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淡水水体因富营养化而爆发水华,是一个世界性的问题,其中蓝绿藻水华占有最为重要的地位。除了高纬度地区,蓝绿藻水华在各种地理位置的淡水水体中均有发生。蓝绿藻水华的暴发,不仅全面影响淡水水体本身的生态系统,弱化湿地的生态功能,其产生的微囊藻毒索还可通过水和水产品进入食物链,对湿地的生态系统形成一定影响,同时对人类健康产生潜在威胁。另外,水华产生的大量蓝藻在其死亡腐败阶段,在一些微生物的作用下,还产生各类异味物质。异味物质的产生,导致以产生异味物质水体为水源的生活饮用水品质下降,水处理费用大幅上升,同时,水体的旅游和美学价值也受到很大的影响,对生活和生产依赖这些水体的人群产生很大的负面影响,甚至有可能形成社会问题。水体中异臭异味的研究和控制,已成为我国水资源和水环境保护的一项重要课题。综上所述,蓝绿藻水华不仅是科学界研究的热点问题,同时也是社会关注度较高的问题。
目前对微囊藻毒素毒性的研究,大多集中在其产生的机制和机理、环境行为、生态效应以及进入机体后的致毒机制等方面,而对于微囊藻毒素的物理化学性质,尤其是物理化学性质与其毒性及毒理之间的关系的研究却相对较少。本文选取了两种最主要的微囊藻毒素MC-RR和MC-LR作为研究对象,系统地研究了其在不同的pH值下的正辛醇-水分布系数和在包括人在内的哺乳动物、禽类和鱼类在内的8种不同动物血浆中的结合率,并对这两种微囊藻毒素的这两个物理化学性质的差异与其毒性差异之间的关系进行了探讨。与蓝藻水华相关的异臭异味物质主要由蓝绿藻在大量聚集的情况下与微生物共同作用产生的,多数是在厌氧条件下产生的,其成分复杂,彼此之间结构和性质徊异,用化学的方法同时测定目前还存在很大的困难。本文利用吹扫捕集与气相色谱-质谱联用(T&P-GC/MS),研制了包括硫醚类、吡嗪类及β-胡萝卜素衍生物在内的三大类共八种异臭异味物质同时定量检测的方法。
本文在微囊藻毒素的物理化学性质和蓝藻水华相关的异臭异味物质检测方法这两个方面的主要研究结论如下:
1、MC-LR和-RR的log Dow值在pH6~12之间基本稳定,但MC-RR的logDow值在pH2~6时随pH上升而急剧下降,从1.59(pH=2)下降到-0.67(pH=6),MC-RR的log Dow值在pH1~4时在-1.2~-1.54之间波动。
2、MC-RR和MC-LR之间Dow值pH依赖性的差异提示微囊藻毒素向水中分配的趋势可能取决于其电离能力和离子种类。
3、本研究证实了de Maggd等的推测:(COOH)2(NH2+)比(COO-)(NH2+)更具疏水性。不同电离形态的微囊藻毒素疏水性按以下顺序排列:(COOH)2(NH2+)>>(COOH)2(NH2+)2>(COO-)(NH2+)>(COO-)(NH2+)2>(COO-)2(NH2+)2=(COO-)2(NH2+)。
4、八种动物血浆蛋白对MC-RR的结合率在14.5%(鲢)和97.3%(兔)之间,而对MC-LR的结合率在40.3%(鲢)和88.7%(兔)之间。
5、血浆蛋白结合率在不同的动物和两种微囊藻毒素之间均有显著性差异,血浆蛋白结合率按鱼类,禽类和哺乳动物的顺序按升序排列,在鱼类中MC-RR的血浆蛋白结合率高于MC-LR。
6、八种天然水体中常见的异臭物质在优化后的条件下可被自动吹扫捕集-气相色谱/质谱联用法高灵敏度高准确地同时定量测定。