微囊藻毒素和隐孢子虫文档格式.docx

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Adda基团是表达MCs毒性的特征基团，它立体结构的变化会使MCs的毒性受到影响，若被异构化或氧化时可严重影响其毒性。

由于MCs中环和交替双键结构的存在，MCs易溶解于水、甲醇和丙酮，不易挥发，在水中非常稳定，可在很宽的pH范围内稳定存在。

而且由于MCs的分子结构中含有竣基、氨基和酞氨基，在不同的pH时，藻毒素有不同的离子化倾向，在中性水体中表现有疏水性，而且在MCs自身结构的极性官能团的作用下，不易被吸附于水体颗粒悬浮物或沉积物中。

干燥的MCs在室温下可完好保存数年。

但是由于MCs分子的Adda基团有p和Y双键，因此也易被化学手段氧化，同时也可以在自然条件下被缓慢的光化学降解和生物降解。

鉴于MCs的种种危害，对其研究也是近年来的一个热点。

己有研究结果表明MCs具有极高的细胞选择性和专一生物活性，主要的靶器官是肝脏。

MCs经饮水进入体内，通过胆汁酸的携带进入肝细胞后，会对丝氨酸和苏氨酸的蛋白磷酸酶醋1（PP1）和蛋白磷酸酶醋2A（PP2A）的活性进行强烈地抑制，并使蛋白激酶和环加氧酶的活性相对地增加，导致细胞内多种蛋白质的过磷酸化，使细胞内蛋白磷酸化/脱磷酸化的平衡被打破，抑制磷酸脱磷酞作用，使蛋白激酶补充的酞基积聚。

这种生化效应还会通过细胞信号系统进一步被放大，继续影响多种酶的活性，造成细胞内一系列生理生化反应发生紊乱，最终使肝细胞骨架损坏或引发肿瘤增生，导致肝脏出血坏死直至个体死亡。

MCs进入肝巨噬细胞后，会诱导产生白细胞介素1和诱导肿瘤坏

死因子，这些因子能诱导产生血小板激活因子并激活环加氧酶，再进一步诱导产生前列腺素、血栓素及肿瘤坏死因子，从而引起肝的损伤和细胞炎症。

另外，MCs还是一种潜在的促肿瘤药剂，可通过影响细胞间隙通讯和信号传导等遗传外过程而诱发肿瘤。

水华暴发时，MCs会造成部分鱼类死亡，并会使鱼类行为及生长异常、部分鱼卵变异。

牲畜直接接触或饮用含有MCs的水会出现腹泻、呕吐、乏力、呼吸急促、厌食、口眼分泌物增多等症状，甚至会出现肝脏肿大、出血或坏死等病理病变，严重时会导致死亡。

人体直接接触含有MCs的水（如游泳、划船等）会引起皮肤眼睛过敏及头痛、眩晕、恶心、呕吐等症状。

少量喝入可引起急性肠胃炎，长期饮用会引发肝癌等疾病甚至死亡。

藻毒素也可以通过食物链富集进入人体，危害健康。

近年来，世界上许多国家和地区都曾发生过因MCs污染而引起人或牲畜中毒的事件。

1991年，英国多名士兵在富营养化的水中训练后出现肝脏酶学指标升高和类似流感的症状。

1996年，131名患者在巴西Caruaru透析中心接受了常规透析治疗，8个月后，其中100名患者出现了急性肝衰竭的症状，最终有76人死亡，其中52人归因于透析所用水受到了MCs的污染。

我国每年原发性肝癌死亡数目高达10余万人之多，江苏海门、启东和扶绥地区是原发肝癌的高发地区，这与当地居民长期饮用含MCs的水不无关系。

流行病学研究调查发现:

原发性肝癌的发病率与饮用水中的MCs含量有正相关关系，MCS己成我国南方肝癌多发的重要诱因之一。

水中存在较普遍、毒性较大藻毒素的是MC-LR,MC-RR和MC-YRCL,R和Y代表的氨基酸基团分别为亮氨酸、精氨酸和色氨酸），均有很强的肝毒性、细胞毒性和致癌作用，是我国南方肝癌高发三大环境影响因素之一，目前己成为国内外研究的热点。

2004年WHO出版的《饮用水卫生准则》中将水中MC-LR安全限值暂定为1ug/L，我国《生活饮用水卫生标准（GB5749-2006》对MC-LR规定的限值也为1ug/L.

1.3隐袍子虫与隐袍子虫病

隐抱子虫属于原生动物亚界（Protoaoa）、顶器门（Apicomplexa）,抱子虫纲（S'

poroaoea）、球虫亚纲（Coccidia）、真球虫目（Eucoccidida）、艾美尔亚目（Eimcriina）,隐抱子虫科（Cryptosporidiidae）,隐抱子虫属（Cryptosporidium）,于1907年首次被Tyzzer在小白鼠组织切片中发现并命名。

隐抱子虫是一种寄生性的原生动物，可寄生于多种动物和人的消化道及呼吸道的上皮细胞表面，引起临床或亚临床症状隐抱子虫的寄主种类繁多，目前从多种脊椎动物，包括哺乳动物、鸟类、爬行类、鱼类等分离的隐抱子虫己有22余种，基因型50多种隐抱子虫具有纲特异性，一般认为鸟纲和哺乳纲之间不互相感染。

迄今为止，至少有5个种的隐抱子虫可感染人类.

隐抱子虫卵囊形态为球形或椭球形，直径约4-6um，成熟卵囊一般由4个裸露的子抱子和残留体组成，子抱子为月牙形，其囊壁分为三层。

隐抱子虫的卵囊有厚壁与薄壁2种:

厚壁卵囊数量较多，约占80%，经粪便排出感染新的宿主，对恶劣环境的抵抗力很强;

其余为另一种薄壁卵囊，可在宿主的肠道内脱囊造成自身感染。

因此即使一次仅摄入少量的卵囊，就可引起感

染。

粪便中的卵囊需加以染色才能辨别。

使用改良抗酸染色法对隐抱子虫卵囊染色可以得到对比性很强的结果:

可观察到卵囊在蓝绿色背景下呈现玫瑰红色，残留体为暗黑色颗粒状。

隐抱子虫的生活史可分为裂体生殖、配子生殖和抱子生殖3个阶段（图1-1所示）。

人和牛及其它易感动物吞食成熟的卵囊后，卵囊在消化液的作用下破裂，释放出的子抱子先进入细胞内部形成纳虫空泡，进行无性繁殖。

子抱子首先发育为滋养体，经3次核分裂后发育为工型裂殖体。

裂殖子释出来后即开始感染其它上皮细胞，并继续发育为II型裂殖体。

II型裂殖体成熟后内部含有4个裂殖子，这些裂殖子从II型裂殖体释放出后将继续发育为雌、雄配子体，从而进入配子生殖阶段。

雌雄配子结合后将形成合子，合子最终继续发育为薄壁和厚壁两种类型的卵囊。

卵囊在宿主体内抱子化进入抱子生殖阶段。

薄壁抱子的子抱子释放出后再次侵入宿主的肠上皮细胞，使宿主自身体内重复感染。

厚壁卵囊是传播本病的病原体，随宿主粪便排出体外，少数可随痰液排出，进入环境中感染新的宿主。

整个生活史约需5一11d完成。

隐抱子虫病呈全球性流行，六大洲74个国家有报道，至少300个地区发现了隐抱子虫病流行现象，但在不同国家或地区的不同免疫人群中隐抱子虫病的流行情况不同。

本病在寄生虫所导致的人体腹泻中占首位，主要侵害婴幼儿和免疫缺陷者，全世界每年约有5000万5岁以下儿童感染。

腹泻是本病的典型症状。

Lee等在2000-2009年间对首尔地区6座自来水厂的源水进行了调查，结果在22.5%的样品中发现了隐抱子虫，浓度分布在每10L水0-22个卵囊范围内，算术平均数为每10L水0.65个卵囊。

1993美国的威斯康星州大密尔沃基市爆发了大规模的隐抱子虫病，约有40.3万人染病，造成的总损失达9620万美元[56]。

1986年，世界卫生组织（WHO）将人的隐抱子虫病列为爱滋病的怀疑指标之一，2006年又将其列入“被忽视疾病计划”名单。

自从我国于1987年在南京市区首次发现了隐抱子虫病例开始，很多地区随之进行了隐抱子虫感染情况的调研，山东、湖南安徽、内蒙古、福建等省市均有病例报导。

总体来看，我国14个省、直辖市、自治区腹泻儿童的隐抱子虫平均感染率为2.14%，各地感染率约为0.9%。

田利光在我国中部安徽农村一项调查表明，当地生活饮用水隐抱子虫卵囊的阳性率为30.43%，地表水的阳性率为55.56%，池塘水的隐抱子虫卵囊检出率高于河水，直接饮用受到隐抱子虫卵囊污染的桶装水可能是当地隐抱子虫感染的主要途径之一。

湖南省的调查结果表明雨季时隐抱子虫病的高发病较高，在门诊腹泻患者中感染率为3.84%;

成都市的一项调查中5个水厂源水中均检出隐抱子虫卵囊，含量为每lOL水中2一22个;

青海省牧民中感染率高达4.63%,云南省部分地区学龄前儿童和中小学生的感染率分别为8.51%和6.25%，这可能与某些少数民族接触牲畜及饮用生水的习惯有关。

隐抱子虫病又是艾滋病的常见并发症，调查表明HIV阳性人群中合并隐抱子虫感染率显著高于普通人群，具有统计学意义（P<

0.001）。

因此，隐抱子虫感染是一个不容忽视的公共卫生问题。

1.4藻毒素和隐袍子虫卵囊的控制技术

4.1物理方法对微囊藻毒素和隐袍子虫卵囊的去除效果

目前国内外去除MCs的物理方法大多应用吸收、吸附和过滤等手段，研究较多的是活性炭、氧化硅、碳纳米管、粘土矿物和膜滤等方法。

活性炭可以有效地去除水中MCs。

活性炭吸附的机理主要包括物理扩散、静电吸附和降解作用，吸附效果特性与其材质和孔径密切相关。

Pendleton的比较研究结果表明使用木基活性炭可以得到比椰壳活性炭更好的处理效果。

粉末活性炭（PAC）和颗粒活性炭（GAC）对MCs均有良好的去除效果，GAC的效果要好于PAC。

有研究表明使用GAC至少需要接触15min才可取得较好的吸附效果。

活性炭上还可负载其他药剂或微生物，以提高降解能力，但目前生物膜活性炭对于MCs的去除作用与机理也尚待作进一步研究。

赵亮等研究了氧化硅对微囊藻毒素MC-LR和MC-LA的等温吸附行为和机理。

结果表明氧化硅有着良好的吸附效果，两种藻毒素的吸附率随氧化硅投量增加而上升。

发现氧化硅对于分子质量较低的MC-LA具有明显的吸附倾向性，且表面上分布的“自由振动”化学基团在吸附过程中也表现出了相当重要的功能。

石英砂对MCs分子的截留效果不理想，Lambert等的研究结果表明经砂石一煤的双层滤料过滤后再经过明矾混凝沉淀，水样中的MCs去除率可达50%-60%。

Morris等。

将滤料改换为高岭土后，藻毒素的去除率可提高至81%，但考虑原料、设备、资金等因素，工艺的可行性并不高。

闰海等研究了高岭土、海泡石、皂土等粘土矿物和碳纳米管对水体中MCs的吸附去除，结果表明以上矿物对MCs有一定的吸附能力，碳纳米管对MCs的吸附能力较强，吸附量比粘土矿物高4倍左右。

膜技术可以去除水中绝大部分污染物。

法国、美国己经开始在1万m3/d以上的水厂中使用膜技术的处理工艺。

有报道表明:

超滤、纳滤和反渗透等工艺对MCs有良好的去除效果，其去除率可分别达到98%,99.6%和100%。

但赵勇等的试验结果表明超滤对藻毒素的去除率并不高。

谢良杰等均寄活性炭与超滤联用，对MCs获得的良好的去除效果，而且可以有效缓解膜污染。

水处理中，通常将隐抱子虫与贾第虫合称为“两虫”。

与贾第鞭毛虫抱囊相比，隐抱子虫卵囊更微小、且具有更低的致病剂量和更强的消毒剂抗性。

一般来讲，若水中隐抱子虫卵囊被去除，同时贾第鞭毛虫抱囊也会被完全去除。

习惯上隐抱子虫卵囊和贾第鞭毛虫抱囊的去除率以对数形式来表示，对数去除率为1log即表示相应的去除率为90%。

由于隐抱子虫卵囊类似于其他低密度胶体颗粒，所以传统饮用水处理技术中的混凝、过滤工艺对于隐抱子虫卵囊也有一定的去除效果。

Lee等的调查结果表明，水处理工艺中的物理方法对隐抱子虫卵囊的去除率为2.0-2.3log。

Betancourt等对美国一些大中型水处理厂的运行情况进行整理，结果发现，预处理、搅拌混合、絮凝、沉淀、澄清和过滤等工艺对于隐抱子虫卵囊可分别达到17.9%,61.2%,70.6%,65.2%,24.4%和84.6%的去除率。

浊度是影响隐抱子虫卵囊去除效果的一个重要因素。

我国主要使用快速滤池，因此要使滤前浊度尽量降低，以保证隐抱子虫卵囊的去除效果。

影响常规水处理工艺对小隐抱子虫卵囊去除效果的主要因素有原水水质、混凝剂种类与投加量、过滤介质、过滤速度等。

隐抱子虫卵囊表面带有负电荷，其去除机理与去除水中的带负电荷胶体类似。

LeChevallie:

等对北美66个水厂的水样进行了检测，结果表明沉淀和过滤对卵囊的去除率平均为2.38log，27%的滤后水样品中检出小隐抱子虫卵囊，但大部分己经失活。

Swertfege:

等通过模型试验考察了多种单、双层滤料滤层对小隐抱子虫卵囊的去除效果，结果表明:

煤一一砂双层滤料的去除效果较石英砂滤料要相对较好。

Dugan等的试验结果表明:

小隐抱子虫卵囊的去除率随滤速的增加而下降，煤一一砂双层滤料滤池对小隐抱子虫卵囊的去除率比单层砂滤料滤池平均高1.0log。

当混凝效果达到最佳时沉淀池和滤池对小隐抱子虫卵囊的平均去除率可分别达1.3log和3.7log。

Ongerth以Tolt河水为原水，人为投加小隐抱子虫卵囊391-3293个/L，通过模型试验研究了无烟煤、石英砂、石榴石组成的滤池直接过滤对小隐抱子虫卵囊的去除效果，该研究结果表明直接过滤中凝聚剂的种类与投量对小隐抱子虫卵囊的去除效果起着非常关键的作用，当浊度为0.33-0.56NTU，投加硫酸铝10mg/L，以12m/h速度过滤，小隐抱子虫卵囊平均去除率为2.7log-3.5log。

Jacangelo采用4个厂家的微滤膜和3个厂家的超滤膜进行了去除小隐抱子虫卵囊的模型试验研究，在滤后水中均未检出小隐抱子虫卵囊，他还认为去除过程中发生了三种现象:

物理筛选或吸附、滤饼形成和滤饼过滤。

每一阶段对去除率的贡献受水质、运行时间和膜自身特性的影响。

1.4.2消毒工艺对微囊藻毒素的去除效果

在消毒工艺中，可利用一些化学药剂和光化学氧化方法的强氧化性对MCs进行处理。

研究表明，水体中的MCs可被臭氧（03）、液氯（C12）、次氯酸钠（NaC10）、高锰酸钾（KMn04},紫外光（UV）,UV/Ti02光催化等方法破坏而脱毒。

使用O3消除MCs操作便捷、效果较好。

由于O3可以迅速扩散，并穿透通过微生物细胞膜，O3分子能迅速作用于MCs中的不饱和键并将其氧化降解而彻底脱毒。

对于MCs初始浓度2.2mg/L的水样，通入。

O3min使消毒剂浓度达到0.3mg/L,99%的MCs即可被去除率。

投加O32mg/L即可去除原水中80%的MCs，若将O3投量提高至8mg/L,MCs的去除率可高达90%。

利用O3氧化水中的藻毒素还不会引起藻类细胞的裂解。

Hoge:

等认为O3对MCs的去除效果与藻细胞密度、消毒剂浓度、反应时间和温度有关，水中残留O3需至少保持至0.05mg/L才能将MCs完全破坏。

沈强等发现经过O3处理后，微囊藻干粉的毒性急剧降低。

以150mg03/g干藻的剂量反应15min后，利用生物测试法己无法检出水样中MCs的毒性。

缪恒锋等研究证明投加0310min,MC-LR和MC-RR的去除率可分别达到82.25%和74.28%,且去除率受溶液中TOC的影响。

但要注意的是O3作为预氧化剂虽然可获得良好的处理效果，但由于其半衰期在200C下仅为20min，用于后消毒时不能保证管网的持续消毒效果。

利用氯系消毒剂去除MCs的研究在国内外进行的较多，但对MCs去除效果的研究结果也各不相同，视情况而定。

近期的研究成果显示应用某些氯消毒剂去除MCs在一定条件下可以达到较好的效果。

Brenton等的试验发现投加1mg/L的C12或Ca（C10）2与水样中的MCs反应30min后，MC-LR和节球藻毒素的去除率均可达95%。

漂白水（NaC10）在剂量较大时有一定的效果，使用5mg/LNaC10溶液可以去除70%-80%，但脱毒不彻底且易给环境带来污染。

乔俊莲等的实验结果表明NaC10可导致大量MCs从藻细胞中释放，需要20mg/L的投量才能得到较好的控制效果。

尽管氯系消毒剂对MCs的去除有一定效果，但值得注意的是水华的水体中也会存在黄腐酸（FA）和腐殖酸（HA）等丰富的有机质，它们也是众多卤代烃或卤乙酸的前驱物，从而导致氯消毒后的水中会含有氯仿、氯乙酸等有害物质，给人们的饮水安全造成威胁。

在投氯前应设法降低水中有机物的含量。

Rodriguez等进行了C12处理格里芬湖富营养化水样的试验，强调为避免水中三卤甲烷超标，对加氯量要严格控制。

Lam等在实验室研究了KMnO4降解MC-LR的效果，发现KMnO4在去除MC-LR的同时会使蓝藻细胞裂解而导致水体中胞外MCs浓度的增加。

Chen的研究表明KMnO4对MC-RR的降解速度很快，在10-300C温度范围内其二级反应速率在0.154-0.225L/mg/min之间。

Rodriguez的试验表明11.25mg/L的投量足以将一般情况下原水中的MCs处理达标，但同时指出投量需谨慎的控制，以防细胞破裂而释放出更多的MCs。

化学氧化剂中，H202不能去除MCs反而会使藻细胞破裂，而使溶解于水中的MCs浓度上升。

但UV和H2O2氧化去除MC-LR具有协同作用，UV/H202氧化体系能有效地降解MC-LR，该反应符合改进的一级动力学模型。

Tsuji提出253.7nm波长的紫外光可以有效地破坏MCs的稳定结构，且降解产物无毒。

常晶的研究结果表明，UV,O3,UV-O3三种工艺对去离子水中初始浓度为10g/L的MC-LR的去除率均达到90%以上;

UV和UV-O3工艺效果较好，去除率可达85%和90%，而O3在反应后期效果不佳，去除率约为70%左右。

O3浓度越高，MC-LR去除效果越好，溶解性有机碳（DOC）的存在会显著抑制各工艺对MC-LR的去除效果。

陈晓国认为利用光降解技术去除饮水中的MCs宜选用300-400nm波长范围内的紫外光源，这样既可以提高处理效率，又可以降低能耗。

陈伟等的研究结果表明UV-C对环境水体中低含量的MCs具有很强的去除能力，降解过程符合准一级动力学模型，光照强度是影响降解的重要因素，其次是温度和pH值，水中的腐殖质对光降解过程具有抑制作用。

目前，C102作为的一种新型的消毒剂和水处理剂得到了越来越广泛的应用，己受到普遍认可。

但对于C102处理MCs方面的研究还比较少，Kull等对CIO2氧化较高浓度MC-LR的反应动力学、反应特性、产物毒性以及有机物对去除效果的影响进行了研究，确定反应过程为二级反应，产物为MC-LR的二经基取代物。

1.4.3消毒工艺对隐袍子虫卵囊的去除效果

消毒工艺是给水处理工艺的基本单元，也是水厂中对病原体进行控制的主要方法。

隐抱子虫卵囊对氯系消毒剂的具有极强的抵抗能力，传统的的氯消毒（液氯、氯胺、次氯酸钠和次氯酸钙等）无法对源水中的隐抱子虫卵囊进行有效地控制，研究表明，UV,O3和C1o2等消毒剂或消毒手段可以对隐抱子虫卵囊起到有效的杀灭作用。

紫外线消毒主要是利用波长在254nm附近的紫外线的能量，对微生物进行辐射来进行消毒灭菌，紫外线的光能被病原微生物内的核酸吸收，造成基因损伤或改变（如断裂、形成胸腺嘧啶二聚体等），在不产生副产物的情况下将微生物杀死。

King等发现太阳光中的紫外线UV-B对与自来水中的小隐抱子虫卵囊具有快速的杀灭作用1h，杀灭率可达90%。

Clancy等发现低强度的中压紫外光对C.Parvum卵囊有着更好的杀灭效果。

UV照射强度为3mJ/cm2时，中压和低压紫外光对隐抱子虫卵囊的灭活率分别为3.4log和3.0logoGoff等的研究结果表明，在40mJ/cma的中压紫外线照射7d后，卵囊的含量下降了3.4-4.0log。

美国环保署（USEnvironmentalProtectionAgencyUSEPA）建议根据水中隐抱子虫卵囊的浓度和水质情况，UV照射强度应在9一11mJ/cm2范围内为宜，以确保隐抱子虫卵囊的灭活率不低于2log。

脉冲紫外光由于具有能量利用率高、杀灭速度快的优点近年来作为水处理中的新工艺受到广泛关注。

Lee等研究了脉冲紫外光对小隐抱子虫卵囊的灭活效果，结果表明使用波长为200900nm的脉冲紫外光对石英烧瓶中的小隐抱子虫卵囊照射60s，卵囊的活性和感染性分别下降4.9log和6log。

臭氧（03）具有氧化性强、使用方便、使用后不产生残留等优点，在水消毒领域己经获得了广泛应用，国内外也有很多关于O3对隐抱子虫卵囊的灭活效果的研究报导。

Facile等发现在较低pH下，O3杀灭隐抱子卵囊所需投量更少，时间更短。

Ran等的研究结果表明。

O3可以有效地灭活隐抱子虫卵囊，一般情况下在3mg/L的投量下接触7min可以达到令人满意的处理效果。

同时也证实酸性条件下的灭活效果好于碱性条件，而且浊度和有机质的存在会使杀灭率降低。

Pereira等进行的一项C12,O3和C102对小隐抱子虫卵囊杀灭效果的比较试验结果表明，对于2*104个/mL浓度的卵囊，C12投量为2mg/L反应120min，其灭活率只有49.04%，而O3在0.24mg/L的投量下即可达到100%的杀灭率。

在Pereira等的试验中，投加5mg/L的C102接触90min后，小隐抱子虫卵囊的灭活率可达到90%。

Ruffell等人使用C102灭活小隐抱子虫卵囊，结果表明温度对杀灭率提高有很大影响，温度越高，杀灭效果越好。

当反应温度从40C升至300C时，杀灭99%的卵囊所需的浓时值从880（mg.min）/L降至40（mg.min）/L。

此外也有报导表明，将水煮沸1min即可杀死水中全部隐抱子虫卵囊。