中國有毒赤潮藻

中國有毒赤潮藻

有害廢水的強烈上升是人類經濟和社會發(fā)展的結果，其影響日益擴大。近年來隨著經濟高速發(fā)展、人口不斷增加、我國沿海富營養(yǎng)化日趨嚴重、環(huán)境惡化,有害赤潮發(fā)生的頻率、規(guī)模、危害增加,對我國的海域生態(tài)環(huán)境、漁業(yè)生產帶來嚴重的破壞,特別是有毒赤潮,直接威脅人類的健康。因此如何快速檢測有害有毒赤潮,以便采取防御措施,減少損失和危害,是赤潮研究中一項重要內容。1赤潮生物多樣性目前赤潮已成為一種世界性的公害,美國、日本、中國、加拿大、法國等30多個國家和地區(qū)赤潮發(fā)生都很頻繁;近年來我國赤潮暴發(fā)的頻率也越來越高,地區(qū)越來越廣,自20世紀70年代以來,以每十年增加3倍的速模不斷擴大,1998-2000連續(xù)3年,在渤海和東海發(fā)生面積達幾千平方公里的特大赤潮;2002年全國發(fā)生赤潮89起,累計面積超過10140平方公里。大面積赤潮集中發(fā)生在長江口及浙江、福建近海海域;2003年僅福建近海海域就發(fā)生29起,其中有害赤潮15起、由裸甲藻(Gymnodiniumsp.)形成的有毒赤潮2起。有害有毒赤潮發(fā)生的范圍不斷擴大,能夠形成赤潮的有害藻種類數(shù)也在不斷增加,現(xiàn)已知世界海洋中有260余種可形成赤潮的浮游藻類,有毒種類大約有70余種。目前我國赤潮生物有80余種,其中有毒赤潮藻類38種,甲藻占31種,鞭毛藻5種,金藻2種。我國從南到北都已廣泛分布有產麻痹性貝毒(PSP)和腹瀉性貝毒(DSP)的有毒赤潮藻。據報道在亞太地區(qū),從1934-1994年間發(fā)生的赤潮對養(yǎng)殖業(yè)的危害事件中,麻痹性貝毒事件占41.7%,導致這些事件的有塔瑪亞歷山大藻(Alexandriumtamarense)和鏈狀裸甲藻(Gymnodiniumcatenatum)等甲藻。近年福建省也曾發(fā)生兩起嚴重的貝毒中毒事件,1986年12月1日福建詔安灣海水中含有大量的裸甲藻,其密度高達1000個/cm3。沿岸獲得的貝類樣品麻痹性貝毒含量極高,達4000鼠單位以上。據報道,貝毒對人的致死量為0.54~0.90mg,因食用菲律賓蛤仔(胃含物分析該裸甲藻占了餌料組成的70%以上)而引起嚴重的PSP中毒事件,造成136人中毒,其中死亡1人;2002年5月福建省寧德、莆田、廈門等地又發(fā)生因食用織紋螺導致數(shù)十人中毒,3人死亡的事件。有害有毒赤潮發(fā)生的特點:時間提早、有毒赤潮種類增加、面積擴大、次數(shù)增加,持續(xù)時間延長。2污染赤潮2.1赤潮影響海洋動物的濾食、呼吸、受有害赤潮的發(fā)生破壞了原有海域生態(tài)系統(tǒng)的平衡,改變了海域的環(huán)境要素,導致一些海洋動物不能正常生長、繁殖。有害赤潮影響海洋動物的濾食、呼吸、甚至窒息死亡。赤潮生物大量繁殖后死亡,尸體分解過程不僅消耗了大量的溶解氧,還會產生大量的硫化氫等有害物質,還有生物體內的毒素一并溶入水體,進一步惡化局部海域環(huán)境,使一些海洋動物缺氧致死或中毒死亡,封閉性較強的海灣,甚至使海洋動物絕跡。2.2貝體內的毒素有毒藻類對貝類的影響,一是使貝類產生閉殼反應,扇貝則表現(xiàn)出游動和持續(xù)地貝殼開關現(xiàn)象;二是濾率下降;三是攝食的選擇性,但大部分可攝食有毒藻,四是影響足絲分泌;五是耗氧率和心臟活動受到影響。隨著毒素高效液相色譜分析技術的日漸完善,毒素在貝體內累積、分布、轉化、排出等動力學的研究受到重視。據報道,貽貝、扇貝屬于累積較快的貝,研究還表明,貽貝可以在兩周內排出體內所含的毒素,而扇貝體內的毒素可以保留幾個月至數(shù)年。魚類對有害有毒赤潮是比較敏感的,赤潮對魚類的致死作用主要是通過毒素、氨、粘液、缺氧及機械損傷等方式。到目前為止共發(fā)現(xiàn)70種以上的赤潮藻能以直接或間接的方式對魚類產生影響,甚至導致魚類大量死亡。有毒赤潮對海洋漁業(yè)危害巨大,特別是海水養(yǎng)殖業(yè)。1998年3、4月間,裸甲藻有毒赤潮肆虐粵港海域,災害波及香港的10個養(yǎng)魚場,給當?shù)睾ＫB(yǎng)殖戶造成上億港元的損失,珠江口附近海域和深圳市海域的網箱養(yǎng)殖魚類大量死亡,使一些養(yǎng)殖戶在一夜之間傾家蕩產;2003年5月連江近岸海域發(fā)生有毒赤潮,使該海域養(yǎng)殖的鮑魚全軍覆沒,直接經濟損失達2500萬元。2.3國計地利責任法據統(tǒng)計我國1972年以來由于有害赤潮造成的經濟損失每年高達十億元以上。福建省2000年~2003年發(fā)生赤潮54起(其中有毒赤潮6起,有害赤潮18起),對水產養(yǎng)殖業(yè)、捕撈業(yè)和濱海旅游業(yè)造成危害,導致直接經濟損失5958萬元。2.4直接毒性事件由于赤潮毒素的毒性很強,據測試其毒性比眼鏡蛇毒素高80倍,比一般的麻醉劑(如普魯卡因、可卡因)還強10萬倍,因此赤潮毒素通過食物鏈的傳遞作用,直接導致人類中毒或死亡。據統(tǒng)計在全球范圍內大約1600次人類發(fā)生過麻痹性中毒事件,1962年之前,全球中毒人數(shù)超過900人,死亡200人。我國由于有毒藻造成的貝毒事件,已使1800多人中毒,至少30多人死亡。2.5產毒生物的多樣性世界有關專家在對有毒藻毒素產生機制的研究中發(fā)現(xiàn),在同一地區(qū)、同一藻中有毒和無毒的品系可以同時共存;實驗室培養(yǎng)的有毒藻會失去產毒的特征;在自然海域中,盡管沒有明顯的赤潮,但貝類仍表現(xiàn)出毒素的積累。這些都說明產毒生物的多樣性。藻菌關系的研究已成為一個熱點(Doucette,1995a)。據報道,Kodama實驗組從一株高毒的塔瑪亞歷山大藻中分離到一株產毒細菌,它可以在獨立培養(yǎng)的條件下產生麻痹性貝毒毒素(Kodamaetal,1988),其產毒量在磷元素缺乏條件下升高,且與作為能源的有機物有關。這與培養(yǎng)的產毒藻在磷缺乏條件下產毒量增加類似。這些現(xiàn)象說明與產毒藻共存的的細菌也能產生麻痹性貝毒。麻痹性貝毒毒素組成與有毒藻的染色體有關,還可以穩(wěn)定遺傳。3中毒赤潮的快速檢測方法研究3.1毒力學和免疫探針技術的應用采用電鏡、流式細胞儀、分子探針、生物質譜等現(xiàn)代化的新技術,對有毒赤潮藻類的生物學,產毒藻的分類與鑒定等新技術研究,以及微囊藻毒素分離和鑒定等技術。近年來人們嘗試用免疫學技術和分子生物學技術應用于有毒藻的識別,取得了一些結果。(1)應用免疫學手段識別有毒藻,通過單克隆抗體和多克隆抗體識別有毒藻細胞表面特異性的抗原。日本等國的專家已廣泛開展了對麻痹性貝毒相關藻的免疫識別技術,已先后對多株有毒藻[塔瑪亞歷山大藻,鏈狀亞歷山大藻(A.catenella),鏈狀裸甲藻等]建立了單克隆抗體和多克隆抗體。該免疫技術結合流式細胞儀,將可能實現(xiàn)對有毒藻的自動識別和計數(shù)。這一技術已被嘗試用于有毒赤潮的監(jiān)測和跟蹤,以期建立赤潮的早期預警系統(tǒng)。(2)遺傳探針技術在有毒有害藻監(jiān)測中的應用,其基本原理在于應用合成的寡核苷酸片段作為探針,識別有毒藻體內的DNA或RNA片段,從而對有毒藻進行識別,針對核編碼核糖體RNA內轉錄間隔區(qū)(InterTransgenicSpaceRegion,ITS)建立了相應的遺傳探針。這些探針對不同甲藻進行的交叉反應取得了較好的效果。3.2手術后毒素監(jiān)測貝毒包括麻痹性貝毒(PSP)、腹瀉性貝毒(DSP)、神經性貝毒(NSP)、記憶缺失性貝毒(ASP)、西加魚毒(CFP)等。其中麻痹性貝毒是世界范圍內分布最廣、危害也最嚴重的一種毒素。生物檢測方法:(1)鼠法:目前貝毒檢測最常用的監(jiān)測方法是小鼠法,用鹽酸在高溫下提取藻或貝中的毒素,然后對小鼠進行腹腔注射,根據小鼠死亡時間判斷毒性大小。(2)免疫監(jiān)測:免疫監(jiān)測是目前比較受重視的生物監(jiān)測方法,其原理是根據抗原體反應,采用針對貝毒毒素的抗體監(jiān)測貝毒?，F(xiàn)已建立了放射免疫監(jiān)測和酶聯(lián)免疫吸附監(jiān)測等多種技術具有方便迅速的特點,但價格較為昂貴。(3)細胞毒性監(jiān)測:根據麻痹性貝毒毒素可以阻斷鈉離子內流這一作用機制,在培養(yǎng)的細胞中加入鈉離子通道活化劑,如果沒有麻痹性毒素存在,細胞將因鈉離子內流過多而腫脹死亡,而麻痹性貝毒毒素的存在可以有效抑制這一過程,從而實現(xiàn)對毒素的監(jiān)測。(4)受體監(jiān)測:受體監(jiān)測也是目前比較受重視的生物監(jiān)測方法,其原理是基于毒素與受體部位的特異性結合,以毒素和受體蛋白結合的程度來表征毒素的毒性大小。這一方法要求的實驗條件較高,目前未得到廣泛應用。(5)血清法:對有毒赤潮快速檢測方法的研究,尋找靈敏度靈敏度高、分析速度更快的方法(VrielingEGetal,1996),將甲藻毒素純化后制備其抗血清是一種最靈敏、最有前途的方法。化學檢測方法:目前主要是采用高效液相色譜技術(HighPerformanceLiquidChromatography,HPLC)。目前已發(fā)展起來多種毒素的液相色譜分析方法,其原理都是基于毒素在堿性條件下氧化生成熒光物質,而后進行熒光監(jiān)測,不同方法之間的差異是,所采用的洗脫體系和洗脫方法不同,衍生過程放在柱前還是放在柱后。此方法主要是試劑昂貴,標準毒素缺乏。根據水產行業(yè)標準《貝類毒素的測定》修訂的方法,液相色譜法柱前法適合對麻痹性貝類毒素的快速檢測(只需要15分鐘),其檢測效率明顯高于液相色譜柱后法,且其儀器設備的配置和維護較為簡單,適合快速檢測掃描大量樣品。其缺點在于無法分離異構體。液相色譜法柱后法適合監(jiān)測麻痹性貝類毒素的全部組分,檢測時間較長,一般需要50~60分鐘,其儀器設備的配置和維護較為復雜,投入較高。4加強赤潮生物資源的保護與控制有毒赤潮的防治是一個復雜的系統(tǒng)工程,必須堅持“以防為主,防治結合”的方針。根據有毒赤潮藻產毒機制的分析,首先要嚴格控制作為產毒藻能源的有機物污染,防止富營養(yǎng)化,依據海區(qū)的環(huán)境容量,控制污水排放人海的濃度和總量。根據海區(qū)的養(yǎng)殖容量,進行合理規(guī)劃,科學養(yǎng)殖,減少養(yǎng)殖自身污染及其對海域的有機污染;鑒于產毒生物的多樣性,與產毒藻共存的細菌也能產生麻痹性貝毒,因此在控制陸源污染物的入海排放時,要嚴格控制排海水的菌量,特別是病原菌的殺滅;由于有毒藻產生的麻痹性貝毒毒素可以穩(wěn)定遺傳,在曾發(fā)生過貝毒中毒事件的區(qū)域,要特別注視有毒藻的數(shù)量變化趨勢,以便采取防范措施;目前沿海的磷元素,只有在浮游植物大量繁殖產生赤潮時磷元素才會被耗盡,產毒藻在磷缺乏條件下產毒量增加,毒性增強,其毒性與赤潮的消長密切相關,由此可見要防治有毒赤潮,必需對赤潮進行全面的防治。赤潮防治技術,在富營養(yǎng)海域,可以人工養(yǎng)殖海藻,吸收海水中的氮、磷,降低海水富營養(yǎng)化程度,提高海區(qū)自凈能力;化學治理方法:利用化學藥物為直接殺滅法(可供選擇的化合物:硫酸銅、次氯酸鈉、氯氣、過氧化氫、臭氧、過碳酸鈉等)、凝聚劑沉淀法和天然礦物絮凝法,采用粘土礦物對赤潮生物的絮凝作用和礦物中鋁離子對赤潮生物細胞的破壞作用,來消除赤潮;物理方法:超聲波殺除法,或在赤潮密集區(qū)用吸水泵將赤潮水吸到船上處理,或用網具捕撈回收赤潮生物;生物治理法:發(fā)展以浮游生物為主食的貝類等海