progress of the Photocatalytic Degradation of Microcystins

SHI Wei-dong，JIANG Jin-hui

（School of Chemistry and Chemical Engineering，Jiangsu University，Zhenjiang212013，China）

Abstract：In recent years，with the growing phenomenon of cyanobacterial blooms，human’s safety of drinking water has even threatened．Traditional water treatment technology for the removal of MC is not effective，and the new technology is urgently to be studied．The related research of titanium dioxide photocatalysts are summarized，and put forward the main research direction of the photocatalytic oxidation degradation of microcystin in the future．

Key words：drinking water；microcystins；titanium dioxide；photocatalytic degradation

（责任编辑：林险峰）

项目解读 微囊藻毒素

《生活饮用水卫生标准》GB5749- 项目解读微囊藻毒素(1) 1 概述 微囊藻毒素 藻毒素主要的结构特征为N-甲基脱氢丙氨酸及两个L-氮基酸残基x和Z,根据1988年制定的微囊藻毒素(Microcystins或MCYST)命名法规定．x,Z二残基的不同组合由代表氨基酸的字母后缀区分。常见的有LR，RR，YR三种毒素,L，R,Y分别代表亮氨酸，精氨酸，酪氨酸。微囊藻毒素的一般结构为环(D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-异天冬氨酸-L-Z—Adda-D-异谷氨酸-N-甲基脱氢丙氨酸)，其中Adda(3氨基9-甲氨基2，6，8-三甲基10-苯基-4，6-二烯酸)是微囊藻毒素生物活性表达所必须的。已证实微囊藻毒素是一种肝毒素，能抑制蛋白质磷酸酯酶，从而帮助解除对细胞增殖的正常的制动作用，促进肿瘤的发育。微囊藻毒素虽然主要存在于藻细胞中．但研究表明藻细胞死亡解体后·不断有藻毒素释放到水体，对人类的饮用水源造成危害，已证明某些地区的肝癌高发率与饮用水源中的水华大量发生有关。微囊藻毒素是一类具生物活性的单环七肽，这类毒素主要由淡水藻类铜绿微囊藻(Microcystins aeruginosa)产生，此外其他种类的微囊藻，如绿色微囊藻(M．viridis)、惠氏微囊藻(M．wesenbergii)以及鱼腥藻(Anabaena)、念珠藻(Nostoc)、颤藻(Oscillatoria)的一些种或株系也能产生这类毒素。目前所检测到的微囊藻毒素异构体已超过50多种。 微囊藻毒素有不同的脂多糖和极性．毒性也不同，微囊藻毒素-LR是最早被阐明化学结构的藻毒素．在对藻毒素的研究中也多以它作为研究对象。它是一个环状的7肽分子，分子量约为1000道尔顿，许多国家出现的由藻毒素引发的事件大都

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成为一个全球关注的环境问题。微囊藻毒素（Microcystins, MCs）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，以痕量形式稳定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可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素的重视,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MCs 为细胞内毒素，在藻类死亡、细胞破裂后从细胞内释放到环境中。但是，已有研究发现，藻类在死亡之前也会向水体中分泌毒素。关于MCs 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；另一种认为是环境因素主导。 2. 微囊藻毒素的结构 微囊藻毒素是由水体中蓝绿藻如铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）、鱼腥藻（Anabaena spp.）、颤藻（Oscillatoriaruescens）等产生的具有生物活性的单环七肽化合物，其可表示为环（D－丙氨酸－L－X－赤－β－甲基－D－异天冬氨酸－L－Z－Adda－D－异谷氨酸－N－甲基脱氢丙氨酸）。其中，Adda（3－氨基－9－甲氧基－2，6，8－三甲基－10－苯基－4，6－二烯酸）是MCs 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L－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MCs有60多种变体。在众多变体中存在最普遍、含量较多、毒性较大、研究详细的是MC-RR、MC-LR，R、L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（溶解度>1g/L），在水中的自然降解过程缓慢，仅有少量能被水体微粒吸附沉淀。纯化的MCs在阳光照射下稳定，但当其曝露于波长在其吸收峰周围的紫外线中，分子发生异构化，方可使MC-LR快速降解。MCs具有热稳定性，加热煮沸（水浴100℃，

微囊藻毒素检测方法的研究进展

微囊藻毒素检测方法的研究进展 湖泊、水库和河流中接纳过多的氮和磷等营养物质，使水体的生态结构和功能发生变化，导致藻类特别是蓝藻（Cyanobacteria）的异常繁殖生长而出现的蓝藻水华现象。随着水体富营养化的加剧而引起有害藻类水华（HAB,harmful algal bloom）的频繁发生已成为国内外普遍关注的环境问题。当蓝藻水华严重时，水面形成厚厚的蓝绿色湖靛，散发出难闻的气味。不仅影响人的感官，破坏了健康平衡的水生生态系统，而且因藻细胞破裂后释放出多种藻毒素而对人和动物的饮用水安全构成了严重的威胁。世界上25%~70%的蓝藻水华污染可产生藻毒素，在已发现的各种不同藻毒素中，微囊藻毒（Microcystins,MC）是目前已知的一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的藻毒素种类。在20世纪80年代对全国范围内的水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营养状态。进入20世纪90年代，全国淡水水体富营养化日益严重，涉及范围不断扩大。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，每年长达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、芬兰、美国、中国等地对湖水、河水、水库水、井水及自来水等水样的检测结果看，有的水体中微囊藻毒素检出率高达60%~87%，源水中微囊藻毒素浓度从130ng/ml~2μg/ml，经加氯处理后的浓度也在0.09~0.6μg/L之间。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、准确的系统的检测方法。 1 微囊藻毒素简介 1.1 微囊藻毒素 淡水藻类通常以蓝藻、绿藻、硅藻、甲藻、隐藻、裸藻、金藻、黄藻等8个门为主。蓝藻门是已知的产生毒素最多的门类，这些毒藻可产生具有明显肝毒性的肽类物质，称为微囊藻毒素（Microcystins,MC）。它是一种肝毒素，是肝癌的强烈致癌剂。 1.2 微囊藻毒素的结构 Louw认为，微囊藻毒素是一种具有强烈慢性肝脏中毒特征的生物碱。Hughes等人在1958年发现并分离得到铜绿微囊藻NRC-1有毒品系。1959年Bishop等人对铜绿微囊藻NRC-1有毒品系的毒性做全面研究，发现这种微囊藻毒素是由7种氨基酸组成的小分子环状多肽，为单环结构：D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-谷氨酸-Mdha。其中Mdha是一种特殊的氨基酸；Adda为3-氨基-9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯-4,6-二烯酸；X和Y为两种可变L氨基酸。目前已鉴定的约有65个微囊藻毒素变式，其中多数毒性较高，如MC-LR，MC-RR和MC-YR等。 1.3 微囊毒素的产生 MC是细胞内毒素，它在细胞内合成，细胞破裂后释放出来并表现出毒性。由于它有很小的体积（分子量1000左右）、环状结构及其氨基酸的特殊结构，一般认为它不在核糖体内合成，而是由肽合成酶复合体合成的生物活性小肽，类似于在一些杆菌和真菌中小肽的合成。这些小肽大多是抗生素、免疫抑制物和一些对动物和植物有毒的物质。关于微囊藻毒素产生的机理有很多假设，但目前为止尚无令人满意的结果，现在常提到的有环境因素和遗传因素。微囊藻毒素受光照、温度、营养盐等多种环境因素影响，其中光照可起到非常重要的作用。但遗传论者认为微囊藻毒素的合成是由毒素肽合成酶基因多基因控制的，并由肽合成酶复合体合成（非核糖体合成的多肽）。 1.4 微囊藻毒素对生物的影响 因为MC主要以肝脏为靶器官，当动物被灌喂或腹腔注射后，破坏细胞内的蛋白磷酸化平衡，改变多种酶活性，引起肝脏病变，造成一系列的生理紊乱。中毒症状主要表现为虚弱、呼吸沉重、皮肤变白、呕吐、腹泻、毛立和嗜睡等。如猴子的中毒症状为昏迷、肌肉痉挛、呼吸急促、腹泻等，在数小时内或几天内死亡。1987年Brook WP用HC标记的MC-LR腹腔注射染毒小鼠，1分钟后肝脏内出现总标记的70%，3小时后肝脏内积聚的MC-LR占总量的90%，表明肝脏是MC-LR分布的主要器官。它不仅对动物有影响，而且对植物也有一定的影响。Mcelhiney等发现MC-LR的存在可对茄属植物的生长和豆类植物根的发育产生不良影响。Singh等研究了MC对藻类、微生物和真菌生长的效应，发现在初始50mg/L的MC可完全抑制灰色念珠藻和鱼腥藻的生长并使藻细胞溶解。观察到了MC对二氧化碳的吸收和光合作用的不良影响，

饮用水中微囊藻毒素处理工艺

Advances in Environmental Protection 环境保护前沿, 2020, 10(2), 282-289 Published Online April 2020 in Hans. https://www.wendangku.net/doc/1c9979486.html,/journal/aep https://https://www.wendangku.net/doc/1c9979486.html,/10.12677/aep.2020.102032 Treatment Process of Microcystin in Drinking Water Siqi Shi, Jianhua Li College of Environment Science and Engineer, Tongji University, Shanghai Received: Mar. 28th, 2020; accepted: Apr. 22nd, 2020; published: Apr. 29th, 2020 Abstract The eutrophication has led to the increasing popularity of freshwater cyanobacteria blooms. The concentration of algae toxin in water increases rapidly with the proliferation of cyanobacteria. Microcystin (MCs) is a strong hepatotoxin and has carcinogenicity, which attracted widespread attention. In this article, author mainly introduced the research on the removal of intracellular and extracellular (lysed) algal toxins, introduced the process of removal of algal toxins from three aspects of physical methods, chemistry, and biology. This passage also summarizes the current treatment process simply and introduces the outlook. Keywords Algal Toxins, Microcystin, Degradation, Intracellularalgal Toxins, Extracellular (Lysed) Algal Toxins 饮用水中微囊藻毒素处理工艺 石思琦，李建华 同济大学环境科学与工程学院，上海 收稿日期：2020年3月28日；录用日期：2020年4月22日；发布日期：2020年4月29日 摘要 水体富营养化导致淡水蓝藻水华爆发日趋普遍。水体中藻毒素含量随蓝藻的大量增殖而快速升高，其中微囊藻毒素(MCs)是强烈的肝毒素，具有致癌性而引起广泛关注。文中主要介绍了去除胞内和胞外(溶解)藻毒素的相关研究，从物理方法、化学、生物三个方面介绍藻毒素去除工艺，并对目前的处理工艺进行

光催化降解微囊藻毒素_MC_的研究进展

2014年8月吉林师范大学学报（自然科学版） ?．3第3期Journal of Jilin Normal University （Natural Science Edition ） Aug．2014 收稿日期：2014- 06-03基金项目：国家自然科学基金（21276116）；教育部新世纪优秀人才项目（NCET-13-0835）；霍英东基金会青年教师基础研究课题（141068）；江苏省六大人才高峰项目（XCL-025）第一作者简介：施伟东（1978-），男，吉林省公主岭市人，现为江苏大学化学化工学院教授，博士，博士生导师．研究方向：半导体纳米光催剂 合成与性能． 光催化降解微囊藻毒素（MC ）的研究进展 施伟东，蒋金辉 （江苏大学化学化工学院，江苏镇江212013） 摘 要：近年来蓝藻水华现象日益严重，甚至威胁了人类饮用水的安全．传统水处理技术对微囊藻毒素去除效 果不明显，新型降解技术亟待研究．本文概述了二氧化钛系列的光催化剂的一些研究进展，并提出了未来光催化氧化法降解微囊藻毒素的主要研究方向． 关键词：饮用水；微囊藻毒素；二氧化钛；光催化降解 中图分类号：X524文献标识码：A 文章编号：1674- 3873-（2014）03-0025-040前言 随着水体污染和富营养化加剧，淡水湖泊发生 蓝藻水华频率和规模日益严重．微囊藻毒素（Micro-cystin ，MC ）是产毒蓝藻释放出的出现频率最高、产 生量最大和造成危害最严重的一类藻毒素，其中毒性较强的为MC-LＲ、MC-ＲＲ和MC-YＲ（L 、Ｒ、Y 分别为亮氨酸、精氨酸和酪氨酸）．研究显示水体中的MC 可沿饮用水或食物链进入鱼、鸟、动物及人类等体内，中毒症状表现为乏力、呕吐，可使动物或人类肝脏充血肿大，严重时可导致肝出血和坏死，直至死亡 ［1］ ．MC 对恶性肿瘤也有促进作用，流行病学调查 发现饮用水中MC 的含量与原发性肝癌和大肠癌发 病率有非常明显的正相关性［2］ ．由此可见，水体中的MC 对人类健康及水生态系统稳定均已构成极为严重的威胁．MC 具有环状七肽结构，极易溶于水， 性质非常稳定，在高温300?下仍不失活、不挥发， 传统消除方法难以达到理想效果．常规的混凝—沉淀—过滤组合对蓝藻胞外毒素消除基本没有效果， 而且还会破坏蓝藻细胞而促使毒素释放［3］ ；活性炭吸附、膜过滤以及介孔材料无法破坏MC 有毒基团， 浓液安全处理仍是重要问题［4］ ；高剂量的臭氧、氯、高锰酸钾以及高铁酸钾氧化方法成本高昂，去除过 程中容易产生中间副产物，造成二次污染［5］ ．发展高效、安全、低成本去除水中MC 的方法已成为环境科学研究中亟待解决的重要问题之一．近年来，半导体光催化剂为核心的多相光催化氧化处理技术因其无二次污染，对污染物去除彻底，安全稳定，成本较 低等优点，已经被公认是最有前景的绿色环境净化 技术之一．其中，利用半导体粉末光催化降解水中 MC 的研究也取得了一定进展．关于蓝藻水华、蓝藻 细胞及MC-LＲ、MC-ＲＲ、MC-YＲ的分子结构见图 1．图1（a ）蓝藻水华；（b ）蓝藻细胞；（c ）MC-LＲ、MC-ＲＲ及MC- YＲ的分子结构1紫外光响应催化降解MC 研究 许多研究已经证实， TiO 2/UV 催化氧化法是一种能够高效降解MC 的方法， 甚至对高浓度的MC ，TiO 2/UV 催化氧化法的降解效果也很好［5-7］．而对于不同类型的商业TiO 2其降解MC 的效果也各有差 异．Liu 等人［8］ 研究发现，由图2所示， 5种常用的商业粉体TiO 2对MC 的降解效果顺序为：P25＞PC500＞PC50＞PC100＞UV100；4种商业颗粒状TiO 2对

水中微囊藻毒素测定

编号：作业指导书水中微囊藻毒素的测定 高效液相色谱法 临江市环境保护监测站 1、方法提要 微囊藻毒素在238nm下有 1、方法的适用范围 本标准规定了高效液相色谱法和间接竞争酶联免疫吸附法测定水中微囊藻毒素（环状七肽）的条件和详细分析步骤。 本标准适应于饮用水、湖泊水、河水、地表水中微囊藻毒素的测定。 样品中微囊藻毒素的检出限：高效液相色谱法和酶联免疫吸附法均匀为0.1μg/L。 2、微囊藻毒素的分子式、分子质量及结构式 2.1分子式 微囊藻毒素-RR(MC-RR):C49H75N13O12, 微囊藻毒素-YR(MC-YR):C52H72N10O13,

微囊藻毒素-LR(MC-LR):C49H74N10O12.。 2.2分子质量 MC-RR:1038.21mg,MC-YR:1045.2100μg,MC-LR:995.250μg。2.3结构式 MC-RR、MC-YR、MC-LR、X和Y 表1 MC-RR、MC-YR、MC-LR、X和Y 3、水样采集和保存 用采水器采集1500ml～2000ml水样（水样采集后，应在4 h内完成以下前处理步骤）。用500目的不锈钢筛（）过滤，除去水样中大部分浮游生物和悬浮物。取过滤后的水样1200ml于玻璃杯式滤器（）中，依次经滤膜（）减压过滤。准确量取1000ml 滤液置于棕色试剂瓶中。注：如减压过滤后的水样不能立即分析，可置于玻璃容器中，在-20℃保存，30d内分析完毕。 4、试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂和不含有机物的蒸馏水。 5.1甲醇，HPLC级（色谱级甲醇） 5.2二氯甲烷，农残级

微囊藻毒素在土壤中的污染特征及迁移转化规律

目录 摘要................................................................................................................................................ I Abstract ......................................................................................................................................... I II 目录................................................................................................................................................ V 1 绪论 (1) 1.1 选题背景 (1) 1.1.1 微囊藻毒素的来源 (1) 1.1.2 微囊藻毒素的化学结构和理化性质 (1) 1.1.3 微囊藻毒素的毒性及污染状况 (3) 1.1.4 微囊藻毒素的产生机理 (5) 1.1.5 微囊藻毒素的控制方法 (6) 1.1.6 微囊藻毒素在土壤环境中的研究现状 (7) 1.2 研究框架 (10) 1.2.1 研究目的与意义 (10) 1.2.2 研究内容与方案 (10) 1.2.3 研究创新点 (11) 2 滇池周边农田土壤中微囊藻毒素的污染特征及风险评价 (12) 2.1 材料与方法 (12) 2.1.1 仪器与试剂 (12) 2.1.2 样品采集与预处理 (12) 2.1.3 微囊藻毒素测定与质量控制 (13) 2.1.4 风险评价方法 (14) 2.1.5 数据处理 (15) 2.2 结果与讨论 (15) 2.2.1 滇池周边农田土壤中3种典型微囊藻毒素的含量水平与分布特征 (15) 2.2.2 滇池周边农田土壤中微囊藻毒素的健康风险评价 (16) 2.2.3 滇池周边农田土壤中微囊藻毒素的生态风险评价 (17) 2.3 小结与展望 (18) 3 三种典型微囊藻毒素在土壤中的降解行为研究 (19) 3.1 材料与方法 (19) V

藻毒素检测方法

藻毒素检测方法 原理： 样品中的微囊藻毒素与微囊藻毒素酶标记物竞争结合数量有限的抗体结点。 测试孔中包被有抗免IgG，用于捕获加入的免抗微囊藻毒素抗体，微囊藻毒素酶标记物和样品中的微囊藻毒素竞争结合数量有限的抗体结点，抗体与测试板中包被抗免IgG结合。 注意：颜色与微囊藻毒素的含量成反比。 较深的颜色=较低的浓度 较浅的颜色=较高的浓度 所需仪器： 仪器型号规格生产厂商大致价格数量 酶标仪及连带电 脑Bio-rad 680型30000-40000 1台 洗板机Bio-rad 1575 32000 1台移液器Acura（范围：20~200μl）1881 1支八通道精密移液 器Acura（范围：20~200μl）4993 1支 一次性移液器吸 头 （50μl、100μl）恒温培养箱37℃ 分析实验室专用 纯水机超纯水或去离子水(符合分析实验室用水国家标准GB6682一级水) 试剂盒 美国Beacon微囊藻毒素 定量检测试剂盒 3600 所需其它实验材料： PE手套、封口膜（保鲜膜）、振荡器（96孔板振荡器） 步骤： 1．将所有试剂及样品置于室温下。

2．从铝箔袋中拿出要求数量的微孔条，放入干燥剂并重新封好袋子以免微孔条受潮。3．稀释100倍浓缩清洗液为1倍清洗液，例：取5ml 100倍清洗液到500ml洗瓶中并加入495ml蒸馏水。 4．吸取50μl酶标记物到微孔板的每个孔中。 5．吸取50μl标准，阴性对照，样品到对应微孔中，必须保证每种溶液使用干净的吸头吸取，避免交叉污染。 6．加入50μl抗体溶液到每个小孔中。 7．快速震荡使孔中的溶液混合，并敷上薄膜，或者微孔板可以放在振荡器上震荡孵育，从而达到在孵育期间持续震荡的效果。 8．37℃孵育30分钟。 9．孵育完后，去掉封口膜将微孔中的溶液倒入水槽中，用1倍清洗液清洗完全充满微孔，震荡后倒掉，重复四次，总共五次洗板。在吸水纸上拍打，尽可能将水拍干。10．每个微孔中加入100μl底物溶液。 11．盖上小孔并37℃孵育30分钟。 12．按照加底物的顺序每孔中加入100μl停止液。停止液为1 N盐酸，需小心操作。13．450nm下读板，如果酶标仪有双波长，可同时测605或650nm双波长。 14．如果酶标仪可以处理数据，可用半对数线性或4参数曲线拟合，如果为手动计算，则可按照以下部分进行。

地表水中微囊藻毒素的危害与控制综述

[收稿日期]　2003-06-26 [基金项目]　广东省科技攻关项目(2003C32902),广东省水利厅水资源保护重点项目 [作者简介]　王朝晖(1968-),女,副教授,副教授,研究方向:污染生态学和生态毒理学. 地表水中微囊藻毒素的危害与控制(综述) 王朝晖1,　许忠能1,　胡　韧1,　林秋奇1, 韩博平1,　章诗芳2 (1.暨南大学水生生物研究所,广东广州510632; 2.广州市自来水公司水质部,广东广州510160) [摘　要]　微囊藻毒素(microcystin ,MC )是一类环状多肽类物质,具有很强的肝毒性.微囊藻毒素在我国淡水水体分布广泛,许多大型水体和供水水库都已发生微囊藻水华,一些城市饮用水源受到污染.检测水体微囊藻毒素的方法主要有高效液相色谱(HP LC )和酶联免疫法(E LIS A ),但目前仍缺乏一种快速、经济的常规检测方法.要控制饮用水源中微囊藻毒素的含量,除了物理、化学、生物等去除手段外,水体富营养化防治是最有效、也是最根本的控制手段. [关键词]　微囊藻毒素;　地表水;　肝毒素;　监测技术;　控制方法 [中图分类号]　X 17115 [文献标识码]　A [文章编号]　1000-9965(2004)01-0110-06 我国城市饮水的主要来源为河流、湖泊(含水库)等地面水体.随着工农业的发展以及生活水平的提高,大量富含营养物质的工农业废水和生活污水排入水体,使水体富营养化进程加快、程度加剧.其结果导致一些小型的耐污性蓝绿藻大量繁殖生长,水华时常发生.许多蓝藻能产生以微囊藻毒素(microcystin ,MC )为代表的毒素,危害人类健康[1].目前我国已有许多饮用水源发生蓝藻水华并监测出微囊藻毒素[2～5].本文介绍了微囊藻毒素的来源、危害、检测、控制方面的研究动态及其在我国地表水中的分布和危害,为水资源特别是饮用水资源的保护和可持续发展提供参考. 1　微囊藻毒素的来源及结构和性质 微囊藻毒素(MC )是由蓝藻中的微囊藻属(Microcystis )、鱼腥藻属(Anabaena )、颤藻属(Oscillatoria )及念珠藻属(Nostoc )的某些种类或品系产生的次生代谢产物[1]. MC 是一类单环七肽物质,一般结构为环(D -丙氨酸-L -X -赤-β-甲基-D 异天冬氨酸-L -Y-Ad 2da -D -异谷氨酸-N -甲基脱氢丙氨酸,其中Adda 为一种特殊的氨基酸,结构为3-氨基-9-甲氧基-2,6,8-三甲基-10-苯-4,6-二烯酸,X 、Y 为两种可变的L 氨基酸.由于X 、Y 两种L 氨基酸的不同以及天冬氨酸、脱氢丙氨酸的甲基化(去甲基化),可以构成不同的异构体,目前已从不同的微囊藻藻株中分离鉴定出60多种异构体,其中存在最普遍也是含量较多的是LR 、RR 、Y R ,其中L 、R 、Y 代表亮氨酸、精氨酸和酪氨酸. 由于环状结构和间隔双键,微囊藻毒素具有相当的稳定性,加热到300℃很长时间仍未能使之分解,而且尽管它们是多肽类物质,但普通的蛋白质水解酶对它们不起作用[6].微囊藻毒素在阳光下也较稳定,但在蓝藻色素存在的条件下或在微生物的作用下,光降解速度加快[7]. 第25卷第1期2004年2月 暨南大学学报(自然科学版) Journal of Jinan University (Natural Science ) Vol.25No.1　Feb.2004

微囊藻毒素研究进展

微囊藻毒素研究进展 王雪艳1，聂晶晶2 1大连海事大学环境科学与工程学院（116026） 2云南农业大学资环学院（650201） E-mail：wangxyan@https://www.wendangku.net/doc/1c9979486.html, 摘要：微囊藻毒素(Microcystins，MCYSTs，MCs)为富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素，从毒理学、环境科学、生物学及化学等方面对MCs巳的研究已有较多报道。本文综述了MCs的具体的概念、对生物的影响，并对关于MCs在产生机理、分离检测方法和水处理过程中的去除方法等方面的研究进展，并对目前研究的不足提出了几点意见。 关键词：微囊藻毒素，水华，毒素，藻类植物 1.前言 日趋严重的水体富营氧化使水华(Water bloom)发生已成为全球性的环境问题。我国多数淡水湖泊中形成水花的优势藻种，主要为有毒的蓝藻，这些毒藻可产生具有明显肝毒性的肽类物质，称为微囊藻毒素(Microcystins，MCYST)。近年来，由于饮用藻毒素污染的水体，而导致家禽、野生动物中毒，甚至死亡的事件频繁发生，藻类毒素对人体健康的危害已引起了人们的关注。我国的一些饮用水水源也已受到了有毒藻类的严重污染。本文就微囊藻毒素对生物危害、采集、检测及去除微囊藻的方法作了简单的介绍，着重在于微囊藻毒素的产生与环境的关系的介绍。 2.微囊藻毒素（MCYST） 2.1 微囊藻毒素 淡水藻类中，毒性最强、污染最广、最严重的是蓝藻门。目前已肯定的有毒藻类有铜锈微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻、阿氏颤藻、泡沫节球藻及念珠藻等。这些藻类不只产生一种毒素，如环境发生变化，一种藻类可产生几种毒素。它是一种肝毒素，这种毒素是肝癌的强烈致癌剂[1]。虽然在1878年Francis就最早报道了泡沫节球藻会对动物产生毒害作用，但人们对藻类分子结构的认识还不满40年。1959年Bishop首次分离出藻毒素后，不断有相关报道发表。美国、日本、澳大利亚、印度、加拿大、芬兰等lO多个国家都曾报道了其湖泊、水库中有毒水华的形成，并分离出有毒藻株[2]。我国的东湖、巢湖、太湖、滇池、淀山湖、黄浦江等饮用水水源及各种湖泊在夏秋季节藻类水华严重，每年长达7—8个月，而天然水体蓝藻水华80％是产毒的[3]。从加拿大、日本、芬兰、美国、中国等地对湖水、河水、水库水、井水及自来水等水样的检测结果看，有的水体中微囊藻毒素检出率高达60％一87％，源水中微囊藻毒素浓度从130ng／ml一2ug／ml不等，经加氯处理后的浓度也有0．09—0．6ug ／L不等[4]。由此可见淡水水源受到微囊藻毒素污染的严重状况。 2.2 微囊藻毒素对生物的影响 MCYSTs主要以肝脏为靶器官[5-6]。动物经灌喂或腹腔注射后，破坏细胞内的蛋白磷酸化平衡，改变多种酶活性，引起肝脏病变，造成一系列的生理紊乱。中毒症状主要表现为虚 - 1 -

水中微囊藻毒素测定

编号： 作业指导书水中微囊藻毒素的测定高效液相色谱法 临江市环境保护监测站

1、方法提要 微囊藻毒素在238nm下有 1、方法的适用范围 本标准规定了高效液相色谱法和间接竞争酶联免疫吸附法测定水中微囊藻毒素（环状七肽）的条件和详细分析步骤。 本标准适应于饮用水、湖泊水、河水、地表水中微囊藻毒素的测定。 样品中微囊藻毒素的检出限：高效液相色谱法和酶联免疫吸附法均匀为μg/L。 2、微囊藻毒素的分子式、分子质量及结构式 分子式 微囊藻毒素-RR(MC-RR):C49H75N13O12, 微囊藻毒素-YR(MC-YR):C52H72N10O13, 微囊藻毒素-LR(MC-LR):C49H74N10O12.。 分子质量 MC-RR:,MC-YR:μg,MC-LR:μg。 结构式

MC-RR、MC-YR、MC-LR、X和Y 表1 MC-RR、MC-YR、MC-LR、X和Y 3、水样采集和保存 用采水器采集1500ml～2000ml水样（水样采集后，应在4 h内完成以下前处理步骤）。用500目的不锈钢筛（）过滤，除去水样中大部分浮游生物和悬浮物。取过滤后的水样1200ml于玻璃杯式滤器（）中，依次经滤膜（）减压过滤。准确量取1000ml 滤液置于棕色试剂瓶中。注：如减压过滤后的水样不能立即分析，可置于玻璃容器中，在-20℃保存，30d内分析完毕。 4、试剂和材料 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准的分析纯试剂和不含有机物的蒸馏水。

甲醇，HPLC级（色谱级甲醇） 二氯甲烷，农残级 阿特拉津标准贮备溶液，ρ=100μg/mL。 准确称取阿特拉津标准样品，用少量二氯甲烷溶解后，再用甲醇准确定容至100mL，作为阿特拉津标准贮备溶液。在4℃冰箱中保存，保存期半年。 阿特拉津标准使用液，ρ=μg/mL。 取阿特拉津标准贮备溶液于容量瓶中，甲醇定容，混匀，配制成标准使用溶液。在4℃冰箱中保存，保存期半年。 无水硫酸钠：在400℃灼烧4小时，冷却后密闭保存在玻璃瓶中。 氯化钠：在400℃灼烧4小时，冷却后密闭保存在玻璃瓶中。 5、仪器和设备 除非另有说明，分析时均使用符合国家标准A级玻璃量器。 高效液相色谱仪：具有可调波长紫外检测器或二极管阵列检测器。 色谱柱：填料为μm ODS,柱长200mm，内经反相色谱柱或其他性能相近的色谱柱。 振荡器：可调速。 浓缩装置：旋转蒸发装置或K-D浓缩器、浓缩仪等性能相当的设备。 分液漏斗：250mL。

藻毒素的脱除技术研究解析

藻毒素的脱除技术研究 一、前言 随着我国工农业的快速发展，大量含氮含磷的工业废水、生活污水以及农业面源污水排入江河湖海，导致环境水体富营养化严重。根据中国环保部公布的2014年《中国环境状况公告》中可以看出：开展营养状态监测的湖泊（水库）中轻度富营养的有13个，中度富营养的有2个，其中滇池和达赉湖富营养化最严重。水体富营养化的日益加剧导致藻类大量繁殖，形成日趋严重的水华污染，微囊藻水华是淡水水体污染中危害最严重的一类。当水华严重时，水面形成厚厚的蓝绿色湖靛，散发出难闻的气味，破坏了健康平衡的水生生态系统[1]。 二、藻毒素的分类和来源 水体中的藻毒素可分为两部分，一部分溶解在水体中，称为溶解性藻毒素; 另一部分在藻细胞内合成，称为细胞内毒素。随着藻细胞的生长繁殖，当藻细胞破裂或老化死亡时，胞内毒素从藻细胞内释放出来并表现出毒性。一般情况下，藻细胞内的藻毒素浓度要高于水中溶解性藻毒素浓度。蓝藻毒素，按照毒性功能可以分为肝脏毒素、神经毒素和其它毒素[2]。微囊藻毒素和节球藻毒素都属于肝脏毒素。微囊藻毒素是由有毒蓝藻产生的代谢物，是蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的一类藻毒素[3]。 三、藻毒素的结构和危害 水体中的藻毒素可分为两部分，一部分溶解在水体中，称为溶解性藻毒素; 另一部分在藻细胞内合成，称为细胞内毒素。随着藻细胞的生长繁殖，当藻细胞破裂或老化死亡时，胞内毒素从藻细胞内释放出来并表现出毒性。一般情况下，藻细胞内的藻毒素浓度要高于水中溶解性藻毒素浓度。蓝藻毒素，按照毒性功能可以分为肝脏毒素、神经毒素和其它毒素[2]。微囊藻毒素和节球藻毒素都属于肝脏毒素。微囊藻毒素是由有毒蓝藻产生的代谢物，是蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的一类藻毒素[3]。 3.1藻毒素的结构 藻毒素在1959年被Bioshop发现。藻毒素主要是由微囊藻属、颤藻属、鱼腥藻属、念珠藻属产生。Rinehart于1988年确定分子结构[4]。微囊藻毒素的相对分子质量在1000 左右。是一种环状七肽物质，分子结构式如下：

微囊藻毒素研究进展

微囊藻毒素研究进展 摘要：微囊藻毒素(Microcystins，MCYSTs，MCs)为富营养化淡水水体中最常见的藻类毒素，从毒理学、环境科学、生物学及化学等方面对MCs 巳的研究已有较多报道。本文综述了MCs 的具体的概念、对生物的影响，并对关于MCs 在产生机理、分离检测方法和水理过程中的去除方法等方面的研究进展，并对目前研究的不足提出了几点意见。 关键词：微囊藻毒素，水华，毒素，藻类植物 1. 前言 日趋严重的水体富营氧化使水华(Water bloom)发生已成为全球性的环境问题。我国多数淡水湖泊中形成水花的优势藻种，主要为有毒的蓝藻，这些毒藻可产生具有明显肝毒性的肽类物质，称为微囊藻毒素(Microcystins，MCYST)。近年来，由于饮用藻毒素污染的水体，而导致家禽、野生动物中毒，甚至死亡的事件频繁发生，藻类毒素对人体健康的危害已引起了人们的关注。我国的一些饮用水水源也已受到了有毒藻类的严重污染。本文就微囊藻毒素对生物危害、采集、检测及去除微囊藻的方法作了简单的介绍，着重在于微囊藻毒素的产生与环境的关系的介绍。 2. 微囊藻毒素（MCYST） 2.1 微囊藻毒素 淡水藻类中，毒性最强、污染最广、最严重的是蓝藻门。目前已肯定的有毒藻类有铜锈微囊藻、水华鱼腥藻、水华束丝藻、阿氏颤藻、泡沫节球藻及念珠藻等。这些藻类不只产生一种毒素，如环境发生变化，一种藻类可产生几种毒素。它是一种肝毒素，这种毒素是肝癌的强烈致癌剂[1]。虽然在1878 年Francis就最早报道了泡沫节球藻会对动物产生毒害作用，但人们对藻类分子结构的认识还不满40 年。1959 年Bishop首次分离出藻毒素后，不断有相关报道发表。美国、日本、澳大利亚、印度、加拿大、芬兰等lO多个国家都曾报道了其湖泊、水库中有毒水华的形成，并分离出有毒藻株[2]。我国的东湖、巢湖、太湖、滇池、淀山湖、黄浦江等饮用水水源及各种湖泊在夏秋季节藻类水华严重，每年长达7—8 个月，而天然水体蓝藻水华80％是产毒的[3]。从加拿大、日本、芬兰、美国、中国等地对湖水、河水、水库水、井水及自来水等水样的检测结果看，有的水体中微囊藻毒素检出率高达60％一87％，源水中微囊藻毒素浓度从130ng／ml一2ug／ml不等，经加氯处理后的浓度也有0．09—0．6ug／L不等[4]。由此可见淡水水源受到微囊藻毒素污染的严重状况。 2.2 微囊藻毒素对生物的影响 MCYSTs主要以肝脏为靶器官[5-6]。动物经灌喂或腹腔注射后，破坏细胞内的蛋白磷酸化平衡，改变多种酶活性，引起肝脏病变，造成一系列的生理紊乱。中毒症状主要表现为虚弱、呼吸沉重、皮肤变白、呕吐、腹泻、毛立和嗜睡等。Mcelhiney等[7]发现MC—LR的存在可对茄属植物(Solanum)的生长和豆类植物(Phaseolus vulgaris)根的发育产生不良影响。Singh等[8]研究了MC对藻类、微生物和真菌生长的效应，发现在初始50 mg／L的MC可完全抑制灰色念珠藻和鱼腥藻的生长并使藻细胞溶解，观察到了MC对二氧化碳的吸收和光合作用的不良影响，同时推断出铜绿微囊藻通过MC的杀藻作用是保持其在自然条件下保持为优势藻种的重要原因。 2.3 微囊藻毒素的结构 Louw认为，微囊藻毒素是一种具有强烈慢性肝脏中毒特征的生物碱。Hughes等（1958）发现并分离得到铜绿微囊藻NRC-1 有毒品系。Bishop等（1959）对铜绿微囊藻NRC-1 品系的毒性作全面研究，发现这种微囊藻毒素是由7 种氨基酸组成的小分子环状多肽，为单环结构：D-丙氨酸-L-X-赤-β-甲基-D-异谷氨酸-Mdha。其中Mdha是一种特殊氨基酸；Adda为3-氨基-9-甲氧基-2，6，8-三甲基-10-苯-4，6-二烯酸；X和Y为两种可变L氨基酸（图1）[9] 。目前已鉴定约有65 个微囊藻毒素变式，其中多数毒性较高，如MCYST-LR、MCYST-RR和

微囊藻毒素健康风险评价

微囊藻毒素健康风险评价 1、暴露途径 人群接触微囊藻毒素（MCs）的常规途径为饮水暴露、食物暴露和娱乐暴露。根据深圳市市民的生活习惯，市民接触MCs的主要途径一条为直接饮用未经处理的河流水和水库水，另一条途径为食用河流水库中的鱼类水产品。 国家《生活饮用水卫生标准》（GB 5749-2006）中规定饮用水MC-LR的最高浓度为1μg/L，《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002）中规定地表水MC-LR最高浓度为10μg/L，根据文献调研中浙江和重庆某水库河流的MC-LR浓度数据[1-2]保守估计深圳河流域水库的MC-LR浓度为5μg/L，饮用水中MC-LR浓度为1μg/L。由于生物富集作用，推测鱼类水产品肌肉中MC-LR浓度为0.05μg/g，假定深圳市每日人均水产品摄入量为30g。 目前国际上尚无MC-LR的致癌风险的研究数据，故本文仅对MC-LR的非致癌健康风险进行初步平均评价。 2、非致癌风险评估 2.1 饮水途径非致癌风险 采用USEPA水环境健康风险评估模型定量评估深圳河流域MC-LR对人群的健康风险。 Rni= Di RfDi×L 式中：Rni——化合物i通过饮水途径所带来的年非致癌风险度，a-1； Di——化合物i通过饮水途径单位体重的日均暴露计量，mg/(kg×d)； RfDi——化合物i通过饮水途径的参考计量，mg/(kg×d)； L——人均预期寿命，a。 通过饮水途径的单位体重的日均暴露计量计算： Di=α×l×Ci/BW 式中：l——成人日均饮用水量，取2.5L/d； α——饮用未处理水系数，取0.1； Ci——水环境中化合物i的实际质量浓度，mg/L； BW——成人人均体重，取70kg。 2.2 食物途径非致癌风险 采用国际环境建模和软件协会（iEMSs）推荐优化的USEPA模型进行食入途径的非致癌风险健康评估。

水体中微囊藻毒素的去除研究进展

去除水体中的微囊藻毒素的研究进展 摘要：本文概述了受微囊藻毒素污染的水体的各种处理技术，着重介绍了高级氧化技术处理微囊藻毒素的研究。介绍了这种高级氧化技术处理微囊藻毒素的操作条件，及氧化机理。并依据实验随测得的数据分析了它们的动力学级数极组要的反应参数的影响。 关键词：高级氧化技术；微囊藻毒素；动力学；机理 1．前言 囊藻毒素(microcystins，MCs)是有毒蓝藻产生的代谢物，是“水华”中出现频率最高、产生量最大和危害最严重的藻毒素。MCs通过与蛋白磷酸酶中丝氨酸/苏氨酸亚基结合，能够特异性地抑制蛋白磷酸酶PP1和PP2A活性，相应增加蛋白激酶的活性，从而导致细胞内多种蛋白质高度磷酸化，打破了磷酸化和脱磷酸化的平衡，并通过细胞信号系统放大这种生化效应。MCs可改变多种酶活性，引起细胞内一系列生理生化反应紊乱，导致肝细胞损伤，甚至促进肿瘤的发生。[1]世界卫生组织推荐的饮用水中藻毒素以MC-LR代表的标准值为1.0μg.L -1。因此，采取有效手段消除水中藻毒素已成为水环境科学领域新的热点、难点研究课题。 2．微囊藻毒素的去除 2.1物理法去除MCs 1）吸附法：大量研究结果证明，活性炭可成功应用于饮用水中MCs的去除，但吸附效能受活性炭孔径、营养底物竞争性吸附和pH 值的影响。一般的具有高比率中孔和大孔的活性炭对MC-LR的吸附能力较强，活性炭在高pH值条件下对MC-LR的吸附能力高于中性条件下。 2）膜过滤法：目前许多国家用反渗透技术来处理饮用水。研究发现RO对MC-LR和MC-RR的截留率大于95%；超滤对MCs的去除达98%；纳滤可完全去除水中的MCs。但是膜过滤法去除的成本太高，一般不太实用。 2. 3生物法除MCs 生物去除MCs的原理是利用能降解吸收MCs的细菌菌种。提取分离培养该种细菌是关键。 1）天然微生物降解法微生物降解是MCs天然降解的主要途径，在细菌等微生物作用下，改变MCs结构中Adda侧链结构，降低其毒性。MCs化学结构非常稳定，因此只有一些特殊的微生物才具备降解毒素的能力。李祝认为：与其它水生生物相比，细菌具有较高的降解效率，在生物降解中起主导作用，可以通过微生物降解去除MCs。目前也有利用基因工程构建培育工程菌，但利用改良微生物法去除藻毒素在实际应用中存在较多的问题，上不能引入到大自然中去。 2）生物膜法除MCs。生物膜可机械截留、吸附、捕食、微生物降解掉水中

环境水体微囊藻毒素微生物降解技术研究进展

环境水体微囊藻毒素微生物降解技术研究进展 * 孔　赟　徐向阳　朱　亮** 　徐　京　林海转 (浙江大学环境工程系,杭州310058) 摘　要　湖库水体富营养化及其产生的藻毒素污染已对生态环境和人类健康构成极大威胁,而目前常规水污染控制技术存在一定的局限性,因此水环境中藻毒素处理新工艺亟待研发.鉴于环境水体中的微囊藻毒素可被微生物降解为无毒或低毒的中间产物,本文综述了微囊藻毒素的降解菌株二生物降解过程影响因素与机理二降解产物及其结构特性等,总结了目前微囊藻毒素降解菌株在水环境修复中的应用,并对今后微生物降解微囊藻毒素的研究方向进行了展望,以期为解决我国日益严峻的湖库水体藻毒素污染和饮用水安全问题提供技术思路.关键词　微囊藻毒素　微生物降解　降解机理　富营养化　饮用水安全文章编号　1001-9332(2011)06-1646-07　中图分类号　X17　文献标识码　A Microbial degradation of microcystins in water environment :A review.KONG Yun,XU Xiang?yang,ZHU Liang,XU Jing,LIN Hai?zhuan (Department of Environmental Engineering ,Zhejiang University ,Hangzhou 310058,China ).?Chin.J.Appl.Ecol .,2011,22(6):1646-1652.Abstract :Lake and reservoir’s eutrophication and its produced microcystins (MCs)have enor?mous threats to ecological environment and human health.Because the conventional water pollution control techniques have definite limitations,it’s quite urgent to develop new technique to remove the MCs from water environment.MCs can be effectively degraded by specific microbes,and its in?termediate and terminal products are non?toxic or low?toxic.This paper summarized the MCs?de?grading microbial strains,biodegradation processes,mechanisms,and affecting factors,degraded products and their structural characteristics,and the applications of MCs?degrading microbial strains in water environment restoration.The further research directions were also proposed.It was hoped that this review could provide technical ideas for restoring MCs?polluted lakes and reservoirs and en?suring drinking water safety in China. Key words :microcystins;microbial degradation;degradation mechanism;eutrophication;drink?ing water safety. *国家科技支撑计划项目(2006BAJ08B01)二国家水体污染控制与治理科技重大专项(2008ZX07316)和浙江省教育厅科研项目(Y200909172)资助. **通讯作者.E?mail:felix79cn@https://www.wendangku.net/doc/1c9979486.html, 2010?11?01收稿,2011?03?22接受. 随着我国工农业的快速发展,大量含氮含磷的工业废水二生活污水以及农业面源污水排入江河湖海,导致环境水体富营养化严重[1-2].2009年‘中国环境状况公告“[3]指出,我国26个国控重点湖泊(水库)中,太湖二巢湖和滇池因富营养化均为劣V 类水质,长江二黄河中下游多数水库及湖泊水体均检测出微囊藻毒素(microcystins,MCs).日益严峻的环境水体有机与氮磷污染二富营养化与藻毒素污染等问题,已直接影响到城镇饮用水安全和人类健康. 已有研究表明,导致水体富营养化的主要藻种 为微囊藻属二鱼腥藻属二颤藻属二束丝藻属和节球藻属等,其在代谢过程中或藻体破裂后会分泌多种藻毒素,这其中以微囊藻毒素危害最为严重[4-8].目前,国内外学者对环境水体中藻毒素的降解与去除进行了多方面研究[9],主要以化学方法(光降解二光催化氧化二臭氧氧化等)为主,但因其存在运行成本高二易产生二次污染等问题,难以实际应用.为此,利用微生物降解藻毒素是未来环境水体修复的研究重点之一[10].本文综述了微囊藻毒素的降解菌株二生物降解过程影响因素与机理二降解产物及其结构特性等,总结了有关微囊藻毒素降解菌株在水环境修复中的应用,并对今后微生物降解微囊藻毒素的研究方向进行了展望,以期为开发湖库水体微囊藻毒素污染修复和饮用水安全保障的微生物新技术及新 应用生态学报　2011年6月　第22卷　第6期 Chinese Journal of Applied Ecology,Jun.2011,22(6):1646-1652