饮用水源水中微囊藻毒素的遗传毒性与健康风险评价

论文摘要

随着水环境富营养化状况的日益加重,蓝藻水华在我国许多大型湖泊、水库中频频暴发,不仅造成水质恶化,水环境生态平衡失调,而且蓝藻所释放的毒素严重威胁着人民群众饮用水安全。自1878年动物饮用被蓝藻污染的水而引起死亡的事件首次报道以来,世界范围内已发生多起蓝藻毒素引起水生生物、鸟类及牲畜中毒或死亡的事件,其中最令人震惊的是1998年巴西Caruaru透析中心因误将藻毒素污染的水作为透析用水,结果造成116人中毒、52人死亡。微囊藻毒素(Microcystin,MC)是蓝藻水华中最常见、毒性最大的毒素之一。研究发现其中的MCLR亚型是一种强烈的肝脏肿瘤促进剂,IARC将其列为对人类可能致癌的化学物(Group 2B)。流行病学调查提示饮用水源中的MC与人群肝癌、大肠癌发病率以及男性胃癌死亡率上升具有相关性,MC、黄曲霉毒素和乙肝病毒已成为环境中致肝癌的三大危险因素。MC促肿瘤发生的作用机制至今尚未完全阐明。大量研究表明遗传物质改变可引发致畸、致癌、致突变等“三致效应”,“大多数致癌剂都是诱变剂”,发生在体细胞遗传物质的损害可能诱发肿瘤发生,生殖细胞的基因突变或染色体畸变是可遗传变异的来源,严重损害人类的基因库。近年来关于MC的遗传毒性和远期健康效应逐渐成为研究的热点,通过煮沸或常规饮用水处理工艺均不能完全消除水中MC,而饮用水安全与群众生活息息相关,研究饮用水源水中MC对人体娇档脑镀谛вΩ哂邢质狄庖濉?浙江省地处我国东南部沿海地区,水资源总量较为丰富,但由于人口密度高,人均水资源占有量低于全国平均水平。浙江省环境监测中心2007年对省内县级以上饮用水源地中176种有机污染物的调查结果显示,多处水源水受到不同程度的MC污染,以MCLR和MCRR两种亚型为主。尤其在太湖水系饮用水源地,由于太湖蓝藻频频爆发,水源水安全受到严重威胁。利用健康风险评价模型对水源水中有机污染物经饮水途径造成的健康风险研究在我省尚属首次,系统研究饮用水源水中微囊藻毒素可能具有的遗传毒性,探讨水源水中微囊藻毒素污染与人体健康的关系,对于饮用水源地环境保护和水质改善,城乡居民饮用水安全保障,具有十分重要的理论价值和现实意义。研究目的1.对浙江省县级以上饮用水源水检出有机污染物经饮水途径造成的健康风险度大小进行评价。2.针对水源水中的两种有机污染物MCLR和MCRR,运用短期遗传毒理学试验,对其可能导致的基因突变、DNA断裂和染色体损伤效应进行检测,探讨水源水中MCLR和MCRR对遗传物质的损伤作用。研究方法1.水源水中有机污染物的健康风险评价根据浙江省环境监测中心对101个县级以上饮用水源水中176种有机污染监测数据,利用US EPA推荐的水环境健康风险评价模型对水源水中检出的有机污染物经饮水途径所造成的致癌、非致癌健康风险进行评价。2.水源水中MC的遗传毒性研究采集MC污染较为严重的水源水样,将一部分水源水以固相萃取法提取浓集其中的MC,作为MC浓集物进行遗传毒性研究;另一部分水源水用作稀释MC纯品(MCLR和MCRR)的溶剂,模拟水源水中MC的不同污染程度,作为MC稀释水样进行遗传毒性研究;针对上述两部分样品,采用单细胞凝胶电泳试验检测了MC浓集物和MC稀释水样对人外周血淋巴细胞DNA可能的损伤;采用Ames试验检测了MC浓集物和MC稀释水样诱发基因突变的能力;采用鲤鱼外周血红细胞微核试验初步观察了MC浓集物和MC稀释水样对染色体畸变效应的影响。研究结果1.本次研究中,饮用水源水检出的主要有机污染物为草甘膦、MCLR、MCRR、DEHP、DBP和咔唑,MC(包括MCLR和MCRR)和草甘膦在水源水中分布较广,检出率较高。饮用水源水中有机污染引起的总体健康风险较小,但饮用水源仍存在一定的安全隐患。2.水源水中MC浓集物可诱导人淋巴细胞DNA链断裂损伤,MC稀释水样对DNA具有一定的损伤作用,水源水中除MC以外可能还存在其他的遗传毒物。3.Ames试验中MC浓集物和MC稀释水样均未观察到明显基因突变作用,但回变率随着剂量增加存在逐渐上升趋势。4.微核试验中未观察到MC浓集物对染色体的明显损伤,MC稀释水样一定程度上可诱发鲤鱼红细胞微核率上升,具有诱导染色体畸变的效应。结论1.水源水中检出的有机污染物浓度均较低,经饮水途径造成的健康风险度较小,远低于ICRP推荐的最大可接受水平。2.水源水中MC浓集物、水源水稀释MC在一定剂量下可诱导人淋巴细胞DNA损伤,锦鲤红细胞微核率上升,存在诱发DNA断裂和染色体损伤的效应,Ames试验中未见明显致突变性。

论文目录

• 致谢
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 缩略语
• 引言
• 第一部分 基于风险评价模型的水源水有机污染物健康风险评价
• 1 水环境健康风险模型
• 2 饮用水源地水质监测与健康风险评价参数
• 3 饮用水源水中有机污染物健康风险评价结果
• 4 讨论
• 5 结论
• 第二部分 水源水MC浓集物及MC稀释水样的遗传毒性研究
• 1 水样采集及样品前处理
• 2 水源水MC浓集物及MC稀释水样对人外周血淋巴细胞DNA的损伤
• 2.1 材料和方法
• 2.2 结果
• 2.3 讨论
• 3 水源水MC浓集物及MC稀释水样致突变性的研究
• 3.1 材料和方法
• 3.2 结果
• 3.3 讨论
• 4 水源水MC浓集物及MC稀释水样的微核试验研究
• 4.1 材料和方法
• 4.2 结果
• 4.3 讨论
• 结论
• 参考文献
• 综述1
• 综述2
• 作者简历及在读期间所取得的科研成果