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藍藻是自然界偉大的機會主義者之一。每年夏天，這些原始生物在池塘和湖泊中大量爆發，吸收太陽的能量。這些細菌菌落以氮和磷為食，繁殖並最終死亡，釋放出稱為藍藻毒素的有毒廢物，這些毒素在其生長過程中積累。
這些事件被稱為有害藻類大量繁殖，因為它們對公眾健康構成威脅。藍藻毒素不穩定且變化迅速，使得檢測變得困難。有些會損害神經系統。另一些被稱為肝毒素，會嚴重損害肝臟和腎臟。有害藻類大量繁殖可能發生在海洋或淡水環境中，導致漁場、海灘甚至整個湖泊關閉。
越來越多的證據表明，有害藻類大量繁殖的頻率和強度都在增加。氣候變化帶來的乾旱條件會降低湖泊水位，使富含營養物質的農業徑流集中在濁度低的區域。暴雨也會引發農業養分的突然湧入，正如今年佛羅里達州的奧基喬比湖發生的情況一樣，有害藻類大量繁殖流入大海，迫使海灘關閉。含有最常見的有害藍藻毒素——微囊藻毒素的大量繁殖襲擊了愛達荷州的摩門水庫、馬里蘭州蒙哥馬利縣的幾個湖泊和華盛頓州的邦尼湖。在後一種情況下，十幾名游泳者在有害藻類大量繁殖中游泳後生病。
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淡水藻類大量繁殖也會汙染飲用水供應。伊利湖西部理想的有害藻類大量繁殖條件每年都會導致藻類大量繁殖，但2014年夏季微囊藻毒素濃度尤其嚴重。一家為托萊多及其周邊地區超過50萬居民供水的處理廠報告稱，在完全處理過的自來水中微囊藻毒素水平為3.191 ppb（十億分率）。這個濃度是世界衛生組織1 ppb限值的三倍，迫使該市釋出了意外的“不要使用水”警告。
日益嚴重的問題帶來的考驗
2015年，美國環境保護署釋出了關於微囊藻毒素和另一種藍藻毒素——圓柱藻毒素的健康諮詢，以幫助指導市政當局的藍藻毒素檢測和響應程式。儘管美國的一些州和加拿大已經推薦了限值，但這些諮詢包括首個全國性的微囊藻毒素可接受水平：6歲以下兒童為0.3 ppb，青少年和成人為1.6 ppb。
除了這些限值外，美國疾病控制中心在2016年6月啟動了首個有害藻類大量繁殖和相關疾病的國家報告系統。聯邦政府日益增長的意識並不意味著市政當局始終能夠很好地應對有毒有害藻類大量繁殖。在托萊多，官員們現在每天進行季節性微囊藻毒素檢測，而不是每週一次。此舉提高了響應時間，因為減少藍藻毒素需要不同的處理方法和裝置。
然而，這些調整需要花費資金。在許多沒有明顯有害藻類大量繁殖歷史的州，檢測頻率和缺乏適當的裝置可能會使公眾飲用水供應面臨風險。檢測和處理很棘手。藻類大量繁殖是不可預測的，藍藻在其細胞壁破裂時或作為廢物釋放毒素。托萊多的危機突顯了這些缺點，並揭示了居民沒有選擇在家中飲用水中減少微囊藻毒素的事實。
市政當局有責任通知居民危險的藻類大量繁殖，但在某些情況下，在家中使用碳過濾器進行額外保護可能會有所幫助。微囊藻毒素水平可能會在官員調整其處理方法之前升高，或者它可能以低於處理廠行動水平的濃度存在。
包括托萊多市官員、美國和俄亥俄州環境保護署以及加拿大衛生部在內的組織聯盟負責制定新的有害藻類大量繁殖響應措施。他們要求非營利性公共衛生組織NSF International幫助制定家庭過濾協議，以將微囊藻毒素降低到低於HA水平。
額外的保護層
該協議將允許過濾器製造商驗證其產品減少微囊藻毒素至EPA建議水平或以下的能力。但微囊藻毒素是一種具有挑戰性的汙染物。合成微囊藻毒素的實驗室就緒方法不存在，直到最近才有可能出售任何數量的供應品。最初可用的少量供應品成本超過10萬美元，約40毫克，僅夠測試一個過濾器。
為了構建“挑戰水”，以模擬在廚房水槽的水龍頭處安裝的即時使用（POU）過濾器可能遇到的實際汙染物的水條件，需要更多的微囊藻毒素。在使用未經淨化的水進行了一次錯誤的開始後，一個新的商業來源顯著降低了測試成本。這很重要，因為如果過濾器製造商發現測試成本過高，他們可能無法將過濾器推向市場。更復雜的是，微囊藻毒素是一種受控物質，其毒性足以被美國國防部視為生物武器。10 測試團隊需要許可證才能獲得它。
在美國環保署和加拿大衛生部的幫助下，科學家們確定了測試水中微囊藻毒素的適當挑戰水平。最高為4 ppb，高於托萊多處理過的水中看到的任何水平。然後，該團隊建立了一種使用高效液相色譜法的分析方法，以測試進水和處理過的水。在制定協議時，科學家們不得不考慮80多種不同的微囊藻毒素同源物或變體。微囊藻毒素-LR是毒性最強的同源物，但為了保護公眾健康，在挑戰水和測試方法的開發中包括了其他類似但毒性較小的同源物。
新協議——NSF P477:飲用水處理裝置 – 微囊藻毒素——驗證了過濾器的幾個方面，包括處理系統是否結構健全，標籤上的汙染物減少宣告是否真實，以及系統是否新增任何有害汙染物。根據該協議認證的過濾器能夠在整個生命週期內減少微囊藻毒素。
水過濾器被認為是輔助處理，不適用於處理私人、未處理的水源。然而，托萊多和其他地方發生的事件影響了很多人，說明了有害藻類大量繁殖的潛在危害。根據新協議認證的過濾器為那些從地表水源取水的市政當局獲得飲用水的人們提供了有用的額外保護層。