水源水中微囊藻毒素预处理方法研究进展（医学论文）.doc

水源水中微囊藻毒素预处理方法研究进展近几十年由于富营养化水平的加剧，包括水源水库水在内的淡水水体经常发生蓝藻水华，蓝藻水华可导致水源水中微囊藻毒素(Microcystins, MC)含量升高，而水中MC对人类的健康构成潜在危害MC对人体重要调节酶(蛋白质磷酸酶1和2A)有潜在的抑制 作用〔1〕，被证实可导致人类、家畜和野生动物的死亡许多国家根 据世界卫生组织推荐值〔2〕建立了饮用水中MC・亮氨酸精氨酸(LR) 限制标准，最高允许含量为1 Opg/L我国的“生活饮用水卫生 规范”〔3〕和“城市供水水质标准”〔4〕中都规定MC-LR最高浓 度为1 Opg/LMC的化学性质非常稳定，常规水处理工艺对其去 除率较低因此，在常规处理之前寻求有效去除MC的预处理方法, 对于饮用水的安全保障具有重要意义本文对去除水源水中藻毒素的 预处理方法研究进展作一综述1去除藻毒素的预氧化法1 1预加氯自从20世纪，氯已被用来作为水处理试剂20世纪初，美国就应用氯作消毒剂来代替砂滤预加氯是应用最早和目 前应用最广泛的氧化除藻方法，它常用于水源水的预处理工艺中以杀 死藻类，使藻类及藻毒素易于在后续常规水处理工艺中去除。

Tsuji 等〔5〕的研究证实，MC的去除效果主要决定于水中自由氯含量，观 察了 NaClO对MC-LR和MC-双精氨酸(RR)的去除效果，发现毒素 易被降解且依赖于自由氯的剂量，用浓度为o 7mg/L的自由氯经60min处理后，水中仅有35%的MC被去除，当自由氯浓度增大到 2 8mg/L时接触30min后，MC的去除率达99%另外，MC 的去除效果还依赖于pH值的大小，Nicholson等〔6〕发现，在高pH值条件下，NaClO和Ca(ClO)2的杀毒效果低当pH值升高时,毒素的去除率大大降低，由pH值7时的79%降至pH值10时的0 4%o分析认为是由于氯溶于水中生成次氯酸，在pH值超过5 后开始分解形成次氯酸根离子，pH值超过10后完全离解，而次氯 酸是一种比次氯酸根离子更有效的氧化剂，因而随pH值增大，次氯 酸浓度的降低影响了有效氯的氧化作用氯化提供了一个有效的去除 饮用水中MC的方法，它对MC的去除效果依赖于有效氯的投加量 和足够的余氯但有关氯化去除MC的机制和经氯化后MC的降解 副产物的特征至今尚未清楚1 2预加高镒酸钾自20世纪60年代，欧美等地区开始大规模的将高镒酸盐应用于水处理技术中。

高镒酸钾作为一种强氧化剂 能氧化大量有机化合物,其对有机物分子中多键功能团的破坏能力非 常强，甚至可以分裂苯环在与MC水溶液作用时，它可以破坏MC 分子中3■氨基-9■甲氧基-2,6,8-三甲基-10■苯基癸6-二烯酸 (ADDA)±的不饱和双键，因此，在消除MC毒性方面十分有效有 文献指出C7], lmg/L的高镒酸钾30min内可去除浓度为200Mg /L的溶液中95% MC-LRo对用氯和高镒酸钾作氧化剂(浓度均为2mg/L)氧化MC-LR的实验〔7〕比较显示，2种氧化条件下毒素有相似的衰减曲线但观察到高猛酸钾在去除MC上表现更迅速，且保持恒定的氧化还原电位1 3预加臭氧(03)臭氧的氧化能力极强，氧化还原电位为2 07V,在酸性溶液中仅次于氟1886年法国最早进行臭氧技术 研究，20世纪60年代末臭氧开始用于原水预氧化，主要用途为改 善感官指标、助凝、初步去除或转化污染物等，目前它已被广泛应用 于饮用水处理中臭氧可以通过与有机物双键的迅速氧化反应生成拨 基化合物当臭氧作用于MC时，MC中ADDA的双键被氧化打开 而使其毒性消失早期的研究表明,lmg/L的03对浓度为60ng/L 的MC溶液的去除效果可达到100%。

Rositano J〔8〕等研究发现, 用0 05mg/L的03处理15s后，99%的MC被去除掉03比 C12、H2O2、高猛酸钾等能更有效地去除MC-LR,这与03具有更 高的氧化电位有关研究证实，臭氧是一种去除饮用水中MC的有效 方法虽然关于臭氧分解MC的副产物的危害性方面仍需做进一步的 研究，但臭氧氧化作为一种有效的净水方法，仍然具有很好的应用前 景2粉末活性炭法粉末活性炭(PAC)在水厂最初应用的目的是为了去除水中的 色、嗅、味等〔9〕20世纪70年代以来，随着水源污染的日益严重以及消毒副产物(DEP)的检出，研究人员发现PAC对饮用水源中 的酚类、农药、消毒副产物及其前体物等也有很好的去除效果〔10〕因此，PAC在水处理中得到了普遍的应用，且有逐年递增趋势Hoffmann等〔11〕应用PAC去除藻毒素的实验研究发现，PAC 能去除蓝藻产生的MC, MC的去除效果依赖于PAC的投加量，要 去除掉MC-RR和LR, PAC的投加量高达800mg/L(一般给水处 理中PAC投加范围为5~30mg/L), Falconer等〔12〕的报道也 证实了这一点在对活性炭去除MC-LR的研究中发现，影响活性炭 吸附的主要因素是孔的体积而不是比表面积，对MC-LR吸附最好的是中孔体积(孔径1 2〜2 6nm)的活性炭。

另外，竞争吸附同样影响PAC对MC的去除效果，在对高纯水和原水中MC去除率的比较 中发现，由于原水中有机物对活性炭吸附点的竞争导致了 MC去除效率的下降，天然有机物(NOM)的浓度尤其影响MC的去除大量文 献证实，PAC可成功应用于MC的去除，但在常规的水处理工艺中 其性能会降低，另外MC是否吸附到活性炭上也不明确，它有可能被 活性炭表面的生物膜降解而表现出安全性,也有可能被再次释放到水 体中对健康造成危害3生物预处理法目前采用生物预处理工艺净化受污染原水，主要考察对有机 物、氨氮、藻类、亚硝酸盐氮、浊度、铁、猛等污染物质的去除效能, 而关于生物法去除MC方面的研究报道相对较少吕锡武等〔13〕 以人工配制的含微囊藻水为试验对象，在静态条件下考察生物接触氧 化工艺对MC的去除效率，表明氧化工艺对MC的生物降解远比缺 氧有效，氧化处理24h时3种MC去除率均超过90%,处理72h 后水中已检测不到MC关于生物法去除MC的机制被一致认为是生 物降解作用，有学者〔14〕发现，MC-LR经生物降解后其ADDA 侧链的共辄双键被破坏，从而证明ADDA侧链是生物降解的攻击靶 位,正是由于其结构的变化才导致MC-LR毒性的降低或丧失。

Harada 等〔15〕分离一种菌种(Sphingomonas strain, B-9),它 靠体内的3种水解B(MlrA, MlrUMlrC)来降解MC,首先环状MC在MlrA作用下转变为线型MC, MlrB进一步将其降解为四肽化合物，而水解酶MlrC又将这种化合物水解成更小的缩氨酸和氨基酸,从而使MC的毒性丧失朱光灿等〔16〕采用三阶生物膜反应器预 处理含MC的富营养化湖水，停留时间2h时，藻类的去除率 >；90%,细胞外MC-LR和MC-RR的去除率分别达到86 7% 和81 7%以上，总MC-LR和MC-RR的去除率分别达到71 5%和80 5%以上证明三阶生物膜工艺可作为水厂含MC富营养化 原水高效、安全的生物预处理工艺4结语预氯化的高投加量和较长的接触时间限制了它在去除MC上的应用，而且还需考虑氯化后副产物的潜在危害；而关于高猛酸钾对 MC破坏机制的研究还很少，因此，高镒酸钾预氧化去除MC效果需 进一步研究PAC去除MC不破坏其结构，因此，不需考虑副产物 的生成，去除效果较好，但对截留或吸附后MC的处置应高度重视, 它的应用必须采取安全严密的监控措施，以确保能达到预期的效果。

预加臭氧是一种去除水源水中MC很有效的预处理方法，该方法运行 简单，产生有害副产物的概率小，去除率一般可达到95%以上，是 一种经济上较为合理的净化技术近年来，生物降解有毒蓝藻及其毒 素的研究表明，生物预处理法也是去除水源水中MC的重要途径之 一，该方法安全简便，无须特殊的设备，投资较少，且对MC有较高 的去除率，有望在水源水的预处理中得到广泛的应用参考文献】〔1〕 Kunimitsu K,Yoshizawa S,Matsushima R?et al.Chemistry and toxicology of cyclic hepatapetide toxins,the microcystins from cyanobacteria [ J ]・Microbiol Cult Coll,1994,10:5.〔2〕 WHO.Guidelines for drinking-water quality.Thirdedition, G en eva: W orldHealthOrganization,2004:195.中华人民共和国卫生部卫生法制与监督司•生活饮用水卫生规范[S] .2001:6.〔4〕中华人民共和国建设部•城市供水水质标准[M] •北京: 中国标准出版社，2005: 4.〔5〕 Tsuji K,Watanuki T,Kondo F,et al.Stability of Microcystins from cyanobacteria-iv. Effect of chlorination on decomposition [J]・Toxicon, 1997,35(7): 1033-1041.〔6〕 Niehohon B C,Rositano J Burch M D.Destruction of cyanobacterial peptide hepatotoxius by chlorine and chloramines [J]・Water Research ,1994,28(6):1297-1303・〔7〕 Rositano J?Nicholson B?Picronac P.Destruction of cyanobacterial toxins by ozone [ J ]・ Ozone,Science Techno, 1998,20(3):223-238 ・〔8〕 Rositano J,Newebcombe G,Nicholson B,etal.Ozonation of NOM and algal toxins in four treated waters[J]・Water Research,2001,35( 1):23-32.〔9〕 Gayle N,David C.Influences on the rermoval of tastes and odors by powdered activated carbon [J] .Water Supply:Research and Technology,2002,51(8):463-474.〔10〕 Jose A H S.Benzene romoval by powdered activated carbon in jet flocculation system [J]. Environmental Engineering, 199 乙 10:1011-1018 ・〔11〕 Hoffman J R H. Removal of Microcystis toxins in water purification process [J] .Water SA,1976?2:58-60.〔12〕 Falconer I R,Runnegar M,Bucldey T,et al.Using activated carbon to remove toxicity from drinking water containing cyanobacterial bloom[J]・JAWWA, 1989,81(1): 102-105.〔13〕吕锡武，稻。