大連水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)抗生素殘留風險及其檢測方法研究進展

曲 翊

(大連市環(huán)境監(jiān)測中心，大連 116023)

抗生素是由微生物(包括細菌、真菌、放線菌屬)或高等動植物在生活過程中所產(chǎn)生的具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細胞發(fā)育功能的化學物質(zhì)［1］。它們種類繁多，結(jié)構十分復雜，彼此有很大的差異。在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中，大量施用的抗生素不能被水產(chǎn)動物全部吸收，往往是以原藥或代謝物的方式進入水體，產(chǎn)生極大的負面作用。

1 大連水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中抗生素的使用現(xiàn)狀

大連毗鄰黃海和渤海，海岸線長1906 公里，占全國1/10，可進行人工養(yǎng)殖的淺海水面約800 萬畝，灘涂1000 萬畝，海洋動植物繁衍培育的基礎生產(chǎn)力發(fā)達［2，3］。截止至2011年，全班市育苗水體達300 多萬立方米，占全省育苗水體的50%以上，其中以海參苗的培育為主，其次為海蜇和蛤類。海參養(yǎng)殖是我市近年來水產(chǎn)增養(yǎng)殖的主力產(chǎn)業(yè)，全市海參養(yǎng)殖面積已達40 多萬畝，產(chǎn)量約為4.3 萬噸，創(chuàng)造了較高的經(jīng)濟效益，而且隨著增養(yǎng)殖技術的發(fā)展，可在海參圈中混養(yǎng)海蜇和蝦類，使得經(jīng)濟效益進一步提高。

集約化水產(chǎn)養(yǎng)殖解決了日益增長的人類需求與自然界有限供給之間的矛盾，但是隨著養(yǎng)殖密度的增加，目前水體承載壓力越來越大，導致大面積疾病爆發(fā)事件屢有發(fā)生。為了確保產(chǎn)量，養(yǎng)殖業(yè)主開始大量使用抗生素預防疾病和促進生長，給環(huán)境和人類/動物健康帶來隱患。其中最突出的問題是漁藥的使用種類多，使用量大。對大連市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的調(diào)研結(jié)果表明，目前養(yǎng)殖業(yè)常用的漁藥根據(jù)用途，可分為4 大類:①殺蟲類，如敵百蟲，主要在育苗室清池時使用;②除草劑，以滅掃利和撲草凈為代表，常在海參圈清塘時使用;③殺魚劑，北方以大連地區(qū)為代表通常使用茶籽餅和茶皂素，常在海參圈清塘時使用;④滅菌劑，如抗生素，在育苗階段隨時使用，使用濃度和頻度僅憑經(jīng)驗進行。漁用抗生素雖然抗生素作為飼料添加劑曾經(jīng)為水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展做出了重要貢獻，但其負面影響已逐漸顯現(xiàn)，成為阻礙養(yǎng)殖業(yè)繼續(xù)深入發(fā)展的瓶頸問題。調(diào)研結(jié)果表明，我市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的廣譜抗生素使用比例偏大，聯(lián)合使用兩種或兩種以上抗生素的問題嚴重，大量未被吸收和養(yǎng)殖水體中殘留的藥物最終將進入環(huán)境或者吸附到海底沉積物中，造成極大的隱患。

2 水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中抗生素管控狀況

目前，發(fā)達國家通過一系列措施，對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的抗生素施用進行嚴格管控。日本允許使用的漁藥中，抗菌抗生素類藥物僅有24 種，且均為對癥藥物，廣譜類藥物較少。歐盟也在2006年全面禁止將抗生素作為飼料添加劑使用［4－6］。我國于2001年頒布了《無公害食品漁用藥物使用準則》(NY5071－2001)，并于2002年進行了修訂，要求水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的病害防治應以不危害人類健康和不破壞水域生態(tài)環(huán)境為基本原則，不得選用國家規(guī)定禁止使用的藥物或添加劑，也不能在飼料中長期添加抗菌藥物。該準則也嚴令禁止使用高毒、高殘留或具有三致毒性(致癌、致畸、致突變)的漁藥，嚴禁將新近開發(fā)人用新藥作為漁藥的主要、次要成分［7，8］。但是準則頒布十多年來，抗生素的使用愈演愈烈，日趨失控。針對這一問題，農(nóng)業(yè)部于2013年頒布實施《獸用處方藥和非處方藥管理辦法》，實行藥物分類管理制度和違法行為處罰制度，以期改變漁藥市場的亂象。針對抗生素使用的濫象，我國近年頒布了多項法規(guī)，對水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的抗生素使用加以控制，列出孔雀石綠、紅霉素、環(huán)丙沙星等31 種禁止使用的漁藥名單。農(nóng)業(yè)部于2014年4月1日起，實施《綠色食品 漁藥使用準則》(NY/T 755－2013)，對水產(chǎn)藥品實行處方藥與非處方藥分類管理，將藥理作用大、容易產(chǎn)生反應的水產(chǎn)獸藥限定為處方藥需要由執(zhí)業(yè)漁醫(yī)開據(jù)處方，并在執(zhí)業(yè)漁醫(yī)的監(jiān)護下購買和使用。

目前，我國抗生素排放尚無標準可依。以制藥工業(yè)廢水為例，雖然經(jīng)修訂的《制藥工業(yè)水污染物排放標準》在2010年已全面實施，但這一標準主要監(jiān)控污水中的COD、SS 等常規(guī)項目，沒有抗生素這一重要指標，在源頭上未經(jīng)檢測的抗生素，無法成為污水處理廠的處理項目，只能通過排污口排向大海。而大連市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)所產(chǎn)生的廢水，由于規(guī)模和分布所限，無法做到逐一監(jiān)控，更是成為排污的重災區(qū)。

3 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中抗生素檢測方法研究進展

抗生素的檢測技術有很多種，以酶聯(lián)免疫檢測技術、氣相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術、毛細管電泳分析技術、液相色譜技術等較為常用［9－12］。

3.1 酶聯(lián)免疫檢測技術

酶聯(lián)免疫檢測技術，即酶聯(lián)免疫吸附測定法(Enzyme－Linked ImmunoSorbent Assay，ELISA)，是一種在免疫酶技術的基礎上發(fā)展起來的新型免疫測定技術。該方法的操作過程簡單易行，可應用于環(huán)境液體樣品檢測。但ELISA 法應用于分析分子量很小的化合物和不穩(wěn)定的化合物有一定的困難。

3.2 毛細管電泳檢測技術

毛細管電泳檢測技術(Capillary Electrophoresis，CE)是一類以毛細管為分離通道、以高壓直流電場為驅(qū)動力的新型液相分離技術。該方法可以在十幾分鐘內(nèi)完成分離，進樣所需的樣品體積僅為nL 級，是一種自動化程度較高的分離方法。但是，某些抗生素會在不同的環(huán)境條件下發(fā)生電荷數(shù)和正負性改變的現(xiàn)象，導致該技術的重現(xiàn)性不高。

3.3 氣相色譜－質(zhì)譜檢測技術

氣相色譜－質(zhì)譜檢測技術(Gas chromatography –mass spectrometry，GC－MS)是一種結(jié)合氣相色譜和質(zhì)譜的特性，在試樣中鑒別不同物質(zhì)的方法。當試樣流經(jīng)氣相色譜柱時，因組分分子的化學性質(zhì)有差異而得到分離。流出柱子的分子被下游的質(zhì)譜分析器俘獲，通過其質(zhì)荷比來進行測定。該技術有廣泛的譜庫并且有較好的分離能力，是一種敏感、有效的分析技術。在環(huán)境監(jiān)測研究中，GC－MS 主要應用于易揮發(fā)、熱穩(wěn)定的化合物檢測。在應用于抗生素測定時，由于樣品需進行衍生化處理，該過程繁瑣，易帶入分析誤差，限制了GC－MS技術的廣泛應用。

3.4 液相色譜－質(zhì)譜檢測技術

液相色譜－質(zhì)譜檢測技術(LC－MS)是目前普遍使用的抗生檢測最佳方法。它結(jié)合了液相色譜與質(zhì)譜兩者的優(yōu)點，將色譜的高分離性能和質(zhì)譜的高鑒別特征相結(jié)合，使分析范圍更廣、靈敏度更高、定性結(jié)構更可靠。目前比較常用的質(zhì)譜儀器有:四極桿質(zhì)譜儀(Q)、離子阱質(zhì)譜儀(IT)、飛行時間質(zhì)譜儀(TOF)等。

3.5 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中抗生素檢測的特點

目前，對于抗生素檢測的報道集中于畜產(chǎn)品、淤泥和土壤，關于海水中抗生素檢測的報道相對較少。在檢測過程中，對于地表水、海水的樣本加標回收率的變動范圍很大，這說明從自然環(huán)境中監(jiān)測抗生素污染具有一定難度。其難點主要在于:①作為抗生素殘留基質(zhì)的一般為畜產(chǎn)品、淤泥、土壤和各類廢水污水，其具體的理化性質(zhì)與海水有相當大的區(qū)別，因此其檢測方法并一定不適用于海水樣品;②對于部分類型的樣品，如污水等，其含有的抗生素等藥物殘留的濃度相當大，其方法對于含有痕量抗生素等藥物殘留的海水來說，無法滿足檢測要求。根據(jù)海水抗生素檢測的特點，可以選用液相色譜－質(zhì)譜聯(lián)用技術進行檢測。

4 水產(chǎn)養(yǎng)殖廢水中抗生素殘留的潛在風險

據(jù)不完全估計，據(jù)報道，美國每年使用的抗生素有2.27 萬噸左右，大約有50%用于人類，剩下的50%用于動物、農(nóng)業(yè)和水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，而我國海水養(yǎng)殖業(yè)的使用量遠遠高于這一統(tǒng)計數(shù)字［13］。抗生素的濫用，會給水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)帶來巨大風險:①抗生素可沉積在底泥中，不易被降解。而且由于其頻繁使用并易于進入環(huán)境，導致形成“假持久性”現(xiàn)象，成為環(huán)境中的一類新型污染物;②抗生素的大量施用會引起病原微生物的抗藥性［14，15］，致使抗生素能夠殺死細菌的有效劑量在不斷提高，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴重威脅(如圖1 所示)。

圖1 漁用抗生素的環(huán)境影響示意圖

影響抗生素吸附、遷移、降解等行為的因素較多，包括藥物的理化性質(zhì)、土壤和環(huán)境條件、抗生素作用時間、抗生素濃度、相關微生物種群結(jié)構等［16］。由于抗生素使用量大，分布范圍廣，因此在污水處理廠、地表水、污泥、沉積物、土壤和生物樣品等多種環(huán)境介質(zhì)中都有檢出，甚至在地下水和飲用水中也有檢出。在水產(chǎn)養(yǎng)殖的周期中，與廢水相比，抗生素在沉積物中滯留時間相對較長，從而造成一定的蓄積。沉積物表層抗生素可通過再分配進入水相，或通過滲透向沉積物深層遷移。藻類作為重要的初級生產(chǎn)者可強烈吸收和富集水體中的抗生素，被藻類富集的抗生素一旦被魚類和其它水生動物食用，將可能向其它生物傳遞，從而影響整個食物鏈和生態(tài)平衡。

5 研究展望

從對大連市水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的調(diào)研結(jié)果可以看出，抗生素在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的大量使用，使得水產(chǎn)品和環(huán)境中都殘留有不同濃度的抗生素，其潛在危害甚為嚴重，而且影響深遠。我國作為抗生素的生產(chǎn)和使用大國，所面臨的污染形勢更為嚴峻，建議針對以下方面開展研究:①開展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中抗生素含量及遷移規(guī)律的調(diào)查，確定其時空分布特點;②研究抗生素對生態(tài)平衡和生物多樣性的影響，建立生態(tài)風險評估體系;③研究現(xiàn)有技術對抗生素遷移轉(zhuǎn)換的影響，研究有效去除抗生素的技術方法。

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