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蓝藻毒素的基本概念 蓝藻是地球上最原始的自养生物，根据化石35亿年前出现。“蓝藻”又称“蓝细菌”， 已经鉴定的有3000多种，有学者估计5000多种；广泛的分布在广、江、河、湖、海、潮湿的土壤、树皮上；蓝藻爆发时，通常产生“水华”现象。“水华”主要指藻类的大量繁殖使水面呈现一定的色彩，通常是1到2个优势种群。主要是叶绿素a含量为每立方米10毫克，也相当于每毫升有20000个细胞，蓝藻主要呈蓝色；我国报道的蓝藻主要有微囊藻10种，鱼腥藻12种，拟鱼腥藻1种，束丝藻1种，国外报道89种。  微囊藻  颤藻  席藻  鱼腥藻 上图是在显微镜下镜检的藻类，都是蓝藻类，如果没有镜检图，单看水色图是分辨不出是哪种藻类，因为同一种水色有很多藻类，可能是有益藻类也有可能是有害藻类，所以，只有水色图是无法准确的鉴别藻类。上图中这几种藻类都是有害藻，有藻毒素。 蓝藻毒素主要是微囊藻毒素，通常用MC表示，是由蓝藻中微囊藻、鱼腥藻、颤藻及念珠藻的某些种类或品系产生的次生代谢产物。早在1878年，Frandis在澳大利亚Alexadrina湖发现并报道了泡沫节球藻会对动物产生毒害作用，到1959年，Bishop等首次从铜绿微囊藻中分离得到的具有明确基本结构的微囊藻毒素Microcystin（快速致死因子）是一种含有7个氛基酸的多肽。   上图是藻毒素的两种分子结构，也是毒性最强的两种结构，分别是MC-LR、MC-RR。微囊藻毒素主要的两种毒素是肝毒素和神经毒素。肝毒素是通过藻细胞破裂后释放出来的，微囊藻毒素是一种公认的肝毒素和促癌剂，作用的主要靶器官是肝脏，微囊藻毒素可以通过各种途径进入肝脏，抑制蛋白磷酸酶的活性，从而使部分蛋白质发生过度的磷酸化导致细胞破裂、肝脏出血，从而造成人体的生理病变，长期暴露在微囊藻毒素的环境下会对人的肝脏造成损伤，甚至有可能危及生命，微囊藻毒素对人体的危害主要是通过食物链的富集作用，直接饮用被微囊藻毒素污染的水，以及长期接触含微囊藻毒素的污水使微囊藻毒素通过毛孔、皮肤等进入人体，危害生命安全。所以在水产养殖中如果水中发生了大量的蓝藻，用药杀了蓝藻，那么蓝藻细胞内的藻毒素就会释放到水中，而鱼类或者虾类等养殖品种生活在水中，如果吸收了微囊藻毒素就会富集在鱼、虾体内。我们国家引用水质明确的标准有规定是每升水里不能超过1微克的藻毒素含量。神经毒素主要成分是生物碱，阻碍信号从神经元传似到神经元或者传递到肌肉。临床症状肌肉痉孪、喘气、抽筋。可见藻毒素对人类是有伤害作用的。 由于微囊藻毒素具有间隔双键和环状结构，其化学性质非常稳定，易溶于水、甲醇、丙酮等，在水中的溶解度大于1g/L，不易沉淀，并且在15-30℃水温的富营养化水体中可以长时间存在，在去离子水中超过27天毒素依旧很稳定，微囊藻毒素具有耐热性，在30℃水温条件下微囊藻毒素能够保持长时间的稳定行；虽然它具有多肽结构，一般的蛋白质水解对它不起任何作用，在色素存在的情况下，微囊藻毒素可以被迅速降解；纯化的微囊藻毒素在阳光照射下依然保持其稳定性，但当毒素暴露在紫外线时即可被水解或发生化学反应而使毒性丧失，其半衰期是10天，在紫外线波长接近其吸收峰（即238-254nm）时，微囊藻毒素可以被迅速降解。天然水体中的微囊藻毒素的降解过程相当缓慢，微囊藻毒素在水体中的存在时间与水体的特征有关，其在天然的湖泊中可以稳定存在1周左右，在消毒后的水体中十多天后才开始出现降解现象，因此自来水厂中的过滤、加氯、混凝沉淀等步骤都很难将自来水中的微囊藻毒素完全去除。因此，在养殖水体中如果大量发生了蓝藻，我们是很难做到清除或处理掉藻毒素的。 案例：   上两张水色图是最近养殖朋友分享的池塘，很明显的看出池塘中多数为蓝藻，多发生在南方地区，这时温度已经升高，池塘中会出现大量蓝藻。  这是一个养殖户的池塘，他把池塘清好，注水和培养藻类，结果注完水后没多久蓝藻大量爆发，注入的水里有蓝藻。所以外源水带来蓝藻很常见。  蓝藻产生的原因 蓝藻通常在淡水中很多，大部分微囊藻、鱼腥藻、颤藻、席藻等作为优势种。蓝藻聚更强的光捕获能力，喜欢强光；当营养限制最严重时，它们具有对氮和磷更高托亲和力，因而水中缺氮和磷时，其他藻类繁殖不起来，蓝藻却能繁殖；蓝藻具有伪空泡，调节在水中的位置，以实现在水域丰富的营养和光照；较高的温度（20℃） 以上适合生长，喜欢高温；水流缓慢的静水体，碱性水体；水体缺乏管理，氮磷比失衡。做实验培养有益藻时如果不及时添加营养，不管理，我们培养的藻类首先出现的是蓝藻类中的颤藻和蓝藻。  蓝藻的危害 蓝藻的危害主要是藻毒素(MC-LR、RR和YR) 引起慢性中毒逐渐鱼、虾、蟹死亡；蓝藻大量爆发造成缺氧现象；pH过高导致养殖品种的慢性中毒，氨氮、亚硝酸盐等指标不合格；容易倒藻泛塘，养殖品种受到影响；微囊藻毒素抑制其他藻类的产生，化感作用；就是说它的产生就能抑制其他的藻类，吸收水里面的营养物质。 蓝藻预警系统分析 蓝藻可以预警，设置一个预警系统的分析，蓝藻的爆发首先与气象有关，适合气温通常在27-35℃；日照每天大于5小时；风速相当于风力0-3级以内，蓝藻在平均风速约2m/s的状态下，易发生向上漂浮和聚集过程，当平均风速大于4m/s时，则抑制水华的形成；连日少雨（3天以上）；其次是水温条件，通常在24-30℃ 是蓝藻爆发的必要条件，大于30℃的高温对蓝藻的生长有明显的抑制作用，不是蓝藻越高生长速度越快。以上数据是根据以往做的科学研究得出，仅供参考。不同地区的条件不一致，但标准主要通过气象和水温指标进行判断，当连续几天少雨、高温且无风速的天气应防止蓝藻爆发，再根据测定的指标综合分析。 蓝藻的预防措施 蓝藻在爆发时很难控制，杀蓝藻对整个养殖都是有害的，主要重在预防。预防的主要措施：彻底清塘，尤其对以前特别爱爆发蓝藻的池塘，因老的池塘留有蓝藻的“种子”沉在底泥中，因此要清淤并用微生物制剂分解；科学肥水，定向培养有益藻，控制有害藻类；注水时要注意，不用含蓝藻丰富的水源；养殖水位不宜过浅，池塘水经常循环，以培养硅藻（小环藻）、绿藻（小球藻）等有益藻，减少蓝藻繁殖；定期使用微生物制剂分解有机物和死亡的藻类，避免水、底富营养化；高温季节合理投料，每周适当停料2-3餐。 蓝藻的治理方法 （1）物理方法：降pH；降光照；水流动；改变氮磷补磷比（4-12:1）这个区间不易爆发蓝藻，开增氧及循环；黏土和活性炭吸附；野外溶解有机碳2 -16mg/L，适当增加盐度抑制蓝藻。 （2）生物方法：当有蓝藻爆发时，应定向培养有益藻类，微生物分解有害藻类和死亡藻类。 （3）化学方法：局部杀藻、解毒、增氧培藻、微生物分解。不建议使用这种方法。 （4）综合法：可以两种方法搭配使用，物理方法与生物方法结合使用。 氮、磷比例控制 “氮磷比例失调”，当氮磷比（无机态摩尔比）在4:1到12:1这个区间内，蓝藻不易暴发。当达到4:1时，如果磷继续增多，则蓝藻增殖占优势，这种情况多发生在城市河道污水。当达到12:1时，如果氮继续增加，蓝藻也会暴发，池塘里多发生的是这种情况。是氮多了，而非磷多了。这也就是为什么有些养殖通过施用磷肥来预防蓝藻，因为在养殖前期池塘内不缺磷，而到了中后期才会缺磷。所以在中期补磷很是必要，这里所说的磷为无机磷，不能是有机磷类。针对池塘蓝藻暴发占主导的诱因是什么？中后期池塘底部有机杂质偏多，当池塘中有机废物太多时，有益藻类无法直接利用，而蓝藻则可以，此消彼长，蓝藻自然变为优势藻，蓝藻暴发主要是有机质多，烂投饵量过多。测定在不同N/P比营养液中的藻体生长繁殖，结果表明：在N/P比为16:1时，藻体生长繁殖稳定，且增长最好；其次是在N/P比为40:1和80:1时，藻体也有一定的稳定增长，但增长速稍慢；而当NP比为4:1时，藻体在第3-5天内大量增长，随后由于受到氮的限制，藻细胞逐渐死亡，细胞密度一直下降，第6天后，藻液开始泛黄。就是氮磷比不适合生长时藻会逐渐死亡，并且数量下降。 藻、菌之间的平衡 蓝藻暴发时，使用菌制剂抑制蓝藻，蓝藻反而越用越多，也可能蓝藻一夜之间消失。这是为什么?因为前期藻类数量少，增殖的空间大，菌相促进藻相的结果就是藻相整体数量的增加。而到养殖中后期藻类的数量增多，藻相中不同藻类之间的竞争加剧，生存空间小。菌相促进藻相的结果是优势藻类排挤掉弱势藻类；菌制剂是无差别促进藻相的新陈代谢。如果在藻相中有益藻类占主导，以菌促藻会使有益藻相更加占优势，使有害藻类增殖竞争的压力增大，进而起到抑制蓝藻的作用。如果在藻相中蓝藻占主导，要以菌促藻会使蓝藻的数量增多，这就是为什么池塘中蓝藻暴发，用了菌制剂后蓝藻没有被抑制，反而更多的原因。所以使用有益菌预防蓝藻的前提是水体中必须有有益藻类，而且有益藻类占优势。使用了菌制剂后为什么蓝藻一夜间就消失了？蓝藻相对于其他有益藻类而言，虽然有很多优势，但也有很多劣势，如对光照、溶解氧都很严格。当菌制剂在短时间内促进大量的蓝藻同时增殖时，溶氧就会成为限制因素，蓝藻在分裂时没有足够的溶氧，就会死亡，菌制剂的使用量必须精准，再则就是增氧能力必须够，最好是在起风的夜里，使溶氧含量小于蓝藻分裂时最低标准、大于养殖品种缺氧的最低标准。 小球藻和小环藻联合培养有效预防和控制蓝藻等有害藻类的案例： 天津地区水质富营养化严重，养虾塘每年在5月底至6月中旬，由于气温高蓝藻很快繁殖。2016年在5月采取适当控制浮游动物，在晴天上午全池泼洒小球藻1升/亩 小环藻1kg/5亩，第三天镜检时，绿藻、硅藻等有益藻快速繁殖。第五天再补充一次藻种。以后按正常量每隔15天补充一次，这样既能保证水质稳定，又能提供天然饵料。如果蓝藻已繁殖，先用复合菌分解藻类死亡藻类，加大小球藻和小环藻用量。这种方案是定向培养，有益藻为主，水质稳定，虾长势快。 这是实验池塘的水色图以及镜检图，是以硅藻为主，还有少量的小球藻，这就是硅绿藻水共同培养起来形成优势种，控制了有害藻类蓝藻。 蓝藻资源化的利用 制取生物柴油，蓝藻和微藻是地球上最大的群体，在制取生物燃料方面优越于地面植物，据世界石油俱乐部的数字，每公顷大豆可生产450L生物柴油，棕榈可生产6000L,而每公顷蓝藻能生产9万升生物柴油，而且还可以像农作物一样在地上种植；对蓝藻资源化利用的措施主要是将藻类作为有机肥料，它的肥效优于一般化肥，氮、磷含量均高于豆饼等植物性有机肥料，蓝藻中不含对作物及人体有害的重金属，使用后不会污染土壤。1992年，日本的脱水微囊藻已全部实现肥料化，年产量120-180t。微囊藻实现资源化利用后，其处理费用下降30%；可以提取藻蓝蛋白，具有抗炎活性、抗癌活性及免疫突光特性，藻蓝蛋白能够清除活性氧，在大量的体外和体内实验模型中也发现其通过驱除自由基，从而表现出抗炎活性等。通过蓝藻破壁、蛋白沉淀、分离纯化实现。 |
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