大連水產養殖業抗生素殘留風險及其檢測方法研究進展

曲 翊

(大連市環境監測中心，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生的具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產物，能干擾其他生活細胞發育功能的化學物質［1］。它們種類繁多，結構十分復雜，彼此有很大的差異。在水產養殖業中，大量施用的抗生素不能被水產動物全部吸收，往往是以原藥或代謝物的方式進入水體，產生極大的負面作用。

1 大連水產養殖業中抗生素的使用現狀

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力發達［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。海參養殖是我市近年來水產增養殖的主力產業，全市海參養殖面積已達40 多萬畝，產量約為4.3 萬噸，創造了較高的經濟效益，而且隨著增養殖技術的發展，可在海參圈中混養海蜇和蝦類，使得經濟效益進一步提高。

集約化水產養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事件屢有發生。為了確保產量，養殖業主開始大量使用抗生素預防疾病和促進生長，給環境和人類/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。對大連市水產養殖業的調研結果表明，目前養殖業常用的漁藥根據用途，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驗進行。漁用抗生素雖然抗生素作為飼料添加劑曾經為水產養殖業的發展做出了重要貢獻，但其負面影響已逐漸顯現，成為阻礙養殖業繼續深入發展的瓶頸問題。調研結果表明，我市水產養殖業的廣譜抗生素使用比例偏大，聯合使用兩種或兩種以上抗生素的問題嚴重，大量未被吸收和養殖水體中殘留的藥物最終將進入環境或者吸附到海底沉積物中，造成極大的隱患。

2 水產養殖業中抗生素管控狀況

目前，發達國家通過一系列措施，對水產養殖業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，要求水產養殖業的病害防治應以不危害人類健康和不破壞水域生態環境為基本原則，不得選用國家規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，農業部于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，對水產養殖業的抗生素使用加以控制，列出孔雀石綠、紅霉素、環丙沙星等31 種禁止使用的漁藥名單。農業部于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、容易產生反應的水產獸藥限定為處方藥需要由執業漁醫開據處方，并在執業漁醫的監護下購買和使用。

目前，我國抗生素排放尚無標準可依。以制藥工業廢水為例，雖然經修訂的《制藥工業水污染物排放標準》在2010年已全面實施，但這一標準主要監控污水中的COD、SS 等常規項目，沒有抗生素這一重要指標，在源頭上未經檢測的抗生素，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。而大連市水產養殖業所產生的廢水，由于規模和分布所限，無法做到逐一監控，更是成為排污的重災區。

3 水產養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，以酶聯免疫檢測技術、氣相色譜－質譜聯用技術、毛細管電泳分析技術、液相色譜技術等較為常用［9－12］。

3.1 酶聯免疫檢測技術

酶聯免疫檢測技術，即酶聯免疫吸附測定法(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動力的新型液相分離技術。該方法可以在十幾分鐘內完成分離，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境條件下發生電荷數和正負性改變的現象，導致該技術的重現性不高。

3.3 氣相色譜－質譜檢測技術

氣相色譜－質譜檢測技術(Gas chromatography –mass spectrometry，GC－MS)是一種結合氣相色譜和質譜的特性，在試樣中鑒別不同物質的方法。當試樣流經氣相色譜柱時，因組分分子的化學性質有差異而得到分離。流出柱子的分子被下游的質譜分析器俘獲，通過其質荷比來進行測定。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。在環境監測研究中，GC－MS 主要應用于易揮發、熱穩定的化合物檢測。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－質譜檢測技術

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

3.5 水產養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，這說明從自然環境中監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的一般為畜產品、淤泥、土壤和各類廢水污水，其具體的理化性質與海水有相當大的區別，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。根據海水抗生素檢測的特點，可以選用液相色譜－質譜聯用技術進行檢測。

4 水產養殖廢水中抗生素殘留的潛在風險

據不完全估計，據報道，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、農業和水產養殖業，而我國海水養殖業的使用量遠遠高于這一統計數字［13］。抗生素的濫用，會給水產養殖業帶來巨大風險: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境，導致形成“假持久性”現象，成為環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，對生態環境產生嚴重威脅(如圖1 所示)。

圖1 漁用抗生素的環境影響示意圖

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、土壤和環境條件、抗生素作用時間、抗生素濃度、相關微生物種群結構等［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境介質中都有檢出，甚至在地下水和飲用水中也有檢出。在水產養殖的周期中，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平衡。

5 研究展望

從對大連市水產養殖業的調研結果可以看出，抗生素在水產養殖業的大量使用，使得水產品和環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開展水產養殖業中抗生素含量及遷移規律的調查，確定其時空分布特點;②研究抗生素對生態平衡和生物多樣性的影響，建立生態風險評估體系;③研究現有技術對抗生素遷移轉換的影響，研究有效去除抗生素的技術方法。

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