科学家发现，佛罗里达州蓝绿藻大量繁殖产生的有害化学物质正在进入空气，可能影响远离污染水域的人们。一项新研究揭示，由蓝细菌（俗称蓝绿藻）产生的毒素正被释放到佛罗里达西南部的空气中，引发人们对通过呼吸接触这些有害化合物的担忧。来自怀俄明州脑化学实验室的研究人员与非营利组织卡卢萨水守护者合作，在佛罗里达西南部的多个地点放置了空气采样器。每个采集到的样本都含有一种名为2,4-DAB的神经毒素，这种毒素由蓝细菌产生。此前，在佛罗里达州印第安河泻湖搁浅的海豚大脑中也发现了同样的毒素，这些海豚表现出阿尔茨海默病的迹象。蓝细菌是古老的生物，数十亿年前帮助创造了地球富含氧气的大气层。然而，当水道中氮和磷等营养物质过量（通常来自农业径流或处理不当的污水）时，这些细菌会迅速繁殖，形成密集的水华并向环境释放毒素。长期以来，科学家一直关注受污染的食物和饮用水作为接触毒素的主要途径，但新发现表明，呼吸受污染的空气可能同样重要。有害藻类毒素与一系列健康问题有关，从直接的呼吸道和胃肠道问题到长期的神经系统疾病，包括阿尔茨海默病、肌萎缩侧索硬化症和帕金森病。为了查明藻类毒素是否能够进入空气，研究人员开发了一种名为ADAM（空气检测藻类监测装置）的特殊设备。这种便携式空气采样器设计用于在“呼吸高度”（大约离地面五到六英尺）收集空气，这正是人们实际吸入的高度。该设备使用两种收集方法：一种玻璃纤维过滤器捕获颗粒，另一种液体“冲击器”捕获溶解在空气中的毒素。2021年7月至12月期间，研究小组将这些采样器放置在佛罗里达西南部的多个地点，具体沿着卡卢萨哈奇河下游、马特拉查保护区以及开普科勒尔游艇俱乐部等地，每次运行24小时。在每个地点，他们还收集水样本以比较空气中发现的毒素与水中发现的毒素。随后对空气样本进行了一系列毒素分析。由于佛罗里达湾沿岸也经历由短凯伦藻引起的赤潮，他们还测试了与赤潮相关的呼吸道刺激物短链毒素。这项发表在《毒素》期刊上的研究发现，即使水中没有可见的藻华，空气中仍然存在毒素。在采集的21个水样本中，62%的表面没有蓝细菌或藻类的迹象。然而，尽管缺乏水华，空气样本中经常检测到可测量水平的毒素。该设备收集了颗粒和溶解化合物，使研究人员得出结论：人们可能通过吸入长期暴露于低浓度的这些毒素。“即使我们可以避免受污染的食物和水，通过呼吸来防止暴露要困难得多，”首席科学家詹姆斯·梅特卡夫博士说。空气过滤器仅在5%的样本中检测到赤潮毒素，但其他毒素更为常见。一种毒素出现在三分之一的样本中，经过更灵敏的测试后，检出率达到100%。这表明即使没有可见的水华，人们也在吸入低水平的这些化合物。水样本中含有更多与健康问题相关的毒素混合物。29%的样本中发现肝脏毒素，43%发现神经毒素，38%发现呼吸道刺激物。只有一个含有实际水华（一种铜绿微囊藻）的样本显示出高水平的微囊藻毒素-LR——最常见且研究最充分的蓝细菌毒素。总的来说，毒素浓度较低，与没有明显水华的情况一致。同一地点的空气和水中的毒素之间没有明确关联。即使水中几乎没有藻类，空气中也能检测到毒素。这表明气溶胶可能来自远处来源，或者即使少量的藻类也能向空气中释放毒素。空气样本中的频繁检测引发了人们对慢性低水平暴露的担忧。“这些数据表明，你不需要靠近有毒水华就能通过呼吸暴露，”梅特卡夫说。“我们在研究中继续发现空气中的蓝细菌毒素，就像我们在犹他州大盐湖裸露湖床吹来的灰尘研究中发现的那样。”最令人担忧的长期健康风险之一是神经毒素BMAA与神经退行性疾病（如ALS或帕金森病痴呆复合症）之间的潜在联系，后者是一种罕见的神经退行性疾病，结合了ALS、帕金森病和痴呆症的症状。这种联系已在灵长类动物模型和细胞培养物中观察到，BMAA暴露可引发兴奋性毒性和大脑中蛋白质聚集等有害影响。微囊藻毒素也被研究其穿过血脑屏障的能力，并可能通过引起神经炎症和其他细胞损伤而促成阿尔茨海默病和帕金森病。然而，需要更多研究来完全理解这些联系，2017年EPA的审查结论认为，当前数据并未明确证明BMAA会在人类中引起脑部疾病。来自赤潮的短链毒素等是众所周知的呼吸道刺激物。吸入它们会导致咳嗽、打喷嚏、流鼻涕、喘息和胸闷。已有哮喘等基础疾病的人尤其脆弱。研究表明，吸入雾化的短链毒素可导致哮喘患者肺功能可测量下降，使症状明显恶化。最近的研究表明，吸入微囊藻毒素（也存在于湖泊和海洋喷雾气溶胶中）会引起有害的气道炎症。这种炎症类似于特定类型的哮喘，甚至可能加重现有的炎症性肺部疾病。
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