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蓝藻知识

文章来源:本站原创   发布时间:2017-08-08   浏览量:950

                                   ——澳门新葡8455最新网站曾庆辉

  蓝藻是据物理学家组织网报道,美国加州大学戴维斯分校的化学家通过基因工程对蓝藻进行了改造,使其能生产出丁二醇,这是一种用于制造燃料和塑料的前化学品,也是生产生物化工原料以替代化石燃料的第一步。相关论文发表在201317日的美国《国家科学院学报》上。论文领导作者、加州大学戴维斯分校化学副教授渥美翔太(音译)说:大部分化学原材料都是来自石油和天然气,我们需要其他资源。美国能源部已经定下目标,到2025年要有1/4的工业化学品由生物过程产生。

生物反应都会形成碳碳键,以二氧化碳为原料,利用阳光供给能量来反应,这就是光合作用。蓝藻以这种方式在地球上已经生存了30多亿年。用蓝藻来生产化学品有很多好处,比如不与人类争夺粮食,克服了用玉米生产乙醇的缺点。但要用蓝藻作为化学原料也面临一个难题,就是产量太低不易转化。

研究小组利用网上数据库发现了几种酶,恰好能执行他们正在寻找的化学反应。他们将能合成这些酶的DNA(脱氧核糖核酸)引入了蓝藻细胞,随后逐步地构建出了一条三步骤的反应路径,能使蓝藻将二氧化碳转化为2,3丁二醇,这是一种用于制造涂料、溶剂、塑料和燃料的化学品。

渥美翔太说,由于这些酶在不同生物体内可能有不同的工作方式。在实验测试之前,无法预测化学路径的运行情况。经过3个星期的生长后,每升这种蓝藻的培养介质能产出2.42,3丁二醇——这是迄今将蓝藻用于化学生产所达到的最高产量,对商业开发而言也很有潜力。

渥美翔太的实验室正在与日本化学制造商旭化成公司合作,希望能继续优化系统,进一步提高产量,并对其他产品进行实验,同时探索该技术的放大途径。

危害

绿潮

在一些营养丰富的水体中,有些蓝藻常于夏季大量繁殖,并在水面形成一层蓝绿色

而有腥臭味的浮沫,称为蓝藻爆发


蓝细菌是蓝藻的学名,在部分蓝藻内部的特定区域存有藻毒素,蓝藻毒素内分为很多种,通过其危害方式可分为肝毒素和神经毒素,它们是已知的会侵袭肝脏和神经的毒素,另一类毒素对皮肤有刺激作用,当蓝藻细胞破裂或死亡时,毒素就会被释放到水中,当暴露在含有蓝藻毒素的湖水中,虽然一部分人会生病,但是饮用含有受污染藻类的水却未必会导致死亡。长期地暴露在含有蓝藻肝毒素的水中,即使含量较低,也有可能对人体产生长期的或慢性的不利影响,如果你不断的摄入含有蓝藻的水,鱼或者其他水产品,就可能会产生头痛,发烧,腹泻,腹痛,反胃或者呕吐。如果你在受污染的水中游泳,也有可能会产生皮肤发痒或者眼睛、皮肤受到刺激,如果你怀疑直接接触到了污染水源并且身体发生了不良反应,用干净水冲洗身体并立即联系医生,煮沸的水不会去除蓝藻中的毒素,因为你不可能凭借水的外表,气味或者味道去检测毒素的存在,只有化学测试才可以,如果条件允许,不要使用受污染水洗衣服和餐具,如果实在没有其他水源,做家务要用水时必须戴上橡胶手套,使用受污染水洗澡应该避免,因为皮肤直接接触水会造成皮肤刺激和皮疹)

藻毒素具有水溶性和耐热性。易溶于水,甲醇或丙酮,不挥发,抗PH变化。MC-LR的分子式为C49H74N10O12分子量995.2(计算时往往按1000)

其在水中的溶解性大于1g/L化学性质相当稳定。在水中藻毒素自然降解过程是十分缓慢的,当水中的含量为5ug/L时,三天后,仅10%被水体中微粒吸收,7%随沙沉淀。藻毒素有很高的耐热性,加热煮沸都不能将毒素破坏,也不能将其去除;自来水处理工艺的混凝沉淀、过滤、加氯也不能将其去除。有调查试验研究表明在某湖周围3个自来水厂的出厂水中检出低浓度的藻毒素(1281400ng/L),结果提示采用常规的饮水消毒处理不能完全消除水体中的藻毒素。

它是一种肝毒素,这种毒素是肝癌的强烈促癌剂。

家畜及野生动物饮用了含藻毒素的水后,会出现腹泻、乏力、厌食、呕吐、嗜睡、口眼分泌物增多等症状,甚至死亡。病理病变有肝脏肿大、充血或坏死,肠炎出血、肺水肿等。

对于人类健康,微囊藻毒素也具有很大危害性。其中MC-LR的半致死剂量(LD50)约为50~100 ug/kg。人们在洗澡、游泳及其他水上休闲和运动时,皮肤接触含藻毒素水体可引起敏感部位(如眼睛)和皮肤过敏;少量喝入可引起急性肠胃炎;长期饮用则可能引发肝癌。流行病学研究显示,慢性MC染毒引起了巢湖渔民实质性的肝损伤[5]  。医学部门已发现饮水中微量微囊藻毒素与人群中原发性肝癌的发病率有很大相关性。1996年在巴西造成100多名急性肝功能故障,7个月内至少50人死于藻毒素产生的急性效应,引起举世瞩目的关注。淡水水体中的蓝藻毒素已成为全球性的环境问题,世界各地经常发生蓝藻毒素中毒事件。

UVB(紫外线B波段,波长275320nm,又称为中波红斑效应紫外线 。中等穿透力,日光中含有的中波紫外线大部分被臭氧层所吸收,只有不足2%能到达地球表面,在夏天和午后会特别强烈。)可以破坏蓝细菌的运动性趋光性,可以影响许多其他的生理和生化过程,这将导致生产力的降低,发芽和分化的破坏。光合色素会被UVB漂白,光捕获复合体的结构受到影响,这些都会损坏光合作用。

DNA和蛋白质的主要作用位点、氮代谢中


酶对于UVB表现出不同的敏感性。UV对固氮酶和谷氨酰氨合成酶的活性产生抑制,但会提高硝酸还原酶的活性(当暴露在认为的UVB下)。UVB也会影响基本的光合作用的反应和二氧化碳的吸收。Synechococlus通过快速改变光合系统中酶的形式来抵抗UV。这种分子的可塑性在种群水平上来的抵抗UVB是非常重要的,这使得光合系统对UVB的敏感性每天都在改变。然而,光合作用可以被UVA合蓝光所激活。

蓝细菌已经发展了对于UVB的影响的对策。这包括:a、产生象MAAs类的光保护物质 b、通过迁移到避光的地带来逃避UV c、产生猝灭物质如类胡萝卜素和超氧化物 d、修复机制象光活化和光独立的DNA修复e、激活抗氧化酶。UVB在许多蓝细菌中诱导了MAAs的产生。在Anabaenasp中显示只有在290nm的光可以诱导MAAs。除了光保护作用外,MAAs还具有调节渗透压和抗冻作用。其他的UVA激活物质也被发现。在蓝细菌和藻类中的光保护物质已经建立了数据库。

南极的蓝细菌形成大的蒲状菌落UVB对于Leptolyngbya的菌落具有很强的光化学抑制作用,但是不如对Phormidium的抑制作用大。后者包括了比前者多25倍的MAAs2倍的类胡萝卜素。Rai 和同事研究了UVB重金属污染之间的关系对于氮固定的作用,并发现二者具有协同性

 

大事件

2007528日起,无锡太湖区域蓝藻大面积爆发,引发无锡市自来水严重污染,市区纯净水被哄抢,政府虽及时采取措施,但已经对人民的生活产生很大的影响。

20101129日,云南昆明滇池蓝藻大量繁殖,在昆明滇池海埂一线的岸边,湖水如绿油漆一般。 绿浪翻滚的湖水涌向岸边,带来一阵阵腥臭气味。滇池是云南九大高原湖泊中污染最严重的一个,每当气温上升,加之富营养化严重,均要引起蓝藻爆发,造成严重污染。

2011821日,受持续高温影响,安徽巢湖局部湖面蓝藻又开始抬头,出现较大面积蓝藻集聚。巢湖市高度关注城市集中式饮用水水源地水质状况,开展蓝藻拦截、打捞和自来水深度处理措施。

2008年开始,南昌市城区范围内水域面积较大的景观湖泊青山湖连续6年遭遇蓝藻侵袭,尤其是2014年,蓝藻已经爆发数十次。20141027日,尽管已经进入深秋,气温较低,但青山湖湖面依旧爆发蓝藻,数百亩湖面如同被泼洒绿漆,腥臭味随风袭来,不少人掩鼻而过。据悉,这6年来,南昌市都会投放生石灰、生物再生杀菌剂等以净化湖水、消杀蓝藻,但收效甚微。

2016717日,美国犹他州中毒控制中心接收了100多名中毒者,他们伴有呕吐、腹泻、高烧以及皮肤或眼部刺激、过敏等症状。经研究发现,该现象或与犹他湖中蓝藻细胞的爆发式增长有关。

犹他湖中蓝藻面积达湖面总面积的90%,尽管面积正在缩小,事实上却更危险。各级政府对此采取了相应措施。政府人员称,现在还无法证实蓝藻爆发与这些症状之间的直接关系,但该症状与蓝藻细胞中毒的症状相符。

世界卫生组织和犹他州卫生署条例规定,蓝藻细胞数量的中度危险标准为10万。而714日湖水抽样发现,大部分样本都超出了这一标准的3倍,其中一份样本甚至包含了超过70万的蓝藻细胞。蓝藻细胞在死亡时会向水中释放更多的有毒物质,使得水中的毒细胞尽管数量减少,但却更为致命。

 

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