本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
蓝藻是自然界伟大的机会主义者之一。每年夏天，这些原始生物在池塘和湖泊中大量爆发，吸收太阳的能量。这些细菌菌落以氮和磷为食，繁殖并最终死亡，释放出称为蓝藻毒素的有毒废物，这些毒素在其生长过程中积累。
这些事件被称为有害藻类大量繁殖，因为它们对公众健康构成威胁。蓝藻毒素不稳定且变化迅速，使得检测变得困难。有些会损害神经系统。另一些被称为肝毒素，会严重损害肝脏和肾脏。有害藻类大量繁殖可能发生在海洋或淡水环境中，导致渔场、海滩甚至整个湖泊关闭。
越来越多的证据表明，有害藻类大量繁殖的频率和强度都在增加。气候变化带来的干旱条件会降低湖泊水位，使富含营养物质的农业径流集中在浊度低的区域。暴雨也会引发农业养分的突然涌入，正如今年佛罗里达州的奥基乔比湖发生的情况一样，有害藻类大量繁殖流入大海，迫使海滩关闭。含有最常见的有害蓝藻毒素——微囊藻毒素的大量繁殖袭击了爱达荷州的摩门水库、马里兰州蒙哥马利县的几个湖泊和华盛顿州的邦尼湖。在后一种情况下，十几名游泳者在有害藻类大量繁殖中游泳后生病。
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淡水藻类大量繁殖也会污染饮用水供应。伊利湖西部理想的有害藻类大量繁殖条件每年都会导致藻类大量繁殖，但2014年夏季微囊藻毒素浓度尤其严重。一家为托莱多及其周边地区超过50万居民供水的处理厂报告称，在完全处理过的自来水中微囊藻毒素水平为3.191 ppb（十亿分率）。这个浓度是世界卫生组织1 ppb限值的三倍，迫使该市发布了意外的“不要使用水”警告。
日益严重的问题带来的考验
2015年，美国环境保护署发布了关于微囊藻毒素和另一种蓝藻毒素——圆柱藻毒素的健康咨询，以帮助指导市政当局的蓝藻毒素检测和响应程序。尽管美国的一些州和加拿大已经推荐了限值，但这些咨询包括首个全国性的微囊藻毒素可接受水平：6岁以下儿童为0.3 ppb，青少年和成人为1.6 ppb。
除了这些限值外，美国疾病控制中心在2016年6月启动了首个有害藻类大量繁殖和相关疾病的国家报告系统。联邦政府日益增长的意识并不意味着市政当局始终能够很好地应对有毒有害藻类大量繁殖。在托莱多，官员们现在每天进行季节性微囊藻毒素检测，而不是每周一次。此举提高了响应时间，因为减少蓝藻毒素需要不同的处理方法和设备。
然而，这些调整需要花费资金。在许多没有明显有害藻类大量繁殖历史的州，检测频率和缺乏适当的设备可能会使公众饮用水供应面临风险。检测和处理很棘手。藻类大量繁殖是不可预测的，蓝藻在其细胞壁破裂时或作为废物释放毒素。托莱多的危机突显了这些缺点，并揭示了居民没有选择在家中饮用水中减少微囊藻毒素的事实。
市政当局有责任通知居民危险的藻类大量繁殖，但在某些情况下，在家中使用碳过滤器进行额外保护可能会有所帮助。微囊藻毒素水平可能会在官员调整其处理方法之前升高，或者它可能以低于处理厂行动水平的浓度存在。
包括托莱多市官员、美国和俄亥俄州环境保护署以及加拿大卫生部在内的组织联盟负责制定新的有害藻类大量繁殖响应措施。他们要求非营利性公共卫生组织NSF International帮助制定家庭过滤协议，以将微囊藻毒素降低到低于HA水平。
额外的保护层
该协议将允许过滤器制造商验证其产品减少微囊藻毒素至EPA建议水平或以下的能力。但微囊藻毒素是一种具有挑战性的污染物。合成微囊藻毒素的实验室就绪方法不存在，直到最近才有可能出售任何数量的供应品。最初可用的少量供应品成本超过10万美元，约40毫克，仅够测试一个过滤器。
为了构建“挑战水”，以模拟在厨房水槽的水龙头处安装的即时使用（POU）过滤器可能遇到的实际污染物的水条件，需要更多的微囊藻毒素。在使用未经净化的水进行了一次错误的开始后，一个新的商业来源显着降低了测试成本。这很重要，因为如果过滤器制造商发现测试成本过高，他们可能无法将过滤器推向市场。更复杂的是，微囊藻毒素是一种受控物质，其毒性足以被美国国防部视为生物武器。10 测试团队需要许可证才能获得它。
在美国环保署和加拿大卫生部的帮助下，科学家们确定了测试水中微囊藻毒素的适当挑战水平。最高为4 ppb，高于托莱多处理过的水中看到的任何水平。然后，该团队建立了一种使用高效液相色谱法的分析方法，以测试进水和处理过的水。在制定协议时，科学家们不得不考虑80多种不同的微囊藻毒素同源物或变体。微囊藻毒素-LR是毒性最强的同源物，但为了保护公众健康，在挑战水和测试方法的开发中包括了其他类似但毒性较小的同源物。
新协议——NSF P477:饮用水处理装置 – 微囊藻毒素——验证了过滤器的几个方面，包括处理系统是否结构健全，标签上的污染物减少声明是否真实，以及系统是否添加任何有害污染物。根据该协议认证的过滤器能够在整个生命周期内减少微囊藻毒素。
水过滤器被认为是辅助处理，不适用于处理私人、未处理的水源。然而，托莱多和其他地方发生的事件影响了很多人，说明了有害藻类大量繁殖的潜在危害。根据新协议认证的过滤器为那些从地表水源取水的市政当局获得饮用水的人们提供了有用的额外保护层。