一、身边潜伏的微型杀手

三国时代,诸葛亮率军南征,蜀国兵士从一条发绿的河中取水饮用而中毒身亡。此事甚至被引入世界卫生组织1999年出版的《水中的蓝藻毒素》一书。如果此传说真实,大概是人类历史上最早关于蓝藻毒素对人产生毒害作用的记载了。

当然有更为确凿的蓝藻毒素为害证据,试举几例:

1、巴西透析水中毒死亡事件

1996年2月,巴西Caruaru透析中心有131名患者开展常规透析治疗。时隔8个月,100余名患者出现急性和亚急性肝毒性的症状与体征,其中76人死亡,有52人被归因于肾透析水中的微囊藻毒素。中科院水生所研究员谢平博士的专著《水生动物体内的微囊藻毒素及其对人类健康的潜在威胁》介绍,这些透析水来自一个发生了蓝藻水华的水库。微囊藻毒素通过静脉直接进入血液,比饮用水通过消化道吸收危害更大:一个成年人每天饮水量一般为2L左右,而透析用水高达120L。

这是一个特殊案例,也是唯一一起被认定由微囊藻毒素污染引起的致命中毒事件。之所以说特殊,是因为蓝藻毒素进入人体的主要途径是饮用水和水产品,只有极少部分是通过水上娱乐活动或口服受污染的蓝藻类保健品。但恰恰就是这个特殊案例,引起了世界范围内生物学家和公共卫生专家的极大关注。蓝藻毒素同样还可造成野生动物、家畜、家禽中毒死亡。

2、云南恐怖龙潭

2007年中央十套《走近科学》报道了发生云南高原湖泊“勐梭龙潭”的故事。据当地佤族人流传,龙潭里的鱼受神灵保护,绝不能吃,从前有人就因吃了龙潭的一条鱼而中毒身亡。中科院水生所蓝藻专家宋立荣研究员经鉴定发现,龙潭的鱼体内确实富集微囊藻毒素。

在自然或实验条件下,活体鱼类等水生脊椎动物体内累积的微囊藻毒素远高于巴西透析事件中毒死亡患者肝脏和血液中的微囊藻毒素含量,足以说明人类比水生动物对微囊藻毒素脆弱得多。原因有二:微囊藻毒素能够导致血管损伤,而鱼类的血压比哺乳动物的低;鱼类更多地暴露于微囊藻毒素的环境之中,也许因此在进化过程中获得了更强的抗性。但需要知道,即使鱼体内微囊藻毒素含量较高,仅仅吃上一条大概也不会像佤族人传说的那样中毒身亡。

3、2007年太湖蓝藻污染事件

相信不少人还记得这次当时震惊中外的的热门事件。2007年5、6月间,江苏太湖大面积爆发严重蓝藻水华,造成无锡全城自来水污染引发生活用水荒和饮用水荒各大小商超桶装水瓶装水被惊慌失措的人们抢购一空。水源地附近的水体污染和富营养化引爆了蓝藻水华(此次即以微囊藻为始作俑者),水质恶化,厌氧分解过程中不仅产生大量NH3、硫醇、硫醚和硫化氢等异味物质,同时伴随微囊藻毒素和其他水溶解性肝毒素、神经毒素等毒素的出现。

4、蓝藻毒素与人类健康

蓝藻毒素引起人类肠胃炎的最早报道见于1931年,美国Ohio河的一个支流发生了蓝藻水华,水华随后流入干流,随着其向下游的移动,在沿河城镇种引发一系列的疾病。在津巴布韦Harare市,生活在从一个特定的水库供水的某一区域的儿童每年都发生肠胃炎,开始找不到感染源,后来发现肠胃炎爆发时间刚好与该水的微囊藻水华分解同步,而该城市使用其它供水的儿童则未出现肠胃炎。

在中国,早在上世纪70年代,复旦大学公共卫生学院前院长俞顺章教授团队发现,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,并在80年代初与中科院水生所何家苑研究员合作,从沟塘水中分离出微囊藻毒素;随长达10年以上的人群对照研究显示,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;团队在江苏的跟踪研究发现,饮用沟塘水的小学生肝功能指标不正常的比例明显高于饮用深井水或自来水的对照组,证实微囊藻毒素至少会引起肝损伤。水生所谢平团队2005年的研究还发现,某淡水湖泊中水生无脊椎动物的性腺和卵中累积有大量微囊藻毒素,提示这种毒素对动物和人类的生殖也可能产生影响

5、蓝藻毒素与水产品安全

淡水水产品在西方国家水产品总量中所占比例很低,他们关注的多是蓝藻毒素通过食物链对陆生动物如鸟类的影响;而我国淡水水产品在水产品总量中的比例高达40%~50%。水生所研究员宋立荣博士团队2007年在《Water Research》论文显示,华东地区一个淡水湖泊中蓝藻水华发生季节,绝大多数水样中溶解态微囊藻毒素含量均数倍于世界卫生组织推荐的限量(每升1微克),同时该水域生产的鲫鱼、秀丽白虾、日本沼虾、秀环棱螺等水产动物体内也遭受严重微囊藻毒素污染。谢平博士团队发表的系列论文也显示,7至9月蓝藻水华暴发期间,三分之二水样中的微囊藻毒素含量超过安全限量;食用三角帆蚌等蚌类及其他一些水生动物摄入的微囊藻毒素可轻易达到甚至远远超过世界卫生组织建议的每日容许摄入量。

二、揭开蓝藻毒素的神秘面纱

通过上面介绍不难发现,蓝藻毒素离我们之近,以及对人类环境和健康已有和潜在的威胁。

1、什么是蓝藻毒素?

蓝藻是古老的、呈革兰氏阴性的原核生物,并不会寄生于人类或动物引起疾病,其危害人类健康的主要方式就是产生一系列毒性很强的天然毒素。蓝藻毒素,顾名思义就是蓝藻产生的这些天然毒素。蓝藻毒素和异味物质(异味和导致异味的挥发性化合物,包括嗅觉异味物质和味觉异味物质)都属于蓝藻的次生代谢产物,也是藻源次生代谢产物中对水环境影响最大的两类物质。

在全球范围内的淡水环境中,分布最广泛、最常见的蓝藻毒素是具有生物活性的化合物——微囊藻毒素,它主要由淡水藻类铜绿微囊藻产生。七肽单环结构和间隔的双键,使它具有相当的稳定性。当水体严重富营养化,产毒蓝藻往往大量暴发,微囊藻毒素就会随之产生并释放到水体之中。有统计表明80%的蓝藻水华都可以检测到微囊藻毒素。

此外,其他可产生水华的蓝藻如固氮种类的鱼腥藻、束丝藻、拟柱胞藻、胶刺藻和节球藻以及非固氮种类的颤藻和鞘丝藻等爆发时,也会产生各种蓝藻毒素。

2、蓝藻毒素的泛滥

我国天然湖泊和水库众多,上世纪90年代以来蓝藻水华爆发面积、强度和藻毒素含量整体上大幅增加,带来一系列环境和生物安全问题。其中云南滇池、江苏太湖、安徽巢湖蓝藻水华污染最为严重,江西鄱阳湖、武汉东湖、上海淀山湖等几个潜水湖泊和水库也相继发生过不同成都蓝藻水华并检测到蓝藻毒素存在。在长江、黄河、松花江中下游的一些河流中也有发生。整体上,中国南北不少省市各种水体中都有不同程度蓝藻毒素污染,其中以沟塘水、河水和水库水最为严重。

随着蓝藻水华发生频率增加,蓝藻毒素随之泛滥,水体中毒素含量的升高,使得鱼虾等水产品中毒素水平也随之变高。而我国淡水水产品在水产品总量中的比例高达40%~50%,说蓝藻毒素对水产品食用安全性的影响关系到我国人民健康丝毫不夸张

3、蓝藻毒素的毒性效应

全世界范围内水华藻类中59%为有毒蓝藻,其中被确认能产生毒素的蓝藻有46种,产生多种不同的蓝藻毒素,并具有十分广泛的毒性效应。

肝毒性。肝脏是蓝藻毒素的主要靶器官,鱼、鼠等动物实验结果表明急性中毒后可出现出肝脏肿大、淤血、肝体比重增加、肝脏细胞被破坏、肝脏出血坏死。家畜及野生动物饮用了含藻毒素的水后,会出现腹泻、乏力、厌食、呕吐、嗜睡、口眼分泌物增多等症状,甚至死亡。作为肝毒素,可成为肝癌的强烈促癌剂。对于人类,人们在洗澡、游泳及其他水上休闲和运动时,皮肤接触含蓝藻毒素水体可引起敏感部位(如眼睛)和皮肤过敏;少量喝入可引起急性肠胃炎;长期饮用则可能引发肝癌。在江苏海门等地区,原发性肝癌的发病率曾经很高,经调查发现就与微囊藻毒素的长期慢性暴露有关:饮用含有微囊藻毒素的池塘水使人们死于肝癌的概率增加。

肾毒性。肾脏是蓝藻毒素另一个重要的靶器官。大鼠实验结果表明,由于毒素会在肾中产生蓄积,所以可能产生的肾毒性更大。造成血中尿素和肌酸水平升高,白蛋白含量下降,随后尿中出现血红素、蛋白、胆红素(即尿血、尿蛋白),肾脏乳酸脱氢酶及谷草转氨酶下降。

神经毒性。蓝藻神经毒素具致死性,但并不像蓝藻肝毒素那样遍布全球。神经毒素致死事件在北美有过报道,在我国基本还没有蓝藻神经毒素的危害报道。

生殖毒性。水生所研究员谢平博士2005年发表的一项研究表明,淡水湖泊中水生无脊椎动物的性腺和卵中积累大量蓝藻毒素。有研究发现泥鳅胚胎的死亡率和发育畸形率与蓝藻毒素存在剂量-反应关系,大鼠实验则发现蓝藻毒素能通过胎盘屏障进入胎鼠体内,影响胚胎的形成和发育,导致胎鼠畸形发育或脏器发育不良及损伤,且染毒剂量越高,畸胎发生率也越高。此外,还有研究发现蓝藻毒素会对绿眼虫的生长繁殖产生较强的抑制作用,使其甚至无法生存。这些足以提醒人们关注和重视蓝藻毒素对包括人类在内的哺乳动物生殖的影响。

心脏毒性。蓝藻毒素可以引发心脏病变,造成心肌功能受损,影响正常心率和血压,进而引发循环系统的紊乱和循环系统能力的不足。

免疫系统毒性和致癌。小鼠实验结果表明低剂量微囊藻毒素就能导致小鼠免疫抑制,诱导内源性肿瘤促进剂——肿瘤坏死因子α的合成与释放。蓝藻毒素还通过破坏细胞蛋白磷酸化平衡,导致细胞生理生化代谢紊乱,通过细胞信号系统改变多种酶活性,继而影响与细胞生长有关的基因表达,促进肿瘤的形成。

三、蓝藻毒素狙击战

蓝藻毒素这类生物毒素,比很多有机污染物更难消除。因为水体富营养化问题不解决,蓝藻水华就会产生,就会源源释放蓝藻毒素。人们一方面需要继续努力控制蓝藻水华,另一方面则需要不断应对来自微囊藻毒素的挑战。因为蓝藻毒素虽微小,却表现出超乎寻常的生物活性。不论常规的自来水处理工艺,还是将水煮沸,都难以有效去除微囊藻毒素。研究显示,即使在300摄氏度高温下微囊藻毒素仍然可以保留一部分活性

1、我们已经做了什么?

在国内多位专家加强对应用水和水产品中微囊藻毒素含量监测与安全评估的呼吁下,新的中国生活饮用水卫生标准(GB 5749-2006)中,微囊藻毒素被列入检测指标,并将饮用水中微囊藻毒素含量限制在1μg/L,这与世界卫生组织的标准限值完全相同。由中科院水生所起草的《水中微囊藻毒素的测定》也已经实施十年,宋立荣研究组开发出的酶联免疫试剂盒等检测技术和产品,也在国内得到应用。

但是,在新版《生活饮用水卫生标准》中,微囊藻毒素属于非常规检测指标,不能强制执行,因为“水质非常规指标选择由当地县级以上供水行政主管部门和卫生行政部门协商确定”。国内许多大型水厂已经具备利用酶联免疫法快速筛查微囊藻毒素的条件,许多地方的疾控中心业也已配备液相-质谱联用仪等仪器,可以精确测定微囊藻毒素含量,但国内很多地区暂时还缺乏检测微囊藻毒素所需的技术和费用。

2、我们还能做什么?

复旦大学公共卫生学院俞顺章教授说,对生活在可能受到微囊藻毒素威胁地区的家庭而言,使用活性炭是一个可行选择,因为活性炭可以去除饮用水中95%以上的微囊藻毒素。针对不少地区水产品中存在的微囊藻毒素,首先需要搞清楚不同水域不同水产品的微囊藻毒素含量,并评估其健康风险,再采取相应措施。

中科院水生所研究员宋立荣认为,在水华暴发的季节,水质管理部门应当加大微囊藻毒素监测的频率。但公众也不必因此对水华产生恐慌:第一,水华暴发也可能由一些不产毒的藻类引起;第二,即使水源中的微囊藻毒素浓度较高,还可采取后续水处理等措施,保证自来水中的微囊藻毒素含量合乎新版国家标准;第三,对那些微囊藻毒素含量较高的水产品,也是在长期大量食用的情况下才可能引起潜在的健康隐患。

中科院水生所研究员谢平则建议,除了饮用水中的微囊藻毒素,还应该针对主要水产品建立起一套监测和评估体系,研究在水体富营养的情况下,水产品有哪些种类或者有哪些季节是不安全的,然后将真实信息告诉公众。

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:欧阳海龙

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