مرجع تخصصی آب و فاضلاب

۱. نکات و خطرات میکروسیستین‌ها در آب آشامیدنی

• ماهیت و منشاء

  • میکروسیستین‌ها سموم حلقوی پپتیدی تولیدشده توسط باکتری‌های آبی سبز–آبی (سیانوباکتری‌ها) مثل Microcystis, Planktothrix, Anabaena.

  • بیش از ۱۰۰ ایزومر شناخته‌شده (MC‑LR, MC‑RR, MC‑YR و…) که MC‑LR (لایسین–آرژنین) از همه سمی‌تر است.

• اثرات زیان‌بار

  • سمیت کبدی شدید (hepatotoxin): مهار پروتئین فسفاتاز‌های ۱ و ۲A → دگرگونی سیتواسکلتون، نکروز هپاتوسیت‌ها و خطر سرطان کبد

  • مسمومیت حاد: تهوع، استفراغ، درد شکمی، یرقان خفیف

  • مسمومیت مزمن: احتمال ایجاد سرطان کبد و تضعیف سیستم ایمنی

• استانداردها و حد مجاز

  • WHO: 1 µg/L (MC‑LR معادل کلی میکروسیستین‌ها)

  • EPA (ایالات متحده): Health Advisory 0.3 µg/L برای مصرف طولانی‌مدت

۲. شیوه‌های تصفیه و حذف میکروسیستین

1. جذب سطحی (Adsorption)

   • کربن فعال گرانول (GAC): حذف 80–95 ٪ (بسته به تماس و دوز)

   • رزین‌های تبادل یونی کاتیونی: جذب یونیزه‌شده میکروسیستین در pH>8

2. اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)

   • O₃: شکستن حلقه پپتیدی و تخریب سریع تا > 90 ٪

   • UV/H₂O₂ یا O₃/H₂O₂: افزایش سرعت اکسیداسیون و حذف پیش‌سازها

3. فرآیندهای غشایی

   • اولترافیلتراسیون (UF): حذف ذرات سیانوباکتری و بخش عمده سموم متصل به سلول

   • نانوذرات فیلتراسیون (NF) و اسمز معکوس (RO): حذف 70–99 ٪ میکروسیستین

4. بیورمدیشن (Biodegradation)

   • باکتری‌های Sphingomonas, Novosphingobium، Rhizobium توانایی شکستن محیطی میکروسیستین را دارند

   • راکتورهای زیستی با بستر متحرک یا معلق

5. کلرزنی اولیه (Pre-oxidation)

   • افزودن کلر یا دی‌اکسید کلر پیش از فیلتراسیون → تخریب جزئی، سپس حذف با کربن فعال

۳. روش‌های اندازه‌گیری آزمایشگاهی

1. ELISA Kits

   • کیت‌های ایمونوسانتی‌فیکسی ضد Adda (آمینواسید ویژه میکروسیستین)؛ حد تشخیص ~ 0.1 µg/L

   • مناسب غربالگری سریع ولی احتمال تداخل با ماتریس آب

2. LC–MS/MS

   • تفکیک ایزومرها (MC‑LR, MC‑RR, MC‑YR)؛ حد تشخیص ~ ng/L

   • استاندارد طلایی برای تأیید و کمی‌سازی دقیق

3. Protein Phosphatase Inhibition Assay (PPIA)

   • اندازه‌گیری مهار فسفاتاز A و B؛ حساس به «فعالیت زیستی» سم

4. HPLC–UV

   • جداسازی کروماتوگرافی با تشخیص UV (λ≈238 nm)؛ حد تشخیص ~ 0.5 µg/L

۴. روش‌های سنتی حسی و چشمی

• بو و طعم

  • غالباً بوی گنداب یا طعم تلخ/خاکی خفیف، ولی غیرقابل‌اتکا و وابسته به ترکیبات همزمان

• مشاهده گل‌آلودی و رنگ آب

  • تجمع سیانوباکتری‌ها به‌صورت گل‌گل‌آب سبز، آبی–سبز یا قرمز

• لایه‌های شناور (Scum)

  • ایجاد لایه چربی‌مانند روی سطح آب در زمان شکوفایی

۵. سایر روش‌های ساده و پیشرفته

1. تست‌های میدانی سریع (Test Strips)

   • نوارهای آغشته به آنتی‌بادی Adda؛ تغییر رنگ semi‑quantitative در محدوده 0.5–5 µg/L

2. µPADs (Microfluidic Paper‑Based Devices)

   • واکنش‌های ژل‌مانند روی کاغذ با خوانش موبایلی؛ مناسب میدانی

3. Passive Samplers (SPATT / POCIS)

   • جاذب‌های رزینی SPATT برای جذب پیوسته سموم آبی در مخازن و رودخانه‌ها

4. سنسورهای الکتروشیمیایی

   • الکترودهای پوشش‌دار با Aptamerهای اختصاصی میکروسیستین → سیگنال پتانسیل یا جریان

۶. علائم و نشانه‌های محیطی وجود میکروسیستین

• شکوفایی سیانوباکتری (Harmful Algal Blooms)

  • افزایش دمای آب (> 20 °C)، تغذیه بالا از کودهای کشاورزی (N, P)

• آسیب به آبزیان

  • مسمومیت و مرگ ماهیان و بی‌مهرگان

  • کاهش تنوع زیستی فانکشنال و هجوم حشرات آبزی مقاوم

• نشانه‌های بیوشیمیایی

  • افزایش فعالیت آنزیم‌های کبدی (ALT, AST) و کاهش فسفاتاز در نمونه‌های ماهی

  • افزایش ROS و آپوپتوز در نمونه‌های بافتی

خلاصه مهندسی:
میکروسیستین‌ها به‌دلیل سمیت کبدی و غلظت‌های پیکو–میکروگرم‌برلیتر، نیازمند «پایش ELISA + LC–MS/MS + PPIA» و حذف با «UF/RO + Adsorption (GAC) + AOP + Biodegradation» هستند. برای غربالگری میدانی می‌توان از test strips، µPADs و Passive Samplers بهره برد و نمونه‌های مشکوک را برای تأیید دقیق به آزمایشگاه ارسال نمود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب