典型微囊藻毒素在土壤-蔬菜系統(tǒng)中的污染特征與毒性研究.pdf

1、微囊藻毒素（microcystins，MCs）是富營養(yǎng)化水體發(fā)生藍藻水華時由銅綠微囊藻、魚腥藻、顫藻等藻類產生的一類具有生物活性的環(huán)狀多肽類生物毒素，具有強致癌、促腫瘤作用，是淡水水體中已發(fā)現(xiàn)的檢出率最高、毒性較大、危害最嚴重的一類藻毒素，一直以來深受關注，因此對MCs在水環(huán)境和水生態(tài)毒理學領域開展了大量研究。另一方面，藍藻水華或微囊藻毒素污染水體通過灌溉進入農田造成土壤污染，特別是治理藍藻水華時，通常將其打撈上岸作為肥料還田利用，致使

2、藍藻細胞內高濃度微囊藻毒素釋放出來嚴重污染土壤，危害農作物生長和農產品質量安全，對人體健康構成威脅。近年來，微囊藻毒素對陸生植物的毒害和累積研究逐步受到關注，已開展了零星研究，然而受分析技術方法的限制，對于實際農田土壤-作物（蔬菜）系統(tǒng)中典型微囊藻毒素的含量水平、分布特征、生理生態(tài)毒性和健康生態(tài)風險的了解還很有限，需要進行深入系統(tǒng)的研究。
　　本文研究建立了能同時測定土壤和蔬菜基質中多種痕量微囊藻毒素（MC-LR、MC-RR和MC

3、-YR）的分析方法；在區(qū)域尺度上采集典型藍藻水華污染地區(qū)農田系統(tǒng)的土壤、蔬菜、灌溉水樣品，對微囊藻毒素在土壤-蔬菜系統(tǒng)中的含量水平、分布特征和健康、生態(tài)風險進行了較為系統(tǒng)的研究；此外還探討了典型微囊藻毒素對蔬菜種子發(fā)芽和幼苗生長的毒性。
　　主要研究內容與結論如下：
　　1、建立了同步提取、同時測定土壤中多種典型微囊藻毒素（MC-LR，MC-RR和MC-YR)的液相色譜-串聯(lián)質譜分析方法。MC-LR，MC-RR和MC-YR的

4、定量限（LOQ）分別為分別為0.25，0.25和0.50μg/kg，回收率分別為72.6％-97.4%，54.9%-62.8%和69.0%-90.7%；相對標準偏差(RSD)為4.3-16.9%。方法的靈敏度和準確度能夠滿足環(huán)境土壤中痕量微囊藻毒素的分析需要。
　　2、建立了不同蔬菜基質（生菜、空心菜、卷心菜、菜心、胡蘿卜、白蘿卜、馬鈴薯、南瓜、黃瓜、茄子）中痕量微囊藻毒素（MC-LR、MC-RR和MC-YR）的固相萃取-液相色譜

5、串聯(lián)質譜分析方法。MC-LR、MC-RR和MC-YR的定量限（LOQ）分別為1.6-10.0μg/kg（dw），6.3-25.0μg/kg（dw）和5.6-25.0μg/kg（dw），方法的回收率為61.3-117.3%，精密度分別為0.2-17.9%（日內）和1.6-18.3%（日間），方法能夠同時、快速、準確地分析多種蔬菜基質中痕量微囊藻毒素殘留。
　　3、使用藍藻水華污染水體進行灌溉的農田土壤和蔬菜中均不同程度檢測出微囊藻毒

6、素。蔬菜中MCs檢出率和含量分別為：①滇池：100%，0.3-154.2 ng/g（dw）；②星云湖：91.1%，ND-140.6ng/g（dw）；③大沙河水庫：97.4%，0.5-381.4ng/g（dw）；農田土壤中MCs含量分別為：①滇池：0.9-12.7ng/g；②星云湖：ND-65.7ng/g；③大沙河水庫：0.8-186.3ng/g。蔬菜和土壤中MCs組成、含量與灌溉水中MCs的組成與含量顯著正相關。
　　4、不同類型

7、蔬菜中，葉菜中MCs含量最高，其次為果實類蔬菜，根莖類蔬菜相對較低。影響蔬菜中微囊藻毒素含量高低的因素包括灌溉量、灌溉方式等。
　　5、食用藍藻水華污染地區(qū)農田出產蔬菜MCs的攝入量為2.23-4.86μg/d，接近（滇池和星云湖）或超過（大沙河水庫）成人每日允許攝入量2.6μg，風險指數為0.86-1.87。因此，食用蔬菜是人類對MCs暴露的重要途徑之一。
　　6、農田土壤中MCs的健康風險和生態(tài)風險較低，均未超過可接受水

8、平。其中產生健康風險的途徑，兒童以口腔暴露為主，其次為皮膚暴露；成人的皮膚暴露量和口腔暴露量大體相當，呼吸暴露量對兒童和成人均可忽略。
　　7、根伸長抑制率、芽伸長抑制率和生物量抑制率與兩種微囊藻毒素（MC-LR和MC-RR）的濃度之間存在良好的劑量-效應關系，MC-LR對白菜種子的毒性大于MC-RR。MC-LR和MC-RR對白菜根伸長的IC50分別為3.32mg·L-1和12.68 mg·L-1，對白菜芽伸長的IC50分別為10

9、.93 mg·L-1和14.51 mg·L-1，對生物量的IC50分別為91.40 mg·L-1和3854.89 mg·L-1。
　　8、不同生理指標對兩種微囊藻毒素MC-LR和MC-RR的敏感順序依次為根伸長＞芽伸長＞生物量＞發(fā)芽率。產毒藍藻提取液對種子發(fā)芽影響高于實驗室用純品微囊藻毒素配制的水溶液，多種微囊藻毒素共存時有可能對種子發(fā)芽與幼苗生長的毒性具有協(xié)同作用。
　　10、MC-LR與重金屬鉻的復合污染實驗表明，在Cr