水华与赤潮

筒胞藻毒素 Cylindrospermopsin
肝脏
Cylindrospermopsis
( Sivonen and Jones, 1999)
水华与赤潮– 微囊藻毒素
(6)
D-Glu
COOH
(7) Mdha
CH3 N O
(5) Adda
OCH3
NH
H3C O O CH2
NH
(1) D-Ala
O
NH CH3 CH3 O NH O
2．物理化学措施 这类方法包括用化学药剂杀藻和凝聚沉 降等。使用杀藻剂可杀死藻类。藻类被杀 死后，死藻应及时捞出，或者再投加适当 的化学药品，将藻类腐烂分解释放出的磷 酸盐沉降。对那些溶解性营养物质如正磷 酸盐等，采用往水体中投加化学物质使其 生成沉淀而沉降。脱氮的物理化学方法有 氨汽提法、沸石法和折点加氯法等。
藻类学 Phycology
专题1： 水华与赤潮
主讲人： 陈辉蓉
计划中的专题
• 水华与赤潮 • 藻类与污水处理 • 藻类固沙技术 • 藻类与生物能源 • 藻类中的生物活性物质 • 藻类基因工程
水华与赤潮
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什么是水华与赤潮？ 水华赤潮有关的藻类 危害性主要在哪些方面？ 产生的原因？ 现有的治理手段
微囊藻毒素的慢性危害
上世纪70年代，中国进行了第一次死因回顾调查。复旦大学公共卫 生学院前院长俞顺章教授及其同事注意到，某些饮用沟塘水的地区肝 癌死亡率比其他饮用深井水或自来水的地区高出10倍以上。之后，他 与中国科学院水生生物所何家苑研究员等人合作，从沟塘水中分离出 微囊藻毒素，并怀疑微囊藻毒素是肝癌的诱因之一。
中国淡水水华爆发状况
（陈能汪等 2010）
深圳的水华
（2011.10.宝安料坑蓝藻水华）
深圳的水华
（2011.10.丰泽湖隐藻和甲藻水华）
水华与赤潮-相关藻类
形成水华的藻类：包括蓝藻，绿藻，硅藻， 甲藻，隐藻等，产生危害的主要为蓝藻水 华
螺旋藻
Spirulina
束丝藻
Aphanizomenon
微囊藻毒素的急性毒性
• 巴西透析事件：
1996年2月，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，在出现急性肝衰竭的100名患者 中，共有76人死亡，其中52人被归因于透析水中的微囊藻 毒素。
• 巴西透析事件是一个特殊案例，也是惟一一起被确认的由
微囊藻毒素污染引起的致命中毒事件。一般情况下，微囊 藻毒素进入人体的途径主要是通过饮用水和水产品，少部 分通过水上娱乐活动或口服受到污染的蓝藻类保健品。
无官方指导值，建议指导值 3.0 µg L-1 无官方指导值，澳大利亚建议指导值 3.0 µg g-1
（Svreck and Smith 2004, Xie 2007）
赤 潮 （red tide）
2010年8月大梅沙 我国赤潮的高发区为：渤海湾、大连湾、长江口、福建沿海、广东和香港海域。
海洋赤潮藻类
• 血红哈卡藻 Akashiwo sanguinea 甲藻门裸
甲藻科。不产毒但能引起鱼类死亡。
深圳海域的赤潮藻种类
• 夜光藻 （Noctiluca scintillans）甲藻，我
国分布最广的赤潮种类。
深圳海域的赤潮藻种类
• 中肋骨条藻 （Skeletonema costatum）硅
藻
深圳海域的赤潮藻种类
2．物理化学措施 这类方法包括用化学药剂杀藻和凝聚沉 降等。使用杀藻剂可杀死藻类。藻类被杀 死后，死藻应及时捞出，或者再投加适当 的化学药品，将藻类腐烂分解释放出的磷 酸盐沉降。对那些溶解性营养物质如正磷 酸盐等，采用往水体中投加化学物质使其 生成沉淀而沉降。脱氮的物理化学方法有 氨汽提法、沸石法和折点加氯法等。
控制外源营养物质的输入
1。控制氮、磷对湖泊的继续输入。可采取实施洗涤 剂禁磷；实施截污工程或引排污染源；强化水域 的综合整治；根据水环境中氮磷容量，实施总量 控制。 2。制定和完善水环境方面的法律法规。政府部门应 严格加强管理，对那些效益不好且污染严重的企 业坚决予以关闭，对新建项目严格把关。 3。发展生态农业，有效控制农业的污染。在农业区 大力推广农业新技术，改进施肥方式，合理种植 农作物，推广新型复合肥等措施控制化肥的使用 量。
俞顺章等人进行的实验表明，在小鼠中转入乙肝病毒X基因，再引 入黄曲霉素和微囊藻毒素，在这三个因素的复合作用下，约有一半的 小鼠发生了肝癌。他们随后开展的、长达10年以上的人群对照研究也 得出结论，沟塘水中以微囊藻毒素为代表的藻类毒素可能是部分东南 沿海地区肝癌高发的危险因素之一。
Yu, S.-Z. 1989. Drinking water and primary liver cancer. In: Primary Liver Cancer, Z.Y. Tang, M.C. Wu and S.S. Xia, Ed. China Academic Publishers, New York, NY. p. 30-37
水华与赤潮-概念
• 水华（water bloom）是淡水中的一种自然生态现象。绝
大多数的水华是仅由藻类引起的，如蓝藻（也称为蓝细 菌）、绿藻、硅藻等；也有部分的水华现象是由浮游动 物——腰鞭毛虫引起的。“水华”发生时，水一般呈蓝色 或绿色。 • 赤潮（red tide）是海洋中某些微小（2-20微米）的浮游 藻类(主要是赤潮藻) 、原生动物或更小的细菌，在满足一 定的条件下爆发性繁殖或突然性聚集，引起水体变色的一 种自然生态现象．因赤潮生物种类和数量的不同，海水可 呈现红、黄、绿等不同颜色。
鱼腥藻毒素-a Anatoxin-a
石房蛤毒素Saxitoxin (PSPs) 节球藻毒素Nodularin 微囊藻毒素Microcystin
神经
神经 肝脏 肝脏
Anabaena
Anabaena, Cylindrospermopsis Nodularia Microcystis, Anabaena Nostoc,Planktothrix
+ + + +
+ + ? -
念珠藻科 念珠藻科 念珠藻科 念珠藻科
念珠藻科 胶须藻科 颤藻科 颤藻科 色球藻科
念珠藻目
色球藻目
（adapted from Oliver and Ganf 2000）
水华与赤潮 – 水华蓝藻毒素
毒素
鱼腥藻毒素Anatoxinktothrix
以上毒素的一个共同点是：它们不是由贝类自身产生， 而是其它海洋微生物在贝类中积存形成。
水华与赤潮的危害
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恶化水体 降低水体的透明度 消耗水体的溶解氧 向水体中释放有毒物质
水华赤潮发生机理
• 富营养化是水华与赤潮发生的物质基础和首要条件
富营养化 （eutrophication）在人类活动的影响下，氮、 磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引 起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水 质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。
毒素危险评价和含量标准-蓝藻毒素
毒素 组织或国家 最大可接受浓度
微囊藻毒素 Microcystin
世界卫生组织（WHO） 1.0 µg L-1
澳大利亚 加拿大 新西兰 中国 美国俄勒冈州 1.3 µg L-1 1.5 µg L-1 1.0 µg L-1 1.0 µg L-1 1.0 µg g-1
鱼腥藻毒素-a Anatoxin-a 石房蛤毒素Saxitoxin
赤潮的科学治理
1.物理方法 回收法 2.化学方法 ①化学药品杀除法 ②有机除藻剂治理法 3.生物方法
物理方法
回收法.用配备有吸水泵、离心分离机、凝聚槽、 混合槽等装置的赤潮回收专用船进行赤潮生物回收. 其方法是用吸水泵将赤潮生物大量聚集的海水抽吸 到船上,加凝聚剂,加压过滤或离心分离.或者抽取富含 赤潮生物的海水,加入相当量的磁铁矿(FeO),进行搅 拌,通过电磁过滤,吸取吸附在磁铁矿上的赤潮生物,经 离心分离,一次可除去80%的赤潮生物.日本曾进行过 几次大规模的海上试验,效果良好.
3．生物措施 (1)种植沉水植被。沉水植被可以吸收固定水体的氮、磷等营 养物质，同时可以澄清水质，并且还能为其它水生生物提 供多样化的环境，提高水体中的生物多样性，维持水体的 生态平衡。 (2)实施生物操控。一是减少水体N、P富集量，二是增强捕 食蓝藻的强度。因此可以向水体中放养食鱼性鱼类，通过 摄食降低以浮游动物为食的小型鱼类的生物量，小型鱼类 的生物量的降低引起浮游动物生物量的上升，再通过浮游 动物的摄食降低水体中浮游藻类、细菌、有机物的量。 (3)生态修复。主要采取人工湿地的方法。在合适的地域上水 处理系统可去除营养元素和降解有机物，处理后的水再回 用于农业和流入湖泊水体。湿地植物能大量吸收氮、磷等 营养盐；土壤可以吸附磷，从而减缓了水体富营养化的进 程。
CH3 NH
NH
CH3 CH3
COOH O
L-Leu
L-Arg
D-MeAsp
(4)
NH H2N NH2
(3)
(2)
• • • •
环状结构，具稳定性 由肽合成酶复合体合成 通过胆汁酸转运体进入肝细胞 抑制蛋白磷酸酶活性， 使多种蛋白过磷酸化
微囊藻毒素LR （microcystin LR)
微囊藻毒素对各级生物的危害
• 链状亚历山大藻 （Alexandrium catenella）甲
藻，可产生麻痹性贝毒 （PSP）。
水华与赤潮– 赤潮毒素
赤潮毒素被统称为贝毒，赤潮对人体健 康的影响主要是毒素通过食物链的传递而 作用，导致人体的中毒甚至死亡。
赤潮毒素（贝毒）
麻痹性贝毒（PSP）（ 海洋藻类形成，存在于软体贝类 中） 腹泻性贝毒（DSP）（症状较轻微） 神经性贝毒（NSP）（ 主要由短裸甲藻产生 ） 西加鱼毒（Ciguatera）（藻类分泌，鱼体内氧化作用转化） 健忘症的毒素（ASP）（由一种神经毒性氨基酸软骨藻酸引起）