中國淡水養殖品中污染物和藥物的遷移轉化機制與安全控制策略

宋 超，胡庚東，孟順龍，范立民，裘麗萍，劉 穎，陳家長

（1中國水產科學研究院淡水漁業研究中心，江蘇無錫214081；2農業部水產品質量安全環境因子風險評估實驗室（無錫），江蘇無錫214081；3農業部水產品質量安全控制重點實驗室，北京100000；4江蘇省無錫市農業委員會，江蘇無錫214000）

中國淡水養殖品中污染物和藥物的遷移轉化機制與安全控制策略

宋 超1,2,3，胡庚東1,2,3，孟順龍1,2,3，范立民1,2,3，裘麗萍1,2,3，劉 穎4，陳家長1,2,3

（1中國水產科學研究院淡水漁業研究中心，江蘇無錫214081；2農業部水產品質量安全環境因子風險評估實驗室（無錫），江蘇無錫214081；3農業部水產品質量安全控制重點實驗室，北京100000；4江蘇省無錫市農業委員會，江蘇無錫214000）

從養殖投入和環境帶入兩個方面綜述了淡水養殖魚類產品中主要危害物質的來源途徑，論述了主要危害物質包括重金屬、農藥和抗生素等的遷移轉化規律。最后提出了危害物質在淡水養殖水產品中的安全控制策略，即以防為主，實時監控關鍵的風險控制點；開展有效的水產品質量安全風險評估研究和風險交流工作。

水產品；危害物質；遷移；轉化；控制

0 引言

食品動物是居民膳食中蛋白質的重要來源，其生產一直是關乎國計民生的大事。淡水水產品養殖品種達到上百種之多，在為人們提供豐富多樣的飲食需求上占有舉足輕重的地位。中國是世界水產品生產大國。據統計，2015年全國水產品總產量6461.52萬t，約占全球總產量的40%，其中淡水產品產量3165.3萬t[1]。淡水漁業在保證水產品安全有效供給、實現漁業經濟平穩增長和確保漁業可持續發展發面發揮了重大作用。

正是因為品種繁多，產量巨大，造成生產過程和市場流通的管理難度大。淡水水產品質量安全問題也在最近幾年頻發，已經引發大眾的關注。據2015年全國農產品質量安全風險評估輿情監測分析，“違禁農獸漁藥及農獸漁藥殘留類”輿情信息在數量上較同類信息最大，占27%，較2014年增加約10個百分點?？梢姡蟊婈P切的質量安全焦點是藥物濫用。而對水產品質量安全的關注有所側重，主要表現在重點藥物和重點品種上[2]。例如，近十年來，每到吃蟹的季節，大閘蟹的質量安全必然受到關注，從養殖可能投入的抗生素、避孕藥等，到環境可能帶入的重金屬、持續有機污染物等，幾乎無所不包[3]。

當下，提升水產品品質已經成為中國“十三五”現代漁業科技發展面臨的形勢和任務[2]。如何破解淡水水產品質量安全問題，關鍵在于弄清楚危害物質從哪里來（來源途徑），到哪里去（遷移轉化機制），從而提出具有針對性的安全控制策略。

1 淡水養殖魚類產品中主要危害物質的來源途徑

1.1 養殖投入

淡水水產品生產過程中主要危害物質來自養殖投入[4]。淡水水產品的養殖一般在池塘、水庫等水域進行[5]。對于小面積的水域，環境更加容易控制。符合漁業水質標準的水源才能進入養殖區域，這就有效地避免了外源環境污染負荷的盲目性。隨著技術的進步，中國淡水水產品的生產方式已經逐步從傳統的池塘搬入了工廠。更加精細的管理為實現水產品質量的全過程監控和可追溯提供了保障。因此，養殖投入品正在成為主要危害物質的來源[6]。

養殖投入品的使用貫穿整個養殖過程，常用藥物的濫用和不規范使用會影響水產品的質量安全[4]?？股刈鳛檗r業部批準的七大類水產養殖用藥之一，在水產養殖全過程中被廣泛使用。據文獻報道和實地調研，抗生素被使用的方式有原藥拌飼料投入，也隱形存在于有機肥、飼料、中草藥和水產動物保健品中?？股氐挠猛局皇侵委熂毦膊。粗委熜杂猛綶7-12]；其次是預防疾病和提高飼料轉化效率，保障水產品在高密度和和衛生條件苛刻的條件下健康生長，即預防性用途[13-14]。調研數據顯示，包括畜禽和水產品在內的食品動物生產，預防性用途的抗生素使用量遠高于治療性用途[15]。雖然有害重金屬如鉻、鎘等不被主動帶入養殖水體，但是常見的重金屬鹽類在養殖水質調控過程中被大量使用。例如，硫酸銅常用來控制池塘藍藻，聚合鋁酸鹽用來沉淀水體懸浮顆粒物或吸附有機物質[16]。農藥中有部分種類可作為養殖水體中的除草劑、殺蟲劑和殺菌劑來使用。例如，氟樂啉是有效去除青苔的農藥，用量一般是0.05 mg/L水體[17]。阿維菌素溶液是一種廣譜抗寄生蟲藥，對蠕蟲有較好防治效果，使用方式是全池均勻潑灑。菊酯類被用作水產殺蟲藥，但是該類藥物隨溫度降低而毒性變大，在水質清瘦、水溫較低時對魚類毒性更大[18]。還有一些歷史遺留下來的問題，即孔雀石綠、五氯酚鈉等禁用漁藥，仍然有被使用的報道[19-20]。其他改良水體的氧化劑類藥物，如高錳酸鉀、過碳酸鈉和過硫酸氫鉀，對水產品的質量安全不會產生較大影響，也是被國際上認可的綠色化學產品[21]。養殖投入也會產生副產物，養殖成本有80%是飼料投入，高負荷的飼料必然引起水體富營養化。藍綠色已經成為淡水養殖池塘在夏季的普遍色彩。由此可見，生物代謝的產物如藻毒素、土腥素等會成為威脅水產品質量安全的潛在因子[5]。

1.2 環境帶入

淡水水產品雖然在可控水體中進行養殖，但也會受到周圍環境污染。主要原因是可控的水域有時也不能被有效控制，原因是洪澇災害和地表徑流。如果這些情況出現，那么可能進入淡水養殖水產品中的環境污染物就會變得豐富多樣和捉摸不定，并且水產品質量安全受到威脅的風險概率也不可知。根據常見的分類方法，可能有如下幾類主要環境污染物：重金屬類、農藥類、持久性有機污染物(POPs)[22]。以POPs為例，該類污染物在環境中廣泛持久存在，易在脂溶性高的環境介質中富集，如果某些品種的水產品（如鲇科魚類）或者可食部位（如蟹黃）脂肪含量高，就存在高度富集POPs的風險[3]。然而，一般魚類的養殖周期在一年左右，較短的時間也讓養殖的淡水水產品在抵受環境污染物的能力變得比野生的水產品更加強大。

由此可見，在大量文獻報道和實地調研的基礎上，淡水養殖水產品中主要環境污染物和常用藥物的來源問題是清晰的，但是環境暴露水平未知。因此，引起水產品質量安全問題的風險也是未知的。

2 淡水養殖魚類產品中主要危害物質的遷移轉化

生態毒理學是生態學與毒理學的交叉科學，發展于20世紀60年代[23]。因為DDT事件的發生，該學科在半個世紀內得到廣泛發展[24]。該學科的一個主要任務是研究化學品在環境介質或生物體中的歸趨、富集和代謝規律。水生生態系統和魚類正是該學科研究的重點對象。得益于該學科的研究成果，水產品質量安全的風險評估研究工作有大量的參考文獻資料的積累。并且，化學物質在魚體內的遷移轉化機制具有普遍性。因此，筆者總結淡水水產品中主要環境污染物和常用漁藥的共性遷移轉化機制規律，以供今后風險評估研究工作參考。

2.1 重金屬

重金屬類進入魚體后，主要靠金屬硫蛋白來解毒。金屬硫蛋白是一類分子量較低的含有多量硫及金屬的非酶蛋白，主要存在于脊椎和無脊椎動物的實質組織中。雖然可以降低毒性，但是金屬與蛋白的結合并不能降低它存在于生物體中的量，相反可能有儲存的作用。重金屬主要靠結合后的排泄作用來降低生物體內的暴露量。排泄與吸收過程在一段時間后形成穩態，該狀態下的量是重金屬殘留于水產品中的最終暴露水平[25]。而對于消費者來說，進入水產品中的重金屬的形態，或者重金屬在水產品中殘留的形態，更加值得關注，因為不同形態的重金屬毒性差別很大。例如甲基化的汞毒性遠大于無機的汞[26]。六價鉻的毒性遠大于三價鉻的毒性[27]。近年來，國內有相關研究報道建立了HPLC-ICP-MS法分析扇貝無機鎘、SECHPLC-ICP-MS聯用技術分析扇貝中有機鎘形態的方法，為水產品中重金屬的風險評價奠定了方法基礎。但是基于形態分析的重金屬在水產品中的風險評估工作仍沒有顯著進展[28-29]。

2.2 農藥

農藥類在進入養殖環境后，會出現降解的過程，微生物的降解主要是烷基化的過程，而光降解主要是羥基化的過程[30]。POPs可以在有機質高的沉積物中大量富集。生物毒素的降解過程與微生物關系重大。這些類有機物在進入魚體內后會經過谷胱甘肽結合的兩相解毒途徑，最終以其他形態單體的形式排出體外[31]。殘留在機體內的各種形態單體檢測的意義目前多還是用來作為殘留標識物，但是毒性確是未知的，也幾乎沒有研究報道。另外，在自然生態系統中，這些類有機污染物暴露水平和歸趨途徑的研究報道很多[32]。但是基于養殖特征的人工生態系統的研究較少。因此，弄清楚養殖過程中這些污染物產生的途徑和暴露水平，會對水產品質量安全的風險評估研究工作提供數據支撐，對淡水水產品的生產起到指導和監控作用。

2.3 抗生素

抗生素類藥品的使用[33]，不同于上述污染物。因為抗生素使用產生的抗性細菌和抗性基因，是廣大科研工作者關注的焦點。雖然水產養殖中也被報道廣泛使用抗生素，但相關文獻卻很少，抗性基因的研究工作不多[34]。在檢測方法方面，國外已經建立了宏基因組測序-序列比對的方法來篩選環境介質中抗性基因組的暴露水平，并研究了與抗生素暴露量的相關性。而在水產品生產的人工生態系統中，這些研究還沒有開展。上市的水產品，特別是生魚片中抗性基因的暴露水平也沒有進行過相關的研究。以上問題出現的原因，主要是目前抗性基因的風險評估方法還沒有建立。

3 危害物質在淡水養殖水產品中的安全控制策略

研究淡水養殖魚類產品中主要環境污染物和常用藥物遷移轉化機制與安全控制首先應顧及中國淡水養殖的區域特征。中國淡水養殖主要分布在長江中游和下游地區，珠江三角洲和黃河沿岸地區，以及黑龍江流域，因氣候條件、生產力水平等因素的影響，不同地域的單產水平呈顯著差異，畝均產量南方高、北方低。地理差異在造成產量差異的同時，也形成了消費品種差異，用藥習慣差異，養殖模式差異，環境污染差異。依據區域特征來開展危害物質的研究和控制工作，可以分清重點研究的品種，篩選有針對性的環境污染物和常用漁藥，讓研究成果和控制技術真正能夠對當地的漁業生產起到正確的指導作用。

（1）以防為主，實時監控關鍵的風險控制點。在水產品加工過程中，通常附加有效的脫毒技術。水產品加工過程的脫毒是保障其質量安全的最后一關。但是，養殖水體中過量的危害物質不僅通過食物鏈影響到居民膳食消費健康，也會對水產品本身的生長產生負面效應。因此，通過查找關鍵風險控制點可以預防和避免危害物質的累積。如何監測危害物質的暴露水平一直是質量監控工作的重點。目前常見的方法仍然是采樣加儀器分析的模式。這種模式可以獲得準確的研究數據，但用于養殖場常規化監測使用成本高。發展物聯網實時監測技術是解決這一矛盾的有效途徑。通過開發常見危害物質的生物傳感器，借助已有的養殖水質物聯網監測平臺，可將水產品質量安全的實時監測系統快速建立起來，并為養殖戶和政府服務。

（2）開展有效的水產品質量安全風險評估研究和風險交流工作。風險評估研究的主要內容是弄清楚危害物質在養殖生態系統中的暴露水平，結合已有的膳食限量標準，給出水產品質量安全受到威脅的風險概率，目的是用于指導漁業生產，引導公眾輿論。風險交流工作的主要內容是讓公眾及時知道某種危害物質威脅水產品質量安全的風險概率，擯棄對污染物“零容忍”的態度，樹立風險概率的意識。

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Migration,Transformation and Control Strategy of Environmental Pollutants and Common Drugs in Freshwater Aquatic Products

Song Chao1,2,3,Hu Gengdong1,2,3,Meng Shunlong1,2,3,Fan Limin1,2,3,Qiu Liping1,2,3,Liu Ying4,Chen Jiazhang1,2,3
(1Freshwater Fisheries Research Center,Chinese Academy of Fishery Sciences,Wuxi 214081,Jiangsu,China;2Laboratory of Quality and Safety Risk Assessment for Aquatic Products on Environmental Factors(Wuxi),Ministry of Agriculture,Wuxi 214081,Jiangsu,China;3Key Laboratory of Control of Quality and Safety for Aquatic Products,Ministry of Agriculture,Beijing 100000,China;4Wuxi Aquaculture Technique Popularization Station,Wuxi 214000,Jiangsu,China)

We reviewed the sources of hazard materials in freshwater aquatic products from the aspects of aquaculture input and environment input.Then we summarized the migration and transformation of the hazard materials including heavy metals,pesticides,and antibiotics.Finally,we put forward strategies for controlling safety of aquatic products,such as applying real time monitoring on key risk points for the prevention of pollution;carrying out effective evaluation and communication on the risks of aquatic products.

Aquatic Products;Hazard Materials;Migration;Transformation;Control

X524；S948

A論文編號：cjas16120007

中央級科研院所基本科研業務費“抗生素磺胺甲惡唑對養殖水體細菌群落格局和氮循環過程影響的機制研究”(2017JBFM09)；公益性行業（農業）科研專項經費項目“晉陜豫魯片區典型化學物污染淡水水產品質量安全綜合防治技術方案”(201503108)；農業部財政項目“水產品質量安全風險評估”(GJFP2016009)。

宋超，男，1985年出生，江蘇溧陽人，助理研究員，碩士，研究方向：漁業生態環境和水產品質量安全。通信地址：214081江蘇省無錫市濱湖區山水東路9號淡水漁業研究中心環保室，Tel：0510-85559936，E-mail：songc@ffrc.cn。

陳家長，男，1964年出生，安徽無為人，研究員，碩士，研究方向：漁業生態環境和水產品質量安全。通信地址：214081江蘇省無錫市濱湖區山水東路9號 淡水漁業研究中心環保室，Tel：0510-85559936，E-mail：chenjz@ffrc.cn。

2016-12-05，

2017-04-12。