微囊藻毒素在水食物网中生物转归趋势的研究现状及意义

索朗巴珍

微囊藻毒素在水食物网中生物转归趋势的研究现状及意义

索朗巴珍

（西藏警官高等专科学校，西藏 拉萨 850000）

水体富营养化带来的蓝藻水华在世界范围内频频发生，而中国的主要淡水湖泊，如巢湖、太湖、滇池等藻类污染非常严重，其中淡水藻类铜绿微囊藻产生次级代谢产物——微囊藻毒素（MCs），它是一种肝毒素和肿瘤促进剂，它对水体环境和人类健康的危害已然成为全球最大的环境问题之一。虽然MCs在不同生态系统的众多水生消费者中已有定量测定，但它是否在水生食物网中普遍发生MCs生物放大或生物稀释的作用仍然存在争议。而国内外的研究更侧重MCs对水生生物的毒作用机制，研究MCs在水食物网的生物转归作用的文献很少。根据研究发现，MCs在食物链中的传递机制，恰恰跟MCs对人类消费者存在的风险密切相关。

微囊藻毒素；水食物网；生物放大；生物稀释

1 研究背景和意义

水质的安全与卫生是人类健康最基本的保障，继20世纪人们控制了霍乱、伤寒等水传传染病后，饮用水中的藻类污染正成为21世纪主要的公共卫生问题。

近年来，由于来自生活、工业和农业的污染日趋严重，使水体富营养化加剧，从而导致藻类水华在世界范围内频繁发生。蓝藻污染不仅会恶化水质，其中一些有毒蓝藻衰老死亡后，释放出的藻类毒素对淡水体的污染成为全球性的环境问题。其中危害最大、分布范围最广、污染最严重的是由铜绿微囊藻、水华鱼腥藻和颤藻等蓝藻产生的微囊藻毒素（microcystins，MCs）。

早在1878年，FRANCIS在南澳大利亚Alexadrina湖发现并首先报道了泡沫节球藻（Nodularia Spumigena）会对动物产生毒害作用[1]，但人们对藻类分子结构的认识还不满40年。1959年BISHOP首次分离出藻类毒素后，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10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]。中国的东湖、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MCs检出率高达60%～87%，源水中MCs浓度从130 ng/mL～2 μg/mL不等，经加氯处理后的浓度为0.09 μg/L～0.6 μg/L不等[4]。

因此，MCs污染对人类健康的潜在危害引起人们的普遍关注。中国从2007-07-01起，实施了新的饮用水标准（GB 5749—2006），将MCs含量限制为1 μg/L，该标准的实施对水源水的质量提出了更高的要求。

MCs主要是由淡水藻类铜绿微囊藻（Microcystis aeruginosa）产生的一类单环七肽化合物。这类肝毒性物质能强烈抑制蛋白磷酸酶（PP-1和PP-2A）的活性，从而导致机体的肝损伤，同时它还是一种肿瘤促进剂。由于MCs的强毒性和高稳定性，使MCs污染问题得到广泛关注，目前发现的MCs异构体有80多种，其中，MC-LR是众多异构体中存在最普遍、含量较多、毒性较大一种。

最近有研究提示，MCs及其毒性会在各个营养级上转移（即从微囊藻属到无脊椎动物再到有脊椎食肉动物），这对淡水和海洋生态系统的影响更广泛。水生牧食链如图1所示。水生腐食链如图2所示。

图1 水生牧食链

图2 水生腐食链

人类作为食物链的顶端，微囊藻毒素在水体食物网中的生物转归作用，对其健康的影响至关重要。尽管MCs已经在各种水生生态系统中的不同消费者中被广泛测量，并知道MCs可能对人类存在潜在的健康威胁，但是，MCs的生物放大或生物稀释作用是否在水生食物网中是一个显著的过程，这个问题仍然存在着很大的争议。

2 研究现状

MCs在水生消费者体内蓄积及它在水食物网中的生物转归对人体健康的影响，引起了人们的关注。但是，中国的相关研究相对较少。

2.1 国外的相关研究现状

VICTORRIA R和ISABEL M等人的研究表明，在被有毒蓝藻细菌污染的池塘中，小龙虾体内蓄积的游离的MCs的量比在鲤鱼体内更高，并强调只有定期监控，才能避免通过消费这些水生生物给人类健康带来的风险。

如预期的那样，鱼和软体动物是研究最多的消费者，因为它们代表了许多人类所消费的水生物种（IBELINGS and CHORUS，2007年）。令人惊讶的是，尽管大量文献讨论了蓝藻和浮游动物之间的相互作用，但只有少数研究提供了MCs在浮游动物每生物质的浓度和含蓝藻饮食中的MCs浓度。虽然大部分的现有文献中提到了野外条件下收集的不同的种群和营养水平的浮游动物中的MCs负荷，却只有一个研究（Thostrup and Christoffersen，1999年）收集了在实验室条件下大型蚤类的相关数据。此外，尽管轮虫和桡足类是淡水中重要的食草动物，但是没有发现关于它们的相关实验研究。而且，很少有研究十足类、鸟类和海龟的文献，但是，这些高营养级的消费者是与人类消费潜在的风险密切相关。

2.2 国内的相关研究现状

目前，中国的太湖、巢湖等淡水湖泊受到了严重的富营养化污染，对安徽巢湖中处于食物链不同营养水平的鱼体肌肉组织藻毒素含量进行检测发现，位于食物链上游的食肉性和杂食性鱼体内藻毒素显著高于位于食物链下游的以浮游植物为食或草食性的鱼体内藻毒素含量。

2009年李旭刚、周刚和周军等人，在太湖微囊藻毒素对罗非鱼体内累积及生物降解的研究中，发现罗非鱼体内肝脏组织中微囊藻毒素的蓄积量显著高于肌肉组织，同时，经过10～20 d自然生物降解后藻毒素含量可降低至安全摄入量之下。有部分国内文献中提到，处于水生生态系统食物链较高等级的鱼类，由于微囊藻毒素的生物富集作用，其体内的MCs含量高于环境水中的含量。

3 总结

国内外的研究更侧重MCs对水生生物的毒作用机制，而研究MCs在水食物网的生物转归作用的文献很少，另外，MCs在不同生态系统的众多水生消费者中已有定量测定，但它是否在水生食物网中普遍发生MCs生物放大或生物稀释的作用仍然存在争议，至今也没有有力数据作为证明。

笔者认为不同水生生物的食性和生理条件都存在较大的差异，且不同生物对MCs的生物降解能力也会存在较大差异，这些都是MCs发生生物放大或生物稀释作用的影响因素。我们应该加强定期的水质监测和生物监测，对不同的水生生物采取不同的防范措施。另外，对于藻类污染严重的湖泊和水域，可以通过增大水中生物多样性来降低水中藻类毒素的浓度。

［1］何家菀.有毒铜绿微囊藻对鱼和蚤的毒性［J］.水生生物学报，1997，9（1）：49.

［2］施玮，朱惠刚.微囊藻毒素毒理学研究进展［J］.上海环境科学，2000，19（2）：82-85.

［3］ZHANG D，XIE P，LIU Y，et al.Transfer，distribution and bioaccumulation of microcystins in the aquatic food web in Lake Taihu，China，with potential risks to human health［J］.The Science of the Total Environment，2009，407（7）：2191-2199.

［4］BAS W I，KARL E H.Cyanobacterial toxins：a qualitative meta-analysis of concentrations，dosage and effects in freshwater，estuarine and marine biota［J］.Cyanobacterial Toxins，2008（32）：675-732.

X173

A

10.15913/j.cnki.kjycx.2019.15.026

2095－6835（2019）15－0070－02

索朗巴珍（1990—），女，藏族，学士，助教，研究方向为法化学。

〔编辑：严丽琴〕