新型藻毒素β-甲氨基-L-丙氨酸在净水系统中赋存状态和处理技术研究

β-methylamino-L-alanine (BMAA) is a novel cyanobacterial toxin which belongs to neurotoxins, and may cause Amyotrophic lateral sclerosis/Parkinson–dementia complex. At present, there is a serious dispute over the analytical method of BMAA and the occurrence of BMAA in water environment. To address this issue, the defects of current method will be studied and improved. Then, the modified method will be used to analyze the characteristics of the production of BMAA by cyanobacteria and the occurrence of BMAA with different forms (free-BMAA, bound-BMAA and dissolved BMAA) in source water and drinking water treatment systems. The quantitative relationship between the BMAA concentration and algal population structure and density will be also studied. Furthermore, the efficient and cost effective method for the removal of BMAA will be investigated. The finding of this study may solve the dispute over the analytical method of BMAA, and provide a feasible method for the toxicology research and environmental monitoring of BMAA. This study also provides basic information on the risk of BMAA in Chinese source water and drinking water. Moreover, the development of treatment technology for BMAA is very important to ensure the water supply security and to prevent BMAA pollution accident in drinking water.

β-甲氨基-L-丙氨酸(BMAA)是新发现的蓝藻毒素，属于神经类毒素，可能引起肌萎缩性脊髓侧索硬化症/帕金森症。目前，学术界对BMAA的分析方法和该物质在环境中的分布状况存有极大争议。针对这些问题，本项目拟研究现有方法中存在的问题，并进行优化。根据优化后的BMAA检测方法分析典型淡水蓝藻合成BMAA的特性，监测水源和水处理系统内不同赋存状态下(自由性、蛋白质结合性和溶解性)BMAA的变化规律，并研究BMAA浓度和藻种组成、藻密度之间的定量关系。最后，开发经济、高效的BMAA氧化处理技术。研究所得结果有助于解决当前学术界关于BMAA分析方法的争议，为开展BMAA毒理学研究、BMAA环境监测等工作提供研究基础。同时，本研究还为评估当前我国饮用水中可能面临的BMAA风险问题提供基础数据。此外，从防患未然的角度出发，BMAA处理技术的研究对于保障供水安全，解决饮用水BMAA污染问题有着重要的意义。

β-甲氨基-L-丙氨酸（BMAA）是一种由蓝藻产生的具有神经毒性的非蛋白质氨基酸，有报道称BMAA能够诱发多种神经疾病。由于缺乏标准的BMAA检测方法，当前有关BMAA是否在水中广泛存在以及水环境中BMAA的浓度水平尚存有极大的争议。针对此问题，本研究分别优化了适用于不同存在形式BMAA（溶解态、自由态、蛋白质结合态）的检测方法，并监测了我国典型湖泊中的BMAA浓度水平，同时结合净水厂处理工艺，研究了常见氧化剂对于BMAA的去除效能。.在检测方法研究中，针对BMAA及其代表性同分异构体，系统性的优化了BMAA的仪器检测方法，分别建立了适用于溶解态、自由态和蛋白质结合态BMAA的样品预处理方法，并进行了优化。优化后方法对于环境样品中的溶解态、自由态和蛋白质结合态BMAA回收率分别为88%、67%和75%，准确度和精密度满足实际样品分析需求。.在BMAA浓度监测中，分别针对典型藻株和实际环境样品进行了分析。实验室藻株产毒分析结果表明，在不同营养盐条件下培养念珠藻、铜绿微囊藻、惠氏微囊藻、鱼腥藻和集胞藻，藻细胞正常生长情况下并无溶解性BMAA；细胞内结合态BMAA的含量在50ng/g～100ng/g范围内波动，而溶解态BMAA随着N浓度的变化而波动。对太湖、滇池等多个湖泊和水库的样品进行了监测分析，在我国多个水体中获得BMAA阳性结果，水环境中BMAA主要以自由态和结合态存在，其最高浓度分别为0.359ug/g和1.492ug/g。.在BMAA的处理技术研究中，结果表明，氯可以有效氧化BMAA，并且氯化BMAA过程中，首先发生氯化加成反应，随后氯化物进一步被氧化生成氧化产物。氯化反应速率与温度、氯浓度正相关，与pH值负相关。与氯相比较，臭氧对BMAA具有更高的氧化速率，并且高pH值有利于氧化反应的进行。无论采用哪种氧化剂，环境水中的有机物均会显著影响BMAA的氧化效率，导致去除效果不够理想。.本研究证实了我国水环境中存在BMAA的问题，当以湖库水为水源时，在合理设置工艺参数的前提下，BMAA问题可以通过净水厂消毒工艺加以解决。.本项目完成了既定的项目目标，发表SCI论文2篇，培养博士研究生1名，硕士研究生2名。