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随着水体富营养化的日益加剧,蓝藻水华的暴发越来越频繁,由蓝藻毒素引起各种动物甚至人类中毒的事件也随之增多,对人类社会、经济和环境造成不良影响。微囊藻毒素(Microcystins,MCs)是一种在蓝藻水华污染中出现频率最高、产生量最大和造成危害最严重的藻毒素种类,其分子结构复杂、种类繁多,它是一类七肽单环肝毒素,对人类健康构成了极大的潜在威胁。近20年来,我国湖泊水库频繁暴发蓝藻水华现象,滇池、太湖、武汉东湖、淀山湖、武汉莲花湖、三峡水库等水体均发现含有MCs。本文通过野外观测,研究微囊藻毒素的变化规律及其影响因子,并结合生态动力学模型,建立微囊藻毒素模型,为水库微囊藻毒素的产生机制研究和水库微囊藻毒素的预警提供科学依据。
为进行水库微囊藻毒素的野外观测,首先优化样品预处理中萃取柱、淋洗、洗脱、浓缩定容等关键环节,确定微囊藻毒素的提取程序,同时对比分析色谱柱、流动相、柱温等对MCs的保留特性、分离选择性及分离度的影响,最终建立了固相萃取和高效液相色谱(SPE-HPLC)富集和分析微囊藻毒素的方法。
应用高效液相色谱,对北方某水库5个采样点水体中溶解性微囊藻毒素(extracellular microcystins,EMCs)和藻类细胞内微囊藻毒素(intracellularmicrocystins,IMCs)3种异构体(LR、RR和YR)进行了为期1年的野外监测,分析溶解性微囊藻毒素和细胞内囊藻毒素全年的变化规律及其相互关系、分析微囊藻毒素3种异构体之间的关系。根据野外实测数据,分析环境因子对水体中溶解性微囊藻毒素和细胞内微囊藻毒素3种异构体产生的影响,确定3种异构体的主要环境影响因子。
为计算分析水库微囊藻毒素影响因子的变化过程,本文全面考虑了水库富营养化内部生态循环过程和水文气象等外界影响因素,建立了水库三维多因子生态动力学模型。利用水库2003年实测资料对模型参数进行率定分析,并根据率定所得到的模型参数和水库2005年实测资料,利用该模型对水库水域进行逐日计算,验证分析水库富营养化的时空演变过程。
根据水库实测资料,建立水体中溶解性微囊藻毒素3种异构体与环境因子的多元回归方程,并结合生态动力学模型,建立微囊藻毒素数学模型;最后,利用该模型,对水体中溶解性微囊藻毒素3种异构体的时空变化规律进行验证分析。