源水中藻毒素污染的探讨

张晴浩1，任基成1，朱惠刚2，岳舜琳3，潘海祥1?
( 1.宁波市自来水总公司，浙江宁波315040；2.复旦大学 公共卫生学院，上海200032；
3.上海市自来水 市南有限公司，上海200020)

　　摘　要：对某市源水中的藻毒素高发期、藻毒素的分布、藻密度作了分析，并探讨了藻毒素浓度和藻毒素产率与水中氮、磷浓度的关系，以及规水处理工艺对藻及藻毒素的去除率。
　　关键词：藻密度；藻毒素；藻毒素产率
　　中图分类号：TU991.2
　　文献标识码：B
　　文章编号：1000-4602(2002)04-0023-03

　　湖水中蓝藻产生的藻毒素可引起动物中毒，威胁人类的健康。藻毒素主要分为肝毒素、神经毒素、脂多糖毒素三大类，其中肝毒素毒性最强(主要由铜绿微囊藻、鱼腥藻、颤藻等产生)，其代表为微囊藻毒素(MCYST)。1998年世界卫生组织(WHO)在对饮用水质量基准的补充文件中规定微囊藻毒素-LR(游离的和与细胞结合的)的基准值为1μg/L^［1］。

1　藻毒素的高发期

? 1998年8月—1999年6月对某市6个源水中的总氮、总磷、总藻、蓝藻、藻毒素(包括游离的和与细胞结合的)含量的测定结果见表1。?
　　由表1可见，源水中氮、磷在4、6月即达到较高浓度，而藻密度的高发期要晚约2个月(6～8月)，藻毒素的高发期则更晚(10月)，这说明在氮、磷浓度适于藻类繁殖的条件下，蓝藻体内合成并释放藻毒素有一个渐进的过程，而并非与藻密度同步增长。

2　藻毒素在水中的分布

　　蓝藻毒素(MC)包括MCYST-LR、MCYST-YR、MCYST-RR三类(分别用LR、YR、RR表示)，藻毒素在被调查源水中的分布见表2。?
从表2数据可见：
　　①藻毒素从2月份开始生成，至4、6、8月浓度逐步增加，到10月份达到高峰；?
　　②只有10月份有LR毒素存在，其他各月未检出，全年未检出YR，12月份LR与RR都未检出； ?
　　③各源水中有时只检出藻细胞内毒素，有时只检出细胞外毒素，有时两者同时检出；?
　　④经检测，8、10、12、2、4、6月时蓝藻占藻类总数的比例分别为14.32%、2.61%、2.40%、2.55%、3.87%、4.80%，故可以认为蓝藻在8月的大量繁殖是导致10月藻毒素浓度达到高峰的原因。

　 表1源水中的总氮、总磷、藻毒素含量及藻密度 项目 时间 源水 　 Y₀₁? Y₀₂ Y₀₃ Y₀₄ Y₀₅ Y₀₆ 总氮(mg/L) 1998年10月1999年4月1999年6月 0.66
0.70
0.33 2.26
2.13
3.32 1.11
1.98
3.74 3.34
4.68
5.60 2.18
4.86
3.53 1.57
0.88
0.61 总磷(mg/L) 1998年10月1999年4月1999年6月 0.03
0.04
0.05 0.09
0.04
0.10 0.11
0.13
0.19 0.22
0.26
0.25 0.05
0.05
0.06 0.00
0.04
0.06 藻密度(10⁶ 个/L) 1998年8月1998年10月1999年4月1999年6月 2.56
1.33
1.29
1.41 4.82
2.78
2.50
2.96 6.56
3.59
3.03
3.83 7.27
4.20
4.04
5.65 4.56
3.15
3.17
3.63 5.03
3.59
3.13
3.75 蓝藻密度(10⁶个/L) 1998年8月1998年10月1 999年4月1999年6月 0.370
0.035
0.050
0.067 0.690
0.073
0.097
0.142 0.940
0.094
0.117
0.184 1.04
0.110
0.156
0.271 0.650
0.082
0.122
0.174 0.720
0.094
0.121
0.180 总MC(μg/L) 1998年8月1998年10月1999年6月 0.08
0.150
0.18 0.16
2.10
1.20 -
1.56
0.38 0.12
3.49
0.40 0.35
0.86
1.09 1.44
0.71
1.62 MC-LR(μg/L) 1998年8月1998年10月 -
0.07 -
0.48 -
0.44 -
0.78 -
0.24 -
0.27 注：①总氮、总磷分别采用紫外吸收法和钼蓝法测定；藻密度采用浮游藻类计数框显微镜测定；藻毒素采用HPLC法检测。②“-”为未检出(HPLC法检测藻毒素的最低检测限为0.02μg/L)。

表2藻毒素在源水及管网水中的分布μg/L? 时间 毒素种类 源水 管网水 Y01 Y02 Y03 Y04 Y05 Y06 G01 G02 胞内 胞外 胞内 胞外 胞内 胞外 胞内 胞外 胞内 胞外 胞内 胞外 胞内 胞外 胞内 胞外 1998年8月 RR 0.08 - 0.16 - - - 0.12 - - 0.35 0.24 1.20 - - 0.18 - 1998年10月 LR 0.07 - 0.48 - 0.44 - 0.33 0.45 - 0.24 0.20 0.07 - - - - 　 RR 0.08 - 1.62 - 0.12 - 2.52 0.19 0.57 0.15 0.24 0.20 0.38 - 0.13 0.02 1998年12月 　 - - - - - - - - - - - - - - - - 1999年2月 　 - - - - - 0.18 0.13 0.13 0.10 0.14 0.10 0.14 - 0.12 - 0.07 1999年4月 RR - 0.08 - 0.13 - - 0.16 0.16 - 0.14 - 0.66 - - - 0.13 1999年6月 RR 0.18 - 0.11 1.09 - 0.38 0.12 0.12 0.17 0.92 0.17 1.48 - - - 1.09

3　藻密度、藻毒素与水中氮、磷浓度的关系?

　　从1998年8月—1999年6月对6个源水的藻密度［TA］、蓝藻密度［BA］、总藻毒素浓度［MC］［LR+RR］以及总氮、总磷浓度测定的数据及回归计算结果见表3。
　　由表3可见：

表3　藻密度、藻毒素与氮、 磷浓度的关系? 项目 源水 回归方程 Y₀₁ Y₀₂ Y₀₃ Y₀₄ Y₀₅ Y₀₆ 平均值 ［TA］(10⁶ 个/L) 　1.48 3.00 3.81 4.79 3.38 3.50 ［TA］=1.86+0.684［N］r=0.767，［TA］=2.30+11.8［P］r=0.735 ［BA］(10⁶ 个/L) 0.0959 0.187 0.246 0.294 0.196 0.208 ［BA］=0.120+0.039 3［N］r=0.729，［BA］=0.139+0.753［P］r=0.770 ［MC］(μg/L) 0.0816 0.598 0.353 0.73 0.447 0.778 ［MC］=0.267+0.118［N］r=0.504，［MC］=0.407+1.13［P］r=0.291 ［LR］(μg/L) 0.116 0.080 0.073 0.130 0.040 0.045 ［LR］=0.011 0+0.024 4［N］r=0.729，［LR］=0.017 2+0.532［P］r=0.880 ［N]mg/L) 0.59 2.15 1.77 3.86 3.22 1.25 ［MC］=-0.054 5+2.73［BA］r=0.696 ［P］(mg/L) 0.04 0.07 0.11 0.21 0.07 0.02 [LR］=-0.030 6+0.541［BA］r=0.874 1998年10月单次值　　 ［TA］(106 个/L) 1.33 2.78 3.59 4.21 3.15 3.59 ［TA］=1.96+0.600［N］r=0.604，
［TA］=2.52+7.03［P］r=0.551 ［BA］(106 个/L) 0.0347 0.0726 0.0937 0.110 0.0822 0.0937 ［BA］=0.050 8+0.015 8［N］r=0.627，
［BA］=0.065 7+0.185
［P］r=0.555 ［MC］(μg/L) 0.15 2.10 1.56 3.49 0.86 0.71 ［MC］=-0.454+1.01［N］r=0.846，
［MC］=0.278+14.4［ P］r=0.936 ［LR］(μg/L) 0.07 0.48 0.44 0.78 0.24 0.27 ［LR］ =1.17+0.197［N］r=0.803，
［LR］=0.140+2.88［P］r=0.913 ［N］(mg/L) 0.66 2.66 1.11 3.34 2.18 1.57 ［MC］=-1.05+31.1［BA］r=0.675 ［P］(mg/L) 0.03 0.09 0.11 0.22 0.05 0.1 ［LR］=-0.203+7.19［ BA］r=0.762 注：“［—］”为6次测定的平均值。

　　 ①总藻密度［TA］、蓝藻密度［BA］、总藻毒素［MC ］及藻毒素［LR］与总氮［N］、总磷［P］呈不同程度的正相关关系，而1998年10月单次测定的［TA］、［BA］与［N］、［P］呈较好的正相关关系；
　　 ②［C］与［N］、［MC］与［P］、［LR］与［N］及［LR］与［P］呈显著的正相关关系，相关系数(r)分别为0.846、0.936、0.803及0.913，均大于或接近置信度为95%的r值0.811(f=n-2),这是因为单次测定时，影响藻密度、藻毒素的其他试验条 件(如光照、水温)都相同的缘故。有研究者在室内培养基条件下培养铜绿微囊藻MES-90产毒株及MES-101原毒株时也发现氮、磷浓度与藻密度及总毒素含量呈正相关关系^［2］。?

4　藻毒素产率与水中氮、磷浓度的关系?

　　 藻毒素的产率是指10⁶个蓝藻细胞所产生的藻毒素，表4列出了测定结果。

表4藻毒素产率与氮、磷浓度的关系 ? 表 项目 藻毒素产率(μg/10⁶ 个) Y₀₁ Y₀₂ Y₀₃ Y₀₄ Y₀₅ Y₀₆ 回 归方程 平均值 ［Y_MC］MC/BA 0.851 3.10 1.44 2.50 2.28 3.74 ［Y_MC］=1.87+0.216［N］r=0.246，
［Y_MC］=2.24+0.078 2［P］r=0.104 ［Y_LR］LR/BA 0.121 0.428 0.297 0.442 0.204 0.216 ［Y_LR］=0.143+0.066 4［N］r=0.627，［Y_LR］=0.168+1.35［P］r=0.705 1998年10月单次值 ［YMC］MC/BA 4.32 28.9 16.6 31.7 10.5 7.58 ［Y_MC］=-1.66+9.51［N］r=0.836，
［Y_MC］=6.28+123.8［P］r =0.847 ［YLR］LR/BA 2.02 6.61 4.70 7.09 2.92 2.88 ［Y_LR］=1.16+1.67［N］r=0.790，
［Y_LR］=2.46+22.9［P ］r=0.841

　　表4显示10月份总藻毒素产率为4.32～31.7μg/10⁶个，其中LR毒素产率为2.02～7.09μg/10⁶个，而年平均藻毒素产率则分别为0.851～3.74μg/10⁶个和0.121～0.442μg/10⁶个。各水源的藻毒素产率不同是由氮、磷浓度不同所致。回归计算表明10月份的藻毒素产率与氮、磷浓度呈显著的正相关关系，而全年的平均藻毒素产率也与氮、磷的平均浓度呈一定程度的正相关关系。?

5　常规处理工艺的去除效果

　　 按照地表水环境质量标准(GHZB 1—1999)的规定，6个源水中的总氮、总磷浓度已超过Ⅲ类湖泊水库标准，有的已超过Ⅴ类，在高发期就更为严重。水源水中有一定浓度的藻毒素，但属于WHO考核的LR藻毒素的浓度不高。C、M两水厂采用常规水处理工艺除藻及除藻毒素效率见表5。

表5 常规水处理工艺除藻及除藻毒素效率 表 水厂 时间 藻细胞 藻毒素(胞内) 藻毒素(胞外) 源水(10⁶ 个/L) 管网水(10⁶ 个/L) 去除率(%) 源水(μg/L) 管网水(μg/L) 去除率(%) 源水(μg/L) 管网水(μg/L) 去除率(%) C 1998年8月 4.56 0.14 96.9 - 　 　 0.35 - 100.0 1998年10月 3.15 0.06 98.1 0.57 0.38 33.3 0.29 - 100.0 1999年2月 　 　 　 0.10 - 100 0.14 0.12 14.3 1999年4月 　 　 　 - - 　 0.14 - 100 1999年6月 　 　 　 0.17 - 100 0.92 - 100 　 1998年8月 5.03 0.08 98.4 0.24 0.18 25.0 1.20 - 100 　 1998年10月 3.59 0.02 99.4 0.44 0.13 70.5 - 0.02 - 　 1999年2月 　 　 　 0.10 - 100.0 0.14 0.07 50.0 　 1999年4月 　 　 　 - - 　 0.66 0.13 80.3 　 1999年6月 　 　 　 0.17 - 100.0 1.48 1.09 26.3

　　 由表5可见，藻类去除率均在97%以上，在C水厂管网水中胞内、胞外毒素各检出1次，浓度分别为0.38、0.12μg/L(RR毒素)；在M水厂管网水中检出藻毒素次数较多，除1次胞外毒素达到1.09μg/L外，其余多为0.2μg/L以下，并且也多为RR毒素，可见常规水处理工艺对藻 密度为10⁶个/L数量级的水源水除藻、除藻毒素效果良好。?

6　结论?

　　 ①高浓度氮、磷出现后，高浓度藻密度及藻毒素会相继出现但不同步，中间约有2个月的渐进过程。?
　　②藻毒素存在于藻细胞内，也存在于水中，两者的分配比例尚无规律可循，某市源水中蓝藻毒素主要为RR毒素，只有10月份出现LR (［LR］＜1μg/L)，YR未检出。
　　③藻密度、藻毒素浓度与水中氮、磷浓度呈正相关关系。?
　　④藻毒素的产率也与水中氮、磷浓度呈正相关关系。?
　　⑤在藻密度为10⁶个/L数量级时，常规水处理工艺的除藻率＞97%，并能有效地去除藻毒素，LR藻毒素含量符合WHO基准值。

参考文献：

　　 ［1］WHO.Guidelines for drinking-water quality(2nd ed)［M］.Geneva：［s.n.］.1998.?
　　［2］ 连民，刘颖，俞顺章，等.氮、磷、铁、锌对铜绿微囊藻生长及产毒的影响［J］.上海环境科学，2001，20(4)：166-170.?

　　电　　话：(0574)87870704?
　　收稿日期：2001-08-21