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(yíng)養(yǎng)化水體發(fā)生藍(lán)藻水華時(shí)由銅綠微囊藻、魚腥藻、顫藻等藻類產(chǎn)生的一類具有生物活性的環(huán)狀多肽類生物毒素，具有強(qiáng)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(yán)重的一類藻毒素，一直以來深受關(guān)注，因此對(duì)MCs在水環(huán)境和水生態(tài)毒理學(xué)領(lǐng)域開展了大量研究。另一方面，藍(lán)藻水華或微囊藻毒素污染水體通過灌溉進(jìn)入農(nóng)田造成土壤污染，特別是治理藍(lán)藻水華時(shí)，通常將其打撈上岸作為肥料還田利用，致使

2、藍(lán)藻細(xì)胞內(nèi)高濃度微囊藻毒素釋放出來嚴(yán)重污染土壤，危害農(nóng)作物生長(zhǎng)和農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全，對(duì)人體健康構(gòu)成威脅。近年來，微囊藻毒素對(duì)陸生植物的毒害和累積研究逐步受到關(guān)注，已開展了零星研究，然而受分析技術(shù)方法的限制，對(duì)于實(shí)際農(nóng)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(fēng)險(xiǎn)的了解還很有限，需要進(jìn)行深入系統(tǒng)的研究。
　　本文研究建立了能同時(shí)測(cè)定土壤和蔬菜基質(zhì)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(lán)藻水華污染地區(qū)農(nóng)田系統(tǒng)的土壤、蔬菜、灌溉水樣品，對(duì)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(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了較為系統(tǒng)的研究；此外還探討了典型微囊藻毒素對(duì)蔬菜種子發(fā)芽和幼苗生長(zhǎng)的毒性。
　　主要研究?jī)?nèi)容與結(jié)論如下：
　　1、建立了同步提取、同時(shí)測(cè)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(zhì)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(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差(RSD)為4.3-16.9%。方法的靈敏度和準(zhǔn)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(zhì)（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(zhì)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(nèi)）和1.6-18.3%（日間），方法能夠同時(shí)、快速、準(zhǔn)確地分析多種蔬菜基質(zhì)中痕量微囊藻毒素殘留。
　　3、使用藍(lán)藻水華污染水體進(jìn)行灌溉的農(nóng)田土壤和蔬菜中均不同程度檢測(cè)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(kù)：97.4%，0.5-381.4ng/g（dw）；農(nóng)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(kù)：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(guān)。
　　4、不同類型

7、蔬菜中，葉菜中MCs含量最高，其次為果實(shí)類蔬菜，根莖類蔬菜相對(duì)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(lán)藻水華污染地區(qū)農(nóng)田出產(chǎn)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(kù)）成人每日允許攝入量2.6μg，風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)為0.86-1.87。因此，食用蔬菜是人類對(duì)MCs暴露的重要途徑之一。
　　6、農(nóng)田土壤中MCs的健康風(fēng)險(xiǎn)和生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)較低，均未超過可接受水

8、平。其中產(chǎn)生健康風(fēng)險(xiǎn)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(dāng)，呼吸暴露量對(duì)兒童和成人均可忽略。
　　7、根伸長(zhǎng)抑制率、芽伸長(zhǎng)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(yīng)關(guān)系，MC-LR對(duì)白菜種子的毒性大于MC-RR。MC-LR和MC-RR對(duì)白菜根伸長(zhǎng)的IC50分別為3.32mg·L-1和12.68 mg·L-1，對(duì)白菜芽伸長(zhǎng)的IC50分別為10

9、.93 mg·L-1和14.51 mg·L-1，對(duì)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(biāo)對(duì)兩種微囊藻毒素MC-LR和MC-RR的敏感順序依次為根伸長(zhǎng)＞芽伸長(zhǎng)＞生物量＞發(fā)芽率。產(chǎn)毒藍(lán)藻提取液對(duì)種子發(fā)芽影響高于實(shí)驗(yàn)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(shí)有可能對(duì)種子發(fā)芽與幼苗生長(zhǎng)的毒性具有協(xié)同作用。
　　10、MC-LR與重金屬鉻的復(fù)合污染實(shí)驗(yàn)表明，在Cr