警鐘——“碧水”孕育美麗的殺手
人們常常贊美道——“碧水藍(lán)天”，可真正的碧水卻會隱藏一類可怕的殺手——藍(lán)藻，因為藍(lán)藻會產(chǎn)生一類毒性很強(qiáng)的生物毒素——微囊藻毒素，它危害肝臟、腎臟、性腺、神經(jīng)等多種系統(tǒng)，特別是對哺乳動物毒性很強(qiáng)……
一、壯觀的“碧水”
陸地上養(yǎng)分（氮、磷）貧瘠，而水中卻堆積如山，這是一個多么無情的玩笑，同樣的元素放錯了地方，“寶”卻變成了“害”……地球上的水資源大部分以海水和冰川的形式而存在，湖泊、河流、水庫中的淡水資源不足總量的0.01%，可它為人類及其它所有陸生動物提供了寶貴的飲用水源，而清轍而甘甜的水質(zhì)是健康的保障。
但是，當(dāng)水體中N、P富集時，一種古老而原始的低等植物——藍(lán)藻（也稱之為藍(lán)細(xì)菌）往往大量爆發(fā)，并常常在水體表面形成一層厚厚的水華。那N、P從何而來呢？主要來自生活污水的排放以及農(nóng)業(yè)面源的輸入。富營養(yǎng)化的產(chǎn)物不一定都是藍(lán)藻水華，還會產(chǎn)生硅藻水華（常常出現(xiàn)于河流）、甲藻水華（常常出現(xiàn)于魚池）、綠藻水華等，但經(jīng)驗上，出現(xiàn)藍(lán)藻水華的概率最大（謝平2007，Yang etal. 2012）。
我國深受藍(lán)藻水華折磨的最著名的湖泊有滇池、太湖和巢湖（圖1），周邊的自來水廠大部分已經(jīng)關(guān)閉，損失慘重，剩下的一些水廠其源水的安全狀況也令人堪憂。在過去的二十年，國家和地方政府在“三湖”治理上已耗資數(shù)千億，但依然擋不住滾滾的“綠波”，樂觀的估計還要繼續(xù)奮斗20年（謝平2008，2009），悲觀的說也許遙遙無期……不僅如此，浩瀚的洞庭湖和鄱陽湖（圖2）似乎準(zhǔn)備赴其后塵，云南秀麗的洱海（圖3，圖4）也即將步入水華的常態(tài)化狀態(tài)……。當(dāng)然，藍(lán)藻水華也非中國特有，全世界都有發(fā)生，有些慘況比中國一點(diǎn)都不遜色（圖5）。
小小的藍(lán)藻（通常只有幾個微米大小，只有聚集成群時才可以被肉眼識別），受到國家領(lǐng)導(dǎo)人的高度重視。原國務(wù)院副總理李嵐清曾指出，“富營養(yǎng)化引起的藍(lán)藻爆發(fā)是嚴(yán)重的湖泊公害，對此要作為重大科研課題加緊研究和治理，否則我們無法向人民交待”。前國務(wù)院總理溫家寶在對無錫水污染事件考察期間曾指出，“當(dāng)務(wù)之急是采取有效措施，切實預(yù)防藍(lán)藻再次大規(guī)模暴發(fā)，確保城鄉(xiāng)居民飲用水安全”。
圖1 壯觀的藍(lán)藻水華（滇池、太湖和巢湖）
圖2 洞庭湖和鄱陽湖局部水域的藍(lán)藻水華
圖3 云南洱海藍(lán)藻水華的演變趨勢，水華發(fā)生日益頻繁。2013年夏季，水華最盛時覆蓋了近80%的湖面，令人吃驚的是，從一只死在岸邊水華中的野鳥（下排最右邊的圖片）體內(nèi)還檢測出了微囊藻毒素
圖4 2013年發(fā)生在云南洱海的藍(lán)藻水華的衛(wèi)星遙感圖（由虞功亮博士和李仁輝教授提供）
圖4 世界各地的藍(lán)藻水華
二、美麗的殺手
藍(lán)藻的主要危害之一就是產(chǎn)生各種各樣的生物毒素（表1），其中一類毒性很強(qiáng)的生物毒素——微囊藻毒素（如圖6）最為常見，危害最大，受到廣泛關(guān)注。已知微囊藻毒素有90多種異構(gòu)體。雖然微囊藻毒素還未達(dá)到用于制造大規(guī)模殺傷性生物武器（Mass Casualty Biological Weapon, MCBW）的程度（由于生產(chǎn)困難、毒性還不是足夠強(qiáng)烈），但其毒性已經(jīng)達(dá)到引起軍事專家關(guān)注的程度（表2）。一些神經(jīng)毒素能有效地終止神經(jīng)和肌肉的功能而不引起組織顯微結(jié)構(gòu)的破壞，而其它一些毒素直接破壞和損傷組織，對這些毒素，預(yù)防十分重要，因為常常在數(shù)分鐘或數(shù)小時內(nèi)就可發(fā)生不可逆的病理變化，微囊藻毒素就屬于這種類型。
微囊藻毒素專一性地與細(xì)胞（如肝、腎）內(nèi)的蛋白磷酸酶結(jié)合，在致死劑量暴露的情況下，15-60 min 之內(nèi)即發(fā)生不可逆的器官損傷，在這種情況下，具有重要功能的肝臟、腎臟等被嚴(yán)重?fù)p傷以致治療可能作用甚微或毫無價值。最新的研究表明，這種毒素對生殖、神經(jīng)和心臟等的影響亦不可小視（Qiu et al. 2009, Liu et al. 2010, Li et al.2012, Zhao et al. 2012, Chen et al. 2015）。
微囊藻毒素的化學(xué)性質(zhì)十分穩(wěn)定，能耐高溫（達(dá)300℃），耐酸堿，因此，泡茶和烹飪對其影響甚微（Zhang et al. 2010）。這也意味，在自來水中或進(jìn)入水產(chǎn)品中的毒素大部分將通過飲水或食物鏈危害消費(fèi)者的健康，長期的慢性暴露將帶來不容忽視的健康風(fēng)險（Xie et al. 2005, 謝平2006，Chen et al. 2009, Zhang et al. 2009）。
圖6 常見的一種微囊藻毒素MC-LR的化學(xué)結(jié)構(gòu)圖
表1藍(lán)藻毒素的名稱及產(chǎn)毒生物
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毒素類別 Toxic group |
毒性或刺激效應(yīng) Toxic or irritant effect |
產(chǎn)毒藍(lán)藻屬名 Producer of cyanobacteria genera |
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環(huán)肽Cyclic peptides |
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微囊藻毒素 Microcystins |
肝毒性Hepatotoxic |
魚腥藻Anabaena, 項圈藻Anabaenopsis, 隱球藻Aphanocapsa, 陸生軟管藻Hapalosiphon,微囊藻Microcystis, 念珠藻Nostoc, 顫藻Oscillatoria |
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節(jié)球藻毒素 Nodularins |
肝毒性Hepatotoxic |
節(jié)球藻（主要在咸淡水）Nodularin(mainly brackish water) |
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生物堿Alkaloids |
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神經(jīng)毒性生物堿 Neurotoxic alkaloids |
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類毒素-a Anatoxin-a |
神經(jīng)毒性Neurotoxic |
魚腥藻Anabaena, 束絲藻Aphanizomenon,顫藻Oscillatoria |
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擬類毒素-a(s) Anatoxin-a(s) |
神經(jīng)毒性Neurot oxic |
魚腥藻Anabaena, 顫藻Oscillatoria |
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石房蛤毒素 Saxitoxins |
神經(jīng)毒性Neurotoxic |
魚腥藻Anabaena, 束絲藻Aphanizomenon,擬柱胞藻Clindrospermopsis, 鞘絲藻Lyngbya |
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細(xì)胞毒性的生物堿 Cytotoxic alkaloids |
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筒胞藻毒素 Cylindrospermopsin |
細(xì)胞毒性Cytotoxic, 肝毒性hepatotoxic, 神經(jīng)毒性neurototoxic, 遺傳毒性genotoxic |
魚腥藻Anabaena, 束絲藻Aphanizomenon,擬柱胞藻Clindrospermopsis, Umezakia |
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皮炎毒性生物堿 Dermatotoxic alkaloids |
海洋藍(lán)藻Marine cyanobacteria | |
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海兔毒素Aplysiatoxin |
皮炎毒性Dermatotoxic |
鞘絲藻Lyngbya, 裂須藻Schizothrix, 顫藻Oscillatoria |
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皮炎毒性Dermatotoxic |
鞘絲藻Lyngbya, 裂須藻Schizothrix, 顫藻Oscillatoria | |
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鞘絲藻毒素Lyngbyatoxin-a |
皮炎毒性Dermatotoxic, 口腔和腸胃發(fā)炎oral and gastrointestinal inflammation |
鞘絲藻Lyngbya |
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脂多糖內(nèi)毒素 Lipopolysaccharides (LPS) |
具有刺激任何暴露組織的可能 Potentially irritates any exposed tissue |
所有All |
（引自 Svrcek and Smith 2004）
表2 所選的毒素與化學(xué)毒劑對實驗小白鼠致死性的比較
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試劑Agent |
LD50 (μg kg-1) |
分子量 Molecular weight |
來源Source |
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肉毒菌毒素 Botulinum Toxin |
0.001 |
150,000 |
細(xì)菌Bacterium |
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志賀毒素Shiga Toxin |
0.002 |
55,000 |
細(xì)菌Bacterium |
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破傷風(fēng)毒素 Tetanus Toxin |
0.002 |
150,000 |
細(xì)菌Bacterium |
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相思子豆毒素Abrin |
0.04 |
65,000 |
植物（相思豆） Plant (Rosary Pea) |
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白喉毒素 Diphtheria Toxin |
0.10 |
62,000 |
細(xì)菌Bacterium |
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刺尾魚毒素Maitotoxin |
0.10 |
3,400 |
海洋鞭毛類 Marine Dinoflagellate |
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巖沙?？舅?/span>Palytoxin |
0.15 |
2,700 |
海洋軟珊瑚 Marine Soft Coral |
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雪卡毒素Ciguatoxin |
0.40 |
1,000 |
魚/海洋雙鞭毛類Fish/Marine Dinoflagellate |
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組織毒素Textilotoxin |
0.60 |
80,000 |
毒蛇Elapid Snake |
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產(chǎn)氣莢膜梭菌毒素 Clostridium perfringenstoxins |
0.1-5.0 |
35,000-40,000 |
細(xì)菌Bacterium |
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哥倫比亞箭毒蛙毒素Batrachotoxin |
2.0 |
539 |
箭毒蛙Arrow-Poison Frog |
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篦麻毒素Ricin |
3.0 |
64,000 |
植物（蓖麻子） Plant (Castor Bean) |
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海蝸牛毒素 -Conotoxin |
5.0 |
1,500 |
海蝸牛Cone Snail |
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泰攀蛇毒素Taipoxin |
5.0 |
46,000 |
毒蛇Elapid Snake |
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河豚毒素Tetrodotoxin |
8.0 |
319 |
河豚Puffer Fish |
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蝎毒素-Tityustoxin |
9.0 |
8,000 |
蝎子Scorpion |
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石房蛤毒素 Saxitoxin |
10.0 (吸入Inhal, 2.0) |
299 |
海洋雙鞭毛類 Marine Dinoflagellate |
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VX 神經(jīng)毒劑 VX |
15.0 |
267 |
化學(xué)毒劑 Chemical Agent |
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葡萄球菌腸毒素Ｂ(Rhesus/Aerosol) SEB (Rhesus/Aerosol) |
27.0 (半數(shù)有效劑量ED50~pg) |
28,494 |
細(xì)菌 Bacterium |
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擬類毒素-A(s) Anatoxin-A(s) |
50.0 |
500 |
藍(lán)藻Blue-Green Alga |
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微囊藻毒素-LR Microcystin-LR |
50.0 |
994 |
藍(lán)藻Blue-Green Alga |
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索曼毒劑（GD） Soman (GD) |
64.0 |
182 |
化學(xué)毒劑 Chemical Agent |
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沙林毒氣（GB） Sarin (GB) |
100.0 |
140 |
化學(xué)毒氣 Chemical Agent |
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烏頭堿Aconitine |
100.0 |
647 |
植物（烏頭） Plant (Monkshood) |
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T-2毒素T-2 Toxin |
1,210.0 |
466 |
真菌毒素Fungal Mycotoxin |
（引自Franz1997）
產(chǎn)毒藍(lán)藻眾多，它們在顯微鏡下十分艷麗（圖7）。水體中的藍(lán)藻水華可由一至數(shù)個優(yōu)勢種組成，已知的藍(lán)藻水華中有60-70%含有產(chǎn)毒的株系。在某一個期間的水華可產(chǎn)生幾種微囊藻毒素，有時甚至可達(dá)20多種。一種藍(lán)藻水華的毒性取決于有毒株細(xì)胞的濃度，以及所出現(xiàn)的毒素的相對毒性。已報道的從自然水體中采集的水華藍(lán)藻中的MC含量，以中國的7300μg g-1 dw（Zhang et al. 1991）和葡萄牙的7100 μg g-1 dw（Vasconelos et al. 1996）為最高。
圖7 艷麗的產(chǎn)毒藍(lán)藻
三、可怕的案例
微囊藻毒素對人類健康危害公認(rèn)的證據(jù)或事件如圖8所示，其中有兩項來自中國，一項研究表明，我國南方原發(fā)性肝癌的高發(fā)病率被認(rèn)為與飲水中的微囊藻毒素污染有密切關(guān)系。世界最著名的藻毒素污染致人類死亡事件發(fā)生在1996年，巴西血透析水被污染事件，導(dǎo)致60多人死亡，震驚全世界（圖9）。世界衛(wèi)生組織因此而制定了飲用水中MC-LR的臨時性指導(dǎo)值（1μg/L）。雖然關(guān)于微囊藻毒素的致癌性還存在一定的分歧。
圖8 藍(lán)藻毒素重大進(jìn)展或事件回顧
圖9 導(dǎo)致60多人死亡的巴西透析水藻毒素污染事件
最近的研究（Chen et al. 2009a）表明，巢湖專業(yè)漁民長期暴露于藍(lán)藻毒素的高風(fēng)險之中，因為他們飲用未經(jīng)處理的巢湖水，取食含有毒素的各種水產(chǎn)品。通過對在湖面生活過5-10年的專業(yè)漁民的流行病學(xué)調(diào)查，從漁民的血液中普遍檢測出毒素（圖10），通過與21種血液生化指標(biāo)的相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)引發(fā)了一些個體的實質(zhì)性肝損傷（圖11）。這亦是在世界上首次從自然染毒人群的血液中檢測出藍(lán)藻毒素的存在，并發(fā)現(xiàn)了其損傷人肝功能的直接證據(jù)，雖然科學(xué)界對人類的近親——小鼠和大鼠進(jìn)行了無數(shù)次類似的染毒實驗。
圖10 巢湖漁民血液中的MC含量（引自Chenet al. 2009a）
圖11 根據(jù)巢湖漁民血液樣本中的微囊藻毒素濃度和21種血液生化指標(biāo)做成的PCCA圖，血清中微囊藻毒素含量與主要肝功能指標(biāo)間存在正相關(guān)關(guān)系（引自Chen et al. 2009a）
進(jìn)一步對從巢湖中捕獲的甲殼動物、軟體動物和魚類器官中的毒素含量進(jìn)行了分析（圖12），并結(jié)合水中的毒素含量，計算出每個漁民MC的日攝食量為2.2-3.9μg MC-Lreq，接近或超過了世界衛(wèi)生組織確定的日容許攝入量（2.4 μg MC-LReq)，這表明世界衛(wèi)生組織制定的日允許攝入值存在健康風(fēng)險，需要向下修訂（Chen et al. 2009a）。利用大鼠的代謝組學(xué)研究也支撐了這一結(jié)論（He et al. 2012）。
圖12安徽巢湖甲殼動物、軟體動物和魚類肌肉/足中的毒素含量（引自Chenet al. 2009a）
四、知情、對策與展望
藍(lán)藻近在咫尺，風(fēng)險到底幾何？藍(lán)藻毒素的暴露途徑包括飲水?dāng)z入（主要途徑）、水產(chǎn)品消費(fèi)（我國民眾MC攝入的重要途徑之一）、靜脈輸入（透析病人）和娛樂活動的皮膚暴露（圖13）。我國是淡水水產(chǎn)品生產(chǎn)與消費(fèi)大國，根據(jù)農(nóng)業(yè)部2012年漁業(yè)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計公報，我國水產(chǎn)品養(yǎng)殖總量占世界的60%以上，淡水占49%。與歐美國家相比，我國湖泊藍(lán)藻水華發(fā)生總體情況更為嚴(yán)重，藍(lán)藻毒素對淡水水產(chǎn)品安全性的風(fēng)險更大！
圖13 微囊藻毒素通過食物鏈向人的傳遞
圖14 江蘇太湖各種魚類、甲魚、家鴨以及水鳥中的微囊藻毒素含量（引自Chen et al. 2009b）
基于以往的研究數(shù)據(jù)（如圖12、圖14），對太湖和巢湖各種水產(chǎn)品的食用安全性進(jìn)行了初步分析（圖15），總體來說，食用上述無脊椎動物的整體（即包括各種內(nèi)臟，如肝胰腺、性腺等）都存在健康風(fēng)險，其中蚌的風(fēng)險最大（食用足也不安全）。當(dāng)然，這些閾值還依賴于每年藍(lán)藻水華的嚴(yán)重程度、產(chǎn)毒狀況等（Tao et al. 2012）。當(dāng)然，這是水華盛行期間的數(shù)據(jù)，這時的消費(fèi)風(fēng)險最大，而進(jìn)入冬季，動物體內(nèi)的藍(lán)藻毒素大部分將被代謝掉，毒素含一般量亦會下降到安全消費(fèi)的水平。當(dāng)然，這與種類也有一定關(guān)系，有的降解能力較強(qiáng)，有的則較弱。此外，水華的持續(xù)時間亦會產(chǎn)生影響，像滇池這樣水華一年四季都不消退的湖泊，風(fēng)險就會一直存在，而在太湖和巢湖，冬季水產(chǎn)品的安全性就要好得多。還有，不同的湖泊，即使藍(lán)藻的生物量相似，也會因為藍(lán)藻產(chǎn)毒能力的差異而使水產(chǎn)品的安全狀況有所差異。
圖15 基于動物體內(nèi)微囊藻毒素含量以及每人每日平均消費(fèi)量，對太湖和巢湖經(jīng)濟(jì)水產(chǎn)品的食用安全性的評估
迄今為止，人們并不清楚如此之多的藍(lán)藻為何要產(chǎn)生這般強(qiáng)烈的毒素，沒有任何可靠的證據(jù)證明它就是為了某個目的，只知道很多藍(lán)藻產(chǎn)它，但同樣一個種類有時也可以變成無毒株。毒性的存在也妨礙了藍(lán)藻的資源化利用，如它無法作為豬或家禽的飼料（雖然藍(lán)藻的蛋白質(zhì)含量很高）。但有些土著的魚類（如鰱、鳙）卻能以有毒藍(lán)藻為食，并能快速生長，在冬季還能將體內(nèi)的毒素降解到人類可以安全消費(fèi)的水平（Chen et al. 2006, 2007）。在武漢東湖面積達(dá)12km2的主題湖區(qū)，用這種技術(shù)（稱之為非經(jīng)典生物操縱技術(shù)）成功清除與遏制東湖的藍(lán)藻水華達(dá)30年之久，每年通過漁獲物凈帶走的N和P相當(dāng)于水柱現(xiàn)存量的19.2%和140%，當(dāng)然，污水輸入的N、P遠(yuǎn)大于這個量（Xie & Liu 2001，謝平2003）。
遺憾的是，這種生物控藻技術(shù)只能使普通的漁民受惠，而不能給那些水處理企業(yè)或設(shè)備制造商或收藻船制造者等帶來利潤，因此決策者毫無興趣。更為諷刺的是，有聰明的科學(xué)家仿造鰱的原理制造出了一種仿生收藻船（雖然也能應(yīng)一下急，但僅限于非常局部的藍(lán)藻堆積地，而不可能解決大面積的水華問題），其實這種“高科技”產(chǎn)品的發(fā)明人就是食藻魚，真品一錢不值（有時還要被冤枉成“壞蛋”而被斬盡殺絕），而它的仿制品卻價格不菲，一條就數(shù)百萬元，政府倒是樂意掏錢去購買，還要花錢雇人買油去運(yùn)行，所收的藍(lán)藻有時還要買地挖坑去填埋……GDP是一連串地增加了，秀也做了……決策者就這么“任性”，寧愿花冤枉錢去收藻，也不要勤勉的食藻魚，盡管后者還能帶來可觀的經(jīng)濟(jì)收益。期待有一天這種境況能夠得到改善。
一些環(huán)境政策的決策者，對自然生態(tài)系統(tǒng)的認(rèn)知十分局限，談“魚”色變，認(rèn)為漁業(yè)是水體富營養(yǎng)化的罪魁禍?zhǔn)?，雖然不排除在一些水體還存在不合理的漁業(yè)方式（如投肥、投餌），像三湖這樣的大型湖泊并未存在規(guī)?；臐O業(yè)養(yǎng)殖活動，富營養(yǎng)化的主要原因還是生活污水和農(nóng)業(yè)面源的輸入。自然生態(tài)系統(tǒng)就是由生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者所組成，魚類是水體的主要消費(fèi)者，它通過牧食或捕食，直接或間接地收割初級生產(chǎn)者，并通過生長將N、P富集于身體之中，再通過漁獲物將所富集的N、P從生態(tài)系統(tǒng)中移出，從而達(dá)到改善水質(zhì)的效果。只要我們維護(hù)與管理好一種良性的生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，維持好生態(tài)系統(tǒng)的代謝機(jī)制，就既能有利于水質(zhì)改善，也能收獲優(yōu)質(zhì)的魚產(chǎn)品，最終，就可以同時滿足人們對清潔飲水和優(yōu)質(zhì)動物蛋白的需求。因此，可以預(yù)料，在大型湖泊，以水質(zhì)保護(hù)為前提的集流域污染源控制、生態(tài)修復(fù)（保育）與生態(tài)漁業(yè)等為一體的政府、企業(yè)家和科學(xué)家合作運(yùn)營模式也許是未來的一個重要發(fā)展方向，期待出現(xiàn)一種全新的“大湖生態(tài)模式”。
如何保護(hù)好飲用水源的安全是我們未來將要面臨的重大挑戰(zhàn)（圖16）。水處理專家可能認(rèn)為技術(shù)可以解決一切問題，但實際情況則是，當(dāng)水污染到一定程度之后，任何技術(shù)都變得束手無策，成本的飆升將會迫使人們?nèi)ふ姨娲?，而且處理過程中的副產(chǎn)物也是一個問題。因此，早在數(shù)十年前開始，人們就從沉淀池走向了水源地、再擴(kuò)展到涵養(yǎng)它的大水體（湖泊、水庫或河流）、并最終延伸到了整個流域。在這個過程中，管理的作用顯得日益重要。但這與社會發(fā)展的矛盾越來越突出，而且變成了一個綜合性的技術(shù)與管理問題，這里人們更加關(guān)注一些宏觀尺度的問題，譬如水域生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)控、修復(fù)與重建、面源污染控制、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整、流域生態(tài)圈層構(gòu)建等，這種尺度的綜合技術(shù)與管理問題將科學(xué)家、政治家、企業(yè)家和社會公眾等不同類型的人群扭在了一起。其實，這是一個極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，設(shè)想一下，要成功地對像太湖這樣一個涵蓋36900平方公里的巨大流域進(jìn)行有效的生態(tài)與水質(zhì)管控，無論是在理論上還是實踐上都沒有成熟的經(jīng)驗可以借鑒，都還得進(jìn)行持續(xù)的艱苦探索！
圖16 藍(lán)藻生態(tài)風(fēng)險的管控對策
包括水在內(nèi)的許多環(huán)境問題還有更深、更復(fù)雜的淵源。技術(shù)的盲目崇拜者認(rèn)為技術(shù)可以解決一切，這實際上是在妄想人可以超越自然界，但這是不可能的，因此，那些所謂的可持續(xù)發(fā)展（增長）觀念也只是一種蠱惑人心的口號，因為地球在空間上是有限的，它的承載能力亦如此。在人類尚未統(tǒng)治自然界之前，數(shù)以千萬計的物種共存在這個地球表面，在一定的氣候背景和生存條件下，一個物種大致會保持一種震蕩的平衡趨勢，一個典型的例子就是猞猁和兔子，它們每隔10年左右出現(xiàn)一個波動周期（圖17，左上圖），但是，人類憑借自己的智慧和技術(shù)，開始掌控自然界，將自然界中每一寸可用的土地?fù)?jù)為己有，打破了自身的平衡波動模式，導(dǎo)致了人口的狂飆（圖17，左下圖）。
圖17 種群的極限——人類也是一個動物種群
幾個方面的因素助推了這一過程。首先是醫(yī)療的進(jìn)步，大大降低了疾病導(dǎo)致的死亡率。再就是農(nóng)業(yè)的進(jìn)步：①人類不斷擴(kuò)展耕地，把大地一步步變成自己的糧食生產(chǎn)基地，這直接導(dǎo)致了大量的動植物棲息地的喪失，無數(shù)的物種慘遭絕滅；②通過肥料提升農(nóng)作物產(chǎn)量，人們利用埋藏的化石能源，把空氣中不能被利用的分子態(tài)氮用化學(xué)的方法變成作物可利用的氮肥（現(xiàn)在全世界人工固氮總量可能超過了自然生物固氮的總和），開采埋藏的磷礦；③人們通過大量的農(nóng)藥，控制蟲害與雜草，保證穩(wěn)定的產(chǎn)量；④人們通過品種的選育，培育所謂超級稻，增加糧食產(chǎn)量；⑤在水資源短缺的北方，人們瘋狂地開采地下水（有地方深大數(shù)十米），利用著數(shù)萬年前的庫存水，或者把南方的水調(diào)往北方，甚至通過人工降水等手段；等等。
不可否認(rèn)，這確實是在一步步提升這個美麗的地球養(yǎng)育我們?nèi)祟惖某休d能力，但問題是我們卻在一步步地將它蹂躪與摧毀，淡水的持續(xù)環(huán)境惡化就是這部史詩般的宏大悲劇的情景之一，巨量的養(yǎng)分在人工的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中循環(huán)之后大量流入容量極為有限的河湖之中（全球淡水資源不足整個水資源量的0.01%），從而導(dǎo)演了觸目驚心的富營養(yǎng)化和藍(lán)藻水華。事實上，我們是在一步一步地蠶食地球環(huán)境的可塑性，使這根本已緊蹦的玄不斷更新極限……但可以確信的是，成長終會引來嘎然而止的那一天，如果我們放縱自身，總有一天會重蹈St Paul島上馴鹿種群崩潰（圖17，右圖）的命運(yùn)！
放眼未來，我們需要目光遠(yuǎn)大的政治家與各類具有良知的科學(xué)家的精誠合作，掌控流域的生態(tài)環(huán)境承載能力，優(yōu)化流域的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建、修復(fù)與保護(hù)自然原始的水生態(tài)系統(tǒng)，特別是要恢復(fù)有水下森林美譽(yù)的水生植被，保育好珍稀的物種及其棲息之地，繼承與發(fā)展傳統(tǒng)的生態(tài)漁業(yè)模式。要實現(xiàn)對水生態(tài)系統(tǒng)的科學(xué)管控，生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的自來水，收獲優(yōu)質(zhì)的漁產(chǎn)品（這需要將漁業(yè)巧妙地組合到生態(tài)系統(tǒng)的自然代謝之中），提供生態(tài)的休閑地，保護(hù)好人類的健康！
回首今天的生物學(xué)，似乎滑落到了畸形的邊緣——微觀的分子生物學(xué)萬紫千紅，宏觀的全球變化生物學(xué)風(fēng)光無限，而中觀的生態(tài)學(xué)（個體、種群、群落和生態(tài)系統(tǒng)）大有日薄西山之勢。但不要忘記，中觀生態(tài)學(xué)曾是生態(tài)學(xué)的發(fā)源，它伴隨著農(nóng)耕社會一直延續(xù)到了今天，但卻幾乎要被一種極不科學(xué)的“科學(xué)評價體系”——SCI影響因子所銷毀（這個領(lǐng)域在一些大學(xué)早已消逝）。但是，未來為了解決生態(tài)環(huán)境領(lǐng)域的實際問題，最需要的恰恰還是中尺度的生態(tài)學(xué)研究。
我們?nèi)祟惣木拥倪@個自然界亦是由無數(shù)種大大小小的循環(huán)構(gòu)成的一種極為錯綜復(fù)雜的地球系統(tǒng)，如生態(tài)系統(tǒng)中的生產(chǎn)者—消費(fèi)者—分解者就是貫穿了一系列生源要素（C、N、P、S等）的循環(huán)。德國哲學(xué)家叔本華曾說，“不論在哪里都無例外，自然的純粹象征是圓形，因為圓形是循環(huán)的圖示。這實是自然界中最普遍的形式，上至天體的運(yùn)行，下至有機(jī)體的生生死死，萬物之中的所行所為，只有借這種圖示，才可能在時間的流動中產(chǎn)生一種現(xiàn)實存在，即眼前的自然”。這亦是我們尊重自然與敬畏自然的倫理基石。人類可以實現(xiàn)的絕非可持續(xù)的增長，而是在一定平衡域附近震蕩的良性循環(huán)，這亦是生態(tài)文明的原點(diǎn)之一！
主要參考資料
1. 謝平。鰱、鳙與藻類水華控制?？茖W(xué)出版社，2003，北京（http://wetland.www.tjxkxjsxh.com/lwycbw/qt/）
2. 謝平。水生動物體內(nèi)的微囊藻毒素及其對人類健康的潛在威脅?？茖W(xué)出版社，2006，北京（http://wetland.www.tjxkxjsxh.com/lwycbw/qt/）
3. 謝平。論藍(lán)藻水華的發(fā)生機(jī)制—從生物進(jìn)化、生物地球化學(xué)和生態(tài)學(xué)視點(diǎn)。科學(xué)出版社，2007，北京（http://wetland.www.tjxkxjsxh.com/lwycbw/qt/）
4. 謝平。太湖藍(lán)藻的歷史發(fā)展與水華災(zāi)害?？茖W(xué)出版社，2008，北京（http://wetland.www.tjxkxjsxh.com/lwycbw/qt/）
5. 謝平。翻閱巢湖的歷史—藍(lán)藻、富營養(yǎng)化及地質(zhì)演化?？茖W(xué)出版社，2009，北京（http://wetland.www.tjxkxjsxh.com/lwycbw/qt/）
6. ChenJ, Xie P, Li L & Xu J. 2009a. First identification of the hepatotoxicmicrocystins in the serum of a chronically exposed human population togetherwith indication of hepatocellular damage. Toxicol. Sci.108：81-89
7. ChenJ, Xie P, Zhang D, Ke ZX & Yang H. 2006. In situ studies on thebioaccumulation of microcystins in the phytoplanktivorous silver carp(Hypophthalmichthys molitrix) stocked in Lake Taihu with dense toxicMicrocystis blooms. Aquaculture 261: 1026-1038
8. ChenJ, Xie P, Zhang D, Lei H. 2007. In situ studies on the distribution patternsand dynamics of microcystins in a biomanipulation fish - bighead carp(Aristichthys nobilis). Environ. Pollut. 147: 150-157
9. ChenJ, Zhang DW, Xie P & Ma ZM. 2009b. Simultaneous determination ofmicrocystin contaminations in various vertebrates (fish, turtle, duck and waterbird) from a large eutrophic Chinese lake, Lake Taihu, with toxic Microcystis blooms. Sci. Total Environ. 407:3317–3322
10. Chen L, Chen J, Zhang XZ & Xie P. 2015.A review of reproductive toxicity of microcystins. J. Hazard. Mater. (in press)
11. He J, Chen J, Wu LY, Li GY, Xie P. 2012.Metabolic response to oral microcystin-LR exposure in the rat by NMR-based metabonomicstudy. J. Proteom. Res. 11: 5934-5946
12. Li GY, Cai F, Yan W et al. 2012. A proteomicanalysis of MCLR-induced neurotoxicity: implications for Alzheimer's disease. ToxicolSci 127: 485-495
13. Liu Y, Xie P et al. 2010. Microcystinextracts induce ultrastructural damage and biochemical disturbance in malerabbit testis. Environ. Toxicol. 25: 9-17
14. Qiu T, Xie P, Liu Y, Li GY, Xiong Q, Hao L& Li HY. 2009. The profound effects of microcystin on cardiac antioxidantenzymes, mitochondrial function and cardiac toxicity in rat. Toxicology257: 86-94
15. Tao M, Xie P, Chen J, Qin BQ, Zhang DW, NiuY, Zhang M, Wang Q, Wu LY. 2012. Use of a generalized additive model toinvestigate key abiotic factors affecting microcystin cellular quotas in heavybloom areas of Lake Taihu. PLoS ONE 7: e32020
16. Xie LQ, Xie P, Guo LG, Li L, Yuichi M &Park HD. 2005. Organ distribution and bioaccumulation of microcystins infreshwater fishes with different trophic levels from the eutrophic Lake Chaohu,China. Environ Toxicol. 20: 293-300
17. Xie P & Liu JK. 2001. Practical successof biomanipulation using filter-feeding fish to control cyanobacteria blooms: asynthesis of decades of research and application in a subtropicalhypereutrophic lake.TheScientificWorld 1: 337-356
18. Yang Q, Xie P, Shen H, Xu J, Wang PL, ZhangB. 2012. A novel flushing strategy for diatom bloom prevention in thelower-middle Hanjiang River. Water Res. 46: 2525-2534
19. Zhang DW, Xie P, Chen J. 2010. Effects oftemperature on the stability of microcystins in muscle of fish and itsconsequences for food safety. Bull Environ Contam Toxicol 84：202-207
20. Zhang DW, Xie P, Liu YQ, Qiu T. 2009.Transfer, distribution and bioaccumulation of microcystins in the aquatic foodweb in Lake Taihu, China, with potential risks to human health. Sci.Total Environ. 407: 2191-2199
21. Zhao SJ, Xie P, Li GY, Cai Y, Xiong Q, ZhaoYY. 2012. The proteomic study on cellular responses of the testes of zebra？sh (Danio rerio) exposed to microcystin-RR. Proteomics12: 300–312
22. Zhao YY, Xie P, Fan HH. 2012. Genomicprofiling of microRNAs and proteomics reveals an early molecular alterationassociated with tumorigenesis induced by MC-LR in mice. Environ Sci. Technol. 46:34–41
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