漢江水華硅藻急性毒性和致突變性試驗(yàn)

曾卓¹ 邱璇²陳凱² 陳珊珊¹
(1.武漢市水務(wù)集團(tuán)有限公司，武漢430034；2 .華中師范大學(xué)，武漢 430034）

　　摘要：漢江是湖北省的重要飲用水源，但近十年來常發(fā)生的硅藻“水華”對(duì)城市供水水質(zhì)產(chǎn)生一定影響。為評(píng)價(jià)其毒性，對(duì)漢江中硅藻進(jìn)行了大、小鼠急性毒性試驗(yàn)，并利用其提取物進(jìn)行了4個(gè)劑量組的Ames試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)其半數(shù)致死量（LD₅₀）均大于10g/Kg, 屬實(shí)際無毒。Ames試驗(yàn)各劑量的MR值均小于2，即無致突變作用。
　　關(guān)鍵詞：漢江 硅藻 毒性

Acute toxicity test and Ames test on diatom algae in The Han river

Zeng zhuo¹ Qiu xuan² Chen kai² Chen san-san¹
(1. Wuhan water Groups Ltd, Wuhan 430034,China; 2.Huazhong Normal University, Wuhan 430071,China)

Abstracts: The Han river is the most important source of drinking water for Hubei provence. As the water becoming eutrophication, the water blooms which contains mainly diatom algae has been frequently occurred in recent 10 years, and it makes the drinking water has some unflavour odor. To realize the safety of drink water, the acute toxicity test and Ames test were done. The results showed that the LD₅₀ was bigger then 10g/Kg and the values of MR was less then 2.

　　漢江是長江中游的最大支流，也是湖北省的重要飲用水源。但自上世紀(jì)九十年代初開始，由于沿岸工農(nóng)業(yè)及生活污水的直接排放，漢江中下游的水質(zhì)逐年變差，特別是在枯水季節(jié)。其主要表現(xiàn)在水中的氮、磷及高錳酸鹽指數(shù)等污染因子的含量升高。近十年來，漢江爆發(fā)了五次大規(guī)模以硅藻中的小環(huán)藻為優(yōu)勢(shì)種群的 “水華”，其藻細(xì)胞密度最高達(dá)五千多萬個(gè)/升^①。
　　漢江水華的發(fā)生，對(duì)沿江城市的給水處理廠產(chǎn)生較大沖擊。由于常規(guī)的水處理工藝無法徹底去除藻類，水廠只能依靠加大投氯、投礬量，使藻類在沉淀和過濾的過程中去除。但仍有約10%的藻類穿過濾池進(jìn)入管網(wǎng)。此類水質(zhì)由于加氯量大，給用戶帶來了不愉快的腥味，從而導(dǎo)致用戶對(duì)飲水安全性的質(zhì)疑。
　　目前，國內(nèi)對(duì)湖泊藍(lán)藻水華的毒性研究較多，但對(duì)漢江硅藻的毒性研究則未見報(bào)道。本文為了解漢江硅藻水華的毒性，對(duì)其開展了小白鼠急性毒性實(shí)驗(yàn)和Ames試驗(yàn)。

一、 試驗(yàn)材料及方法

1. 硅藻細(xì)胞的培養(yǎng)
　　2003年2月中旬漢江水華發(fā)生期間，我們對(duì)其中下游各江段進(jìn)行了采樣監(jiān)測(cè)。并對(duì)水華藻類作了分類，確認(rèn)其優(yōu)勢(shì)種為硅藻中的小環(huán)藻屬(Cyclotella)（見表一）。

表1： 漢江水華期間各江段藻類分析

　　由于進(jìn)行毒性試驗(yàn)需大量富集藻細(xì)胞，而按漢江中藻類含量直接抽濾需大量水樣（約50升）。這樣做不但耗時(shí)，且水中雜質(zhì)易堵濾膜，故而不宜直接抽濾水樣。為此，我們采用先室內(nèi)人工培養(yǎng)，在少量樣品中增殖硅藻細(xì)胞，而后再抽濾的方法。
　　具體方法為：采集10升漢江源水（含藻量約200萬個(gè)/升），直接放入藻類培養(yǎng)箱中，不投加任何營養(yǎng)成分，只提供10小時(shí)／天的2000Lux光照，溫度18℃，經(jīng)7天培養(yǎng)，即可引發(fā)水體藻類規(guī)模增殖，含量可達(dá)1×10⁵萬個(gè)/升，其中硅藻占藻總量比例高達(dá)80％以上。
2. 藻細(xì)胞的富集
　　將室內(nèi)培養(yǎng)增殖后的含藻水樣用0.45 μm孔徑的濾膜抽濾，當(dāng)抽濾到一定程度（過濾困難）時(shí)，用刀片將附作在膜上的藻細(xì)胞刮下，而后更換濾膜繼續(xù)抽濾。重復(fù)以上操作，直到水樣全部抽完。將多次抽濾富集到的藻漿用蒸餾水沖洗后，室溫下涼干，－20℃保存，用于小鼠毒性試驗(yàn)。
3. 藻類粗提液的制備^②
　　稱取10克干藻樣，用30ml蒸餾水稀釋，而后放入冰箱反復(fù)凍融3~5次，使其細(xì)胞破裂。此時(shí)的樣品在顯微鏡下觀察到無完整的細(xì)胞結(jié)構(gòu)，溶液中多為藻類的色素蛋白和細(xì)胞內(nèi)含物。將凍融后的樣品經(jīng)3500轉(zhuǎn)/分離心20分鐘后，上清液即為藻類粗提液。收集上清液，用蒸餾水調(diào)整，使每ml上清液相當(dāng)于含干藻400mg,該液用于Ames實(shí)驗(yàn)。
4. 硅藻細(xì)胞漿的急性毒性試驗(yàn)^③
　　分別選用體重在18~22g和180~220g的小白鼠50只。分成五組（其中一組為陽性對(duì)照），每組10只，雌雄各半。小鼠的受試劑量分別為1.00、2.15、4.64、10.0g/kg；大鼠劑量分別為2.15、4.64、10.0、21.5g/Kg。將干藻稱重后，用蒸餾水調(diào)成漿狀，經(jīng)口一日內(nèi)分四次灌胃，每次間隔3h,此后隨時(shí)觀察中毒癥狀，連續(xù)觀察兩周。陽性對(duì)照組，按53 mg/kg的劑量，一次給予微囊藻粗提液。
5. 硅藻粗提液的Ames試驗(yàn)^④
　　本試驗(yàn)采用平板滲入法，分加與不加S9混合液兩種方法。設(shè)四個(gè)劑量組，分別為50、100、200、400mg/皿。用TA98、TA100、菌株，并設(shè)陰性（蒸餾水）和陽性對(duì)照組（2-AF 2µg/皿）。每個(gè)劑量設(shè)3個(gè)平行皿，重復(fù)試驗(yàn)兩次。

二、 實(shí)驗(yàn)結(jié)果

1.急性毒性試驗(yàn)中毒現(xiàn)象及結(jié)果
　　30分鐘后，灌服了微囊藻的小鼠均出現(xiàn)行為不安，繼而轉(zhuǎn)入昏睡并伴有抽搐現(xiàn)象。四小時(shí)后，對(duì)照組相繼全部死亡。而兩周后，灌服了硅藻的各組小鼠均無死亡現(xiàn)象，行為正常。
　　將所有實(shí)驗(yàn)小鼠解剖觀察，發(fā)現(xiàn)灌服有微囊藻的小鼠肝臟發(fā)黑，且腫大。而灌服硅藻的各組小鼠，其內(nèi)臟正常。結(jié)果說明雌雄兩性大、小鼠急性經(jīng)口LD₅₀大于10.0g/Kg,按急性毒性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)判斷^③，屬實(shí)際無毒級(jí)。
2.Ames試驗(yàn)結(jié)果
　　硅藻粗提液各劑量組的Ames試驗(yàn)結(jié)果見下表：

表2：硅藻粗提液Ames試驗(yàn)結(jié)果

　　以上實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示：硅藻門的小環(huán)藻屬的小鼠LD₅₀ >10g/Kg,屬實(shí)際無毒類物質(zhì)；四個(gè)劑量組的Ames試驗(yàn)均為陰性，說明無致突變作用。

參考文獻(xiàn)：
1.曾卓.應(yīng)用灰關(guān)聯(lián)模式識(shí)別模型評(píng)價(jià)枯水期漢江水質(zhì)[J] .凈水技術(shù)，2003，22（2）：11-13.
2.何振榮，俞加祿，何家菀，等.東湖藍(lán)藻水華毒性的研究.[J].水生生物學(xué)報(bào)，1989，13（3）：201-209.
3.李壽棋.衛(wèi)生毒理學(xué)基本原理和方法[M].四川：四川科學(xué)技術(shù)出版社,1987年.
4.國家建設(shè)部.城市供水水質(zhì)檢驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)及編制說明和研究報(bào)告[M].北京：中國標(biāo)準(zhǔn)出版社，2001年.

該文發(fā)表于2004年2月第二期《給水排水》