| 汉江水华硅藻急性毒性和致突变性试验 曾卓1 邱璇2陈凯2 陈珊珊1
(1.武汉市水务集团有限公司，武汉430034；2 .华中师范大学，武汉 430034） 摘要：汉江是湖北省的重要饮用水源，但近十年来常发生的硅藻“水华”对城市供水水质产生一定影响。为评价其毒性，对汉江中硅藻进行了大、小鼠急性毒性试验，并利用其提取物进行了4个剂量组的Ames试验。结果发现其半数致死量（LD50）均大于10g/Kg, 属实际无毒。Ames试验各剂量的MR值均小于2，即无致突变作用。
关键词：汉江 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. 汉江是长江中游的最大支流，也是湖北省的重要饮用水源。但自上世纪九十年代初开始，由于沿岸工农业及生活污水的直接排放，汉江中下游的水质逐年变差，特别是在枯水季节。其主要表现在水中的氮、磷及高锰酸盐指数等污染因子的含量升高。近十年来，汉江爆发了五次大规模以硅藻中的小环藻为优势种群的 “水华”，其藻细胞密度最高达五千多万个/升①。
汉江水华的发生，对沿江城市的给水处理厂产生较大冲击。由于常规的水处理工艺无法彻底去除藻类，水厂只能依靠加大投氯、投矾量，使藻类在沉淀和过滤的过程中去除。但仍有约10%的藻类穿过滤池进入管网。此类水质由于加氯量大，给用户带来了不愉快的腥味，从而导致用户对饮水安全性的质疑。
目前，国内对湖泊蓝藻水华的毒性研究较多，但对汉江硅藻的毒性研究则未见报道。本文为了解汉江硅藻水华的毒性，对其开展了小白鼠急性毒性实验和Ames试验。 一、 试验材料及方法 1. 硅藻细胞的培养
2003年2月中旬汉江水华发生期间，我们对其中下游各江段进行了采样监测。并对水华藻类作了分类，确认其优势种为硅藻中的小环藻属(Cyclotella)（见表一）。 表1： 汉江水华期间各江段藻类分析 | 江段 | 含量
万个/升 | 硅藻门
（%） | 绿藻门
（%） | 蓝藻门
（%） | 隐藻门
（%） | 甲藻门
（%） | 金藻门
（%） | 裸藻门
（%） | | 陨县 | 10 | 47.3 | 11 | 3.6 | 5.4 | 3.6 | 29.1 | / | | 丹江口 | 42 | 65.3 | 22.6 | 2.8 | 5.1 | 2.8 | / | 1.4 | | 襄樊 | 54 | 73.3 | / | / | 3.4 | 3.3 | 20 | / | | 宜城 | 85 | 46.7 | 13.3 | / | 6.7 | 26.6 | 6.7 | / | | 钟祥 | 115 | 51.6 | 11.7 | 5.4 | 7.5 | 2.2 | 19.4 | 2.2 | | 沙洋 | 98 | 57.9 | 17.8 | 4.7 | 5.6 | 3.8 | 9.3 | / | | 潜江 | 158 | 59.5 | 14.3 | / | 9.5 | / | 15.5 | 1.2 | | 仙桃 | 225 | 59.4 | 15.2 | 0.7 | 9.4 | 0.8 | 14.5 | / | | 武汉 | 386 | 74.0 | 13.3 | 0.7 | 6.2 | 0.7 | 5.1 | / | 由于进行毒性试验需大量富集藻细胞，而按汉江中藻类含量直接抽滤需大量水样（约50升）。这样做不但耗时，且水中杂质易堵滤膜，故而不宜直接抽滤水样。为此，我们采用先室内人工培养，在少量样品中增殖硅藻细胞，而后再抽滤的方法。
具体方法为：采集10升汉江源水（含藻量约200万个/升），直接放入藻类培养箱中，不投加任何营养成分，只提供10小时／天的2000Lux光照，温度18℃，经7天培养，即可引发水体藻类规模增殖，含量可达1×105万个/升，其中硅藻占藻总量比例高达80％以上。
2. 藻细胞的富集
将室内培养增殖后的含藻水样用0.45 μm孔径的滤膜抽滤，当抽滤到一定程度（过滤困难）时，用刀片将附作在膜上的藻细胞刮下，而后更换滤膜继续抽滤。重复以上操作，直到水样全部抽完。将多次抽滤富集到的藻浆用蒸馏水冲洗后，室温下凉干，－20℃保存，用于小鼠毒性试验。
3. 藻类粗提液的制备②
称取10克干藻样，用30ml蒸馏水稀释，而后放入冰箱反复冻融3~5次，使其细胞破裂。此时的样品在显微镜下观察到无完整的细胞结构，溶液中多为藻类的色素蛋白和细胞内含物。将冻融后的样品经3500转/分离心20分钟后，上清液即为藻类粗提液。收集上清液，用蒸馏水调整，使每ml上清液相当于含干藻400mg,该液用于Ames实验。
4. 硅藻细胞浆的急性毒性试验③
分别选用体重在18~22g和180~220g的小白鼠50只。分成五组（其中一组为阳性对照），每组10只，雌雄各半。小鼠的受试剂量分别为1.00、2.15、4.64、10.0g/kg；大鼠剂量分别为2.15、4.64、10.0、21.5g/Kg。将干藻称重后，用蒸馏水调成浆状，经口一日内分四次灌胃，每次间隔3h,此后随时观察中毒症状，连续观察两周。阳性对照组，按53 mg/kg的剂量，一次给予微囊藻粗提液。
5. 硅藻粗提液的Ames试验④
本试验采用平板渗入法，分加与不加S9混合液两种方法。设四个剂量组，分别为50、100、200、400mg/皿。用TA98、TA100、菌株，并设阴性（蒸馏水）和阳性对照组（2-AF 2µg/皿）。每个剂量设3个平行皿，重复试验两次。 二、 实验结果 1.急性毒性试验中毒现象及结果
30分钟后，灌服了微囊藻的小鼠均出现行为不安，继而转入昏睡并伴有抽搐现象。四小时后，对照组相继全部死亡。而两周后，灌服了硅藻的各组小鼠均无死亡现象，行为正常。
将所有实验小鼠解剖观察，发现灌服有微囊藻的小鼠肝脏发黑，且肿大。而灌服硅藻的各组小鼠，其内脏正常。结果说明雌雄两性大、小鼠急性经口LD50大于10.0g/Kg,按急性毒性分级标准判断③，属实际无毒级。
2.Ames试验结果
硅藻粗提液各剂量组的Ames试验结果见下表： 表2：硅藻粗提液Ames试验结果 | 样品 | 剂量(mg/皿） | TA98 | TA100 | | (-)S9 | MR | (+)S9 | MR | (-)S9 | MR | (+)S9 | MR | | 硅藻粗提液 | 400 | 67.4±7.5 | 1.39 | 65±9.4 | 1.27 | 158±7.6 | 1.19 | 132±3.1 | 1.08 | | 200 | 53.8±8.7 | 1.11 | 58.7±6.7 | 1.14 | 164±8.2 | 1.24 | 128±4.5 | 1.05 | | 100 | 49.5±7.8 | 1.02 | 63.4±6.8 | 1.23 | 147±5.3 | 1.11 | 131±5.1 | 1.07 | | 50 | 48.8±5.2 | 1.01 | 56.7±5.9 | 1.09 | 135±5.8 | 1.02 | 125±3.8 | 1.02 | | 2-AF | 阳性对照 | 847±23.4 | 17.5 | 1075±63.5 | 21.08 | 934±25.1 | 7.06 | 896±23.5 | 7.34 | | 蒸馏水 | 阴性对照 | 48.5±6.3 | 1 | 51.3±9.3 | 1 | 132±8.4 | 1 | 122±3.5 | 1 | 以上实验结果显示：硅藻门的小环藻属的小鼠LD50 >10g/Kg,属实际无毒类物质；四个剂量组的Ames试验均为阴性，说明无致突变作用。 参考文献：
1.曾卓.应用灰关联模式识别模型评价枯水期汉江水质[J] .净水技术，2003，22（2）：11-13.
2.何振荣，俞加禄，何家菀，等.东湖蓝藻水华毒性的研究.[J].水生生物学报，1989，13（3）：201-209.
3.李寿棋.卫生毒理学基本原理和方法[M].四川：四川科学技术出版社,1987年.
4.国家建设部.城市供水水质检验方法标准及编制说明和研究报告[M].北京：中国标准出版社，2001年.
该文发表于2004年2月第二期《给水排水》 | 
