鄱阳湖部分湖区微囊藻毒素和有机污染物检测与分析*

刘艳红,林 芬,吴清锋,邱 伟,李舒梅

(赣南医学院 预防医学系,江西 赣州 341000)

鄱阳湖部分湖区微囊藻毒素和有机污染物检测与分析*

刘艳红,林 芬,吴清锋,邱 伟,李舒梅

(赣南医学院 预防医学系,江西 赣州 341000)

目的：探讨鄱阳湖水质现状及影响水质的可能因素，为保护鄱阳湖水质提供基础数据。方法：应用LC-MS/MS法、纳氏试剂光度法，N-(1萘基)-乙二胺光度法和酚二磺酸光度法分别对囊藻毒素(MC-LR，MC-RR和MC-YR)、氨氮(NH3-N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)、硝酸盐氮(NO3--N)和化学需氧量(CODMn)进行检测，并对检测结果进行分析。结果：未检测到三种微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)；氨氮变化范围为0.285～1.420 mg·L-1，均值为0.785 mg·L-1；亚硝酸氮变化范围为0.08～0.078 mg·L-1，均值为0.034 mg·L-1；硝酸盐氮的变化范围0.025～0.120 mg·L-1，均值为0.060 mg·L-1，化学需氧量(CODMn)变化范围为1.84～4.48 mg·L-1，均值为2.95 mg·L-1；参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)水质介于Ⅱ类～Ⅳ类。结论：鄱阳湖的水环境质量总体情况尚可，但仍存在着一定的有机物污染。为了更好地保护鄱阳湖的自然资源，应加强对鄱阳湖湖区水质进行长期系统监测，以保证其水质符合标准。

鄱阳湖；微囊藻毒素；含氮污染物

鄱阳湖是中国第一大淡水湖，位于江西省北部，长江中下游的南岸，它汇纳流域内赣江、抚河、信江、饶河、修河五大河(简称“五河”)来水，由湖口注入长江，具有过水性、吞吐型、季节性的典型特征。五河流域的周边分布着江西省的主要城镇和工业企业，工业废水和城镇生活污水的排放正日益增加，周边农业生产中的农药化肥和家禽养殖等面源污染也不断上升，大量的氮和磷等污染物排入五河，最终汇入鄱阳湖，致使鄱阳湖水质逐渐恶化[1-2]，鄱阳湖的“一湖清水”正面临着严重的挑战。本文对鄱阳湖部分湖区水质进行了检测和分析，探讨其可能的影响因素，为保护鄱阳湖水质提供依据。

1 材料与方法

1.1 采样点的设置 选取鄱阳湖流域九江市境内的湖口和南昌市区作为水样采集地，采样点分别设置为采样断面的湖心(Y1)、湖心分别到岸边的中点(Y2、Y3)。

1.2 水样采集 于2014年12月和2015年4月到达采样点采取水样。用2 L有机玻璃采水器采集表层水样，避开漂浮于水面上的物质。采样时，先用水样润洗采样器2～3遍后再采样，用浓硝酸将水样pH值调至2以下，分装于消毒过的聚乙烯瓶中4 ℃密封保存。同时记录采样的时间、地点、天气、水温及pH等信息，并填写采样记录单。

1.3 检测项目与检测方法 主要检测项目有微囊藻毒素(MC-LR，MC-RR和MC-YR)、氨氮(NH3-N)、亚硝酸盐氮(NO2--N)、硝酸盐氮(NO3--N)和化学需氧量(CODMn)。检测方法分别为LC-MS/MS法[3]、纳氏试剂光度法、N-(1萘基)-乙二胺光度法、酚二磺酸光度法和高锰酸盐指数法。

1.4 评价方法 参照地表水水质评价指标《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)(摘录高锰酸盐指数和氨氮部分，见表1)分析采样水质属于几类水质；应用SPSS 14.0统计软件包对检测结果进行分析。

表1 地表水环境质量标准基本项目标准限值/mg·L-1

2 结 果

2.1 微囊藻毒素检测结果 2014年12月和2015年4月在湖口和南昌采集的12个水样应用LC-MS/MS法进行了检测，三种微囊藻毒(MC-LR，MC-RR和MC-YR)多反应检测色谱图见图1～图3，结果见表2。由表2可见，本次在两地不同时间采集的水样中均未测出微囊藻毒素LR，YR和RR。

图1 微囊藻毒素-RR MRM色谱图

图2 微囊藻毒素-YR MRM色谱图

图3 微囊藻毒素-LR MRM色谱图

表2 不同时间鄱阳湖部分水域水样中微囊藻毒素检出情况

注：ND代表未检出。

2.2 氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮的检测结果 本次研究检测的12个水样中，氨氮的变化范围为0.285～1.420 mg·L-1，均值为0.785 mg·L-1；亚硝酸氮的变化范围为0.08～0.078 mg·L-1，均值为0.034 mg·L-1；硝酸盐氮的变化范围0.025～0.120 mg·L-1，均值为0.060 mg·L-1(见表3)。

表3 不同时间南昌和湖口水样中“三氮”检测结果/mg·L-1

同一地点不同时间氨氮和硝酸盐氮检测均值都是2014年12月份高于2015年4月份；而亚硝酸盐氮的检测均值均为2015年4月份高于2014年12月份；以氨氮检测均值对比地表水水质评价指标《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)(摘录高锰酸盐指数和氨氮部分，见表1)可知两地在2014年12月份和2015年4月份水质介于Ⅱ类～Ⅳ类，其中湖口2015年4月份水质为Ⅱ类，南昌2015年4月份和湖口2014年12月份水质为Ⅲ类，南昌2014年12月份水质为Ⅳ类。

2.3 CODMn检测结果 在检测的12个水样中，CODMn的变化范围为1.84～4.48 mg·L-1，均值为2.95 mg·L-1，最高值为南昌2015年4月份Y3水样，最低值为湖口2014年12月份Y3水样。同一采样时间段(2014年12月份或者2015年4月份)CODMn检测均值南昌高于湖口；不同采样地点(南昌或湖口)CODMn检测均值都是2015年4月份高于2014年12月份。以两地的CODMn检测均值对比地表水水质评价指标《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)(摘录高锰酸盐指数和氨氮部分，见表1)可知两地在2014年12月份和2015年4月份水质均为Ⅱ类水标准(见表4)。

表4 不同时间南昌和湖口水样中CODMn检测结果

3 讨 论

3.1 微囊藻毒素 微囊藻毒素(Microcystins，MCs)是由水体中蓝绿藻(如铜绿微囊藻、鱼腥藻等)产生的一类生物污染物，目前已发现80余种结构极为相似的异构体，分布最广的为MC-LR、MC-RR和MC-YR，也是毒性最大的三种微囊藻毒素[4]。蓝藻毒素是一种潜在致癌剂，对人体和动物的健康安全造成较大的威胁[5-6]。随着鄱阳湖周边经济的快速发展，鄱阳湖的水质变得越来越差，富营养化趋势越来越突出。鄱阳湖水域早在20世纪90年代初就已经面临富营养化的危险，全湖有半年的时间处于富营养化状态[7-8]。MC-LR在我国《生活饮用水卫生标准》(GB 5749-2006) 和《地表水环境质量标准》(GB 3838-2002)中的标准限值都为1 μg·L-1。

本次对鄱阳湖两地不同时间的采样均未检测到微囊藻毒素，在《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)范围内。分析可能原因与采样期间水体中浓度比较低有关。已有研究表明，在枯水期鄱阳湖及周边湖泊的藻类均存在着较高的水华风险，并在部分蓝藻水华较为严重区域已经检测到微囊藻毒素(溶解性微囊藻毒素浓度为1.60 μg·L-1，不同异构体所占蓝藻毒素总量的百分比分别为：MC-RR占92.6%，MC-LR占5.2%，MC-YR占0.8%，其它类型异构体占1.4%)，对湖区周边县市饮用水的安全带来风险[9]，而湖泊富营养化由诸多物理因素(温度和光照)、化学因素(氮、磷、有机质、钙、铁和二氧化碳等)和生物量共同作用的结果，其中营养盐一般被认为是最重要的因素[10-11]。在2014年12月份采样期间，水温相对夏秋季节低，光照不足，不利于蓝藻生长。有研究表明，在藻类中，蓝藻的最佳生长温度较高，铜绿微囊藻的最佳生长温度在25 ℃以上，故夏秋季节的高温天气容易引发以微囊藻为优势种的湖泊蓝藻水华[12]；而2015年4月，尽管气温已经开始逐渐升高，光照强度开始增加，但自然雨水开始增多，使采样点水量充足，水中可能存在的微囊藻毒素受到一定的稀释作用，致使未能检测出。虽然本次研究各水样均未检测出微囊藻毒素，但尚不能肯定鄱阳湖未受到微囊藻毒素污染，建议对鄱阳湖水质进行长期系统微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)的监测，掌握微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)的污染现况，为鄱阳湖水质的污染控制和人民群众身心健康的保护提供科学的依据。

3.2 氨氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮和CODMn“三氮”(氨氮、亚硝酸盐氮和硝酸盐氮)是反映水体中含氮有机物污染和水体自净的综合指标。本次检测结果显示不同地点不同时间“三氮”检测浓度不尽相同(见表3)，这主要的原因可能由于污染源排污量、水体自净和采样点距离污染源的远近不同所至。CODMn是反映水体污染重要指标，戴国飞等研究显示，鄱阳湖湖区平均CODMn为2.76 mg·L-1，变化范围为2.05～4.71 mg·L-1[9]，相对于本次对南昌和湖口两地的CODMn检测值(均值为2.95 mg·L-1，变化范围1.84～4.48 mg·L-1)变化不大。就氨氮检测均值(见表3)和CODMn检测均值(见表4)来看，同一采样时间南昌略高于湖口，南昌是江西省五大城市(南昌、九江、抚州、景德镇、鹰潭)中人口最多、经济发展最快的城市， 其工业的快速发展和人口的不断增加，生活污水和工业废水正呈现逐年增加的态势，而城市的污水处理能力有限，污水大量进入湖体，故造成氨氮和CODMn浓度要高于湖口。同一地点不同时间氨氮检测均值2014年12月份高于2015年4月份(见表3)，其可能原因主要为鄱阳湖流域每年4月份雨水开始增多，致使水流速度加快，湖体水位上升，水量增加，从而使水中氨氮的浓度下降，而12月水位偏低，径流较小(径流主要靠地下水补给)，使得湖泊的底泥不断上涌，释放营养盐进入水体，导致氨氮变大、水质变差。邹新等研究表明氨氮浓度年均值与水量相关性均呈负相关，即随着水量增大，浓度年均值下降[13]。同一地点不同时间的CODMn检测均值2015年4月份高于2014年12月份(见表4)，其原因考虑到主要受降雨量的影响，4月份雨水开始增多，随着降雨的增加，地表径流将携带大量的污染物通过地表的漫流和河网汇流进入湖泊，从而使湖泊水体中的污染物浓度增加。顾平等研究与本次结果相似，丰水期均值略高于枯水期，随湖体水位的增高CODMn总体呈现先增大后减小的趋势[14]。

3.3 结语

3.3.1 本次研究未检测到微囊藻毒素，但尚不能确定鄱阳湖未受到微囊藻毒素污染，建议对鄱阳湖水质中微囊藻毒素(MC-LR、MC-RR、MC-YR)进行长期系统地全湖区监测。

3.3.2 本次研究检测的主要污染物浓度范围分别为：氨氮的变化范围为0.285～1.420 mg·L-1，均值为0.785 mg·L-1；亚硝酸氮的变化范围为0.08～0.078 mg·L-1，均值为0.034 mg·L-1；硝酸盐氮的变化范围0.025～0.120 mg·L-1，均值为0.060 mg·L-1，化学需氧量(CODMn)的变化范围为1.84～4.48 mg·L-1，均值为2.95 mg·L-1；参照《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)水质为介于Ⅱ类～Ⅳ类，水质质量尚可，但存在一定的有机物污染。

尽管近年来对鄱阳湖水质进行了大力治理，取得了一定的成效，但仍然存在着水质污染并恶化的风险。故尚需对鄱阳湖的生态水环境加强监测、控制鄱阳湖湖区的水土流失，保护湖区的生态环境。

致谢: 感谢赣南医学院预防医学系实验室老师对本课题的大力支持与帮助；感谢赣南医学院预防医学系2010级学生毛静、黄志强、程文炜、詹晓民、艾丁华、余正洲和刘伟7同学在课题水样采集和实验室检测中的辛勤付出。

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Detection and Analysis of Microcystins and Organic Pollutants in Poyang Lake

LIUYan-hong,LINFen,WUQing-feng,QIUWei,LIShu-mei

(Dept.ofPreventiveMedicineofGannanMedicalUniversity,Ganzhou,Jiangxi341000)

Objective: To assess the water quality in Poyang Lake, explore the possible factors affecting water quality, and provide basic information for water resources protection. Methods: HPLC-MS /MS, Nessler's Reagent Spectrophotometry, N-(1-naphthyl)-ethylenediamine Spectrophotometry and Phenol Disulfonic Acid Spectrophotometry were used to detect the levels of three microcystins (MC-LR,MC-RR,MC-YR), ammonia nitrogen (NH3-N), nitrite nitrogen (NO2-N), nitrate nitrogen (NO3-N) and chemical oxygen demand (CODMn) respectively. Data were analyzed by SPSS 14.0. Results: The mean levels of NH3-N, NO2-N, NO3-N, and CODMn were 0.785 mg·L-1, 0.034 mg·L-1, 0.060 mg·L-1and 2.95 mg·L-1with fluctuation ranges from 0.285 to 1.420 mg·L-1, 0.08 to 0.078 mg·L-1,0.025 to 0.120 mg·L-1and 1.84～4.48 mg·L-1respectively. Whereas MC-LR,MC-RR,MC-YR were not found in this study because of their low level in the water. According to the Surface Water Environment Quality Standard (GB3838-2002), the water quality of Poyang Lake was classified between level Ⅱ to Ⅳ. Conclusions: The overall situation of water quality of Poyang Lake is well, but some organic pollutants should be paid more attention; measures should be taken to monitor these pollutants in the long term.

Poyang Lake; Microcystins; Nitrogen pollutant

江西省教育厅科技项目(NO:GJJ11209)；江西省教育厅科技项目，赣教技字【2006】254号；赣州市科技局课题，赣市科发【2005】20号，赣市财教字【2005】33号

李舒梅，女，教授，硕士生导师。研究方向：环境流行病学、慢性病流行病学。E-mail:gnyxylsm@163.com

R123.1

A

1001-5779(2016)06-0868-04

10.3969/j.issn.1001-5779.2016.06.009

2016-10-13)(责任编辑：敖慧斌)