（环境科学专业论文）近岸养殖区中氯霉素迁移转化规律的研究.pdf

t r a n s p o r t a t i o na n dt r a n s f o r m a t i o no fc h l o r a m p h e n i c o l i nc o a s t a le n v i r o n m e n t a b s t r a c t a n t i b a c t e r i a lc h e m o t h e r a p yi s a p p l i e di na q u a c u l t u r et h r o u g h o u tt h ew o r l d b a c t e r i a ld i s e a s eo c c u r sm o s tf r e q u e n t l ya n ds e v e r e l yi ni n t e n s i v ec u l t u r es y s t e m sa n di t i st h e r et h a tm o s ta n t i b a c t e r i a l sa r eu s e d b e c a u s eo ft h el a c ko fs c i e n t i f i cg u i d e l i n e s ， a n t i b i o t i ca b u s ei sas e v e r ep r o b l e mi nc h i n a ，c a u s i n gc o a s t a le c o l o g i c a le n v i r o n m e n t p o l l u t i o n p e o p l ep a ym o r ea t t e n t i o nt od i s e a s ep r e v e n t i o na n di n c r e a s i n gp r o d u c t i o n ， b u te n v i r o n m e n t a lp r o b l e m sa r i s i n gf r o mt h eu s eo fa n t i b i o t i c sa r eo f t e ni g n o r e d i n o r d e rt oe v a l u a t ep e r s i s t e n c eo fc h l o r a m p h e n i c o l ，t r a n s p o r t a t i o na n dt r a n s f o r m a t i o n m e c h a n i s m so fc h l o r a m p h e n i c o li nm a r i n ee n v i r o n m e n tw e r es t u d i e d t h em a i n c o n c l u s i o n so b t a i n e dw e r el i s t e da sf o l l o w s ： t h es t u d yo fc h l o r a m p h e n i c o lp h o t o l y s i sa n d h y d r o l y s i si ns e a w a t e rd e m o n s t r a t e d t h a t , u l t r a v i o l e ta b s o r p t i o nb a n d so fc h l o r a m p h e n i c o lw e r et h es a m ei nd i f f e r e n tm e d i u m s o l u t i o n s ，a n ds a l i n i t i e sh a dl i t t l ee f f e c to nt h ed e g r a d a t i o no fi t b e s i d e s ，t h ep h o t o l y s i s a n dh y d r o l y s i sr a t e sw e r es t r o n g l yi n f l u e n c e db yp h t h es t u d yo f c h l o r a m p h e n i c o ld e g r a d a t i o n i ns e d i m e n td e m o n s t r a t e dt h a t d e g r a d a t i o np r o c e s sf i t t e dw e l lt ot h ed e c a y i n ge x p o n e n t i a lc u r v e s e d i m e n to r g a n i c m a t t e r , m i c r o b i a l s t a t u s a n di n i t i a l c o n c e n t r a t i o nc o u l d o b v i o u s l y a f f e c t c h l o r a m p h e n i c o ld e g r a d a t i o ni ns e d i m e n t i nc o n c l u s i o n ，t h ed i f f e r e n c e si nd e g r a d a t i o n r a t e sa m o n gv a r i o u sc o n d i t i o n sw e r ea t t r i b u t e dt ot h ee f f e c t so fm i c r o b i a la c t i v i t i e s u n d e rd i f f e r e n te n v i r o n m e n t s b e s i d e s ，t h ed e g r a d a t i o nh a l f - l i f ei na n a e r o b i cs e d i m e n t w a sm o r et h a nt h a ti na e r o b i cs e d i m e n t t h eb i o a c c u m u l a t i o na n de l i m i n a t i o no fc h l o r a m p h e n i c o li nd i f f e r e n tt i s s u e so f r u d i t a p e sp h i l i p p i n a r u m ( a d a m se tr e e v e ) h a db e e ns t u d i e d t h et e s t w a sp e r f o r m e d u n d e rs e m i - s t a t i cc o n d i t i o n s f i r s t l y , ah i g hp e r f o r m a n c el i q u i dc h r o m a t o g r a p h ym e t h o d h a db e e nd e v e l o p e df o rd e t e r m i n a t i o no fc h l o r a m p h e n i c o li nt i s s u e so fr u d i t a p e s p h i l i p p i n a r u m t h ed e t e c t i o nl i m i tw a s6 0 “e c k ga n dt h er e c o v e r i e so fs a m p l e sw e r e 8 5 2 5 - 8 5 4 6 s e c o n d l y , t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h er u d i t a p e sp h i h p p i n a r u mh a d l o wa b i l i t yt oa c c u m u l a t ec h l o r a m p h e n i c o li na q u a t i cs y s t e m ，a n db i o a c c u m u l a t i o n f a c t o r sw e r el o w ( m a x i m u m ：1 8f o rc h l o r a m p h e n i c o li nm u s c l ea n dv i s c e r a ) t h e a c c u m u l a t i n gq u a n t i t yi nr u d i t a p e s 肿i l i p p i n a r u mw a sd i f f e r e n ti nt h ed i v e r s e c o n c e n t r a t i o ni nt h ew a t e r , a n dt h eh i g h e rc o n c e n t r a t i o nh a dt h eg r e a t e ra c c u m u l a t i n g q u a n t i t ya tt h es a m et i m e t h ea c c u m u l a t i o no fc h l o r a m p h e n i c o li n c r e a s e db yt i m e ，a n d r e a c h e dt h eb a l a n c ei n6 - 8 d t h ea c c u m u l a t i o na n de l i m i n a t i o no fc h l o r a m p h e n i c o li n m u s c l ew e r es l o w e ra sc o m p a r e dw i t hv i s c e r a k e yw o r d s ：c h l o r a m p h e n i c o l ；t r a n s p o r t a t i o na n dt r a n s f o r m a t i o n ；d e g r a d a t i o n ； r e s i d u ed e t e c t i o n 大连海事大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原创性声明 本人郑重声明：本论文是在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果， 撰写成博士，硕士学位论文 ：堡崖羞焦匡虫氢委蠢适整挂焦趣徨的殛塞：。除论 文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在 文中以明确方式标明。本论文中不包含任何未加明确注明的其他个人或集体已经 公开发表或未公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：李釜爱彻年弓月2 f 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者及指导教师完全了解“大连海事大学研究生学位论文提交、 版权使用管理办法”，同意大连海事大学保留并向国家有关部门或机构送交学位 论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权大连海事大学可以将 本学位沦文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，也可采用影印、缩印或 扫描等复制手段保存和汇编学位论文。 保密口，在年解密后适用本授权书。 本学位论文属于： 保密口 不保密口( 请在以上方框内打“”) 一：糍翩签名o f 期：加年3 月2 日 第1 章绪论 水产养殖是世界范围内不可缺少并快速发展的一个产业。我国水产养殖规模 不断扩大，2 0 0 4 年我国水产养殖总产量已达3 2 0 9 万吨，占世界水产养殖产量的 7 0 以上，占全国水产品总产量的6 5 ”。我国也是世界上唯一一个水产养殖产量 高于捕捞产量的国家，水产养殖的发展对于减轻野生水产资源的捕捞压力，满足 人类日益提高的食物和营养需求，增加就业机会繁荣经济起着重要作用，特别是 对于沿海地区的经济发展意义重大。同时我们也应该看到，我国水产养殖由于放 养密度过高，环境污染严重，导致养殖生物疾病的暴发及发病程度相应增加，给 养殖业造成了严重损失。据统计，2 0 0 4 年我国水产养殖因病害造成的直接经济损 失达到1 5 1 4 4 亿元，比2 0 0 3 年的1 0 5 8 4 亿元增加4 5 6 0 亿元【z j 。 抗生素所发挥的积极作用主要体现在防治水生动物疾病、促进生长、节约营 养成分等方面，尤其是抗生素的应用有效地控制了许多水产疾病的发生，促进了 水产养殖业的发展。但是由于抗生素的不断使用，容易产生耐药菌株、导致水产 品药物残留以及破坏水生动物微生态平衡，一方面使得水产养殖疾病越来越难治， 另一方面水产品质量安全得不到保证，严重威胁消费者身体健康。随着我国加入 w t o ，欧盟、美国和日本纷纷对我国水产品中抗菌药物的残留提出了更高要求， 我国水产品出口在短时间内多次遭到“绿色壁垒”。2 0 0 2 年1 月，欧盟从中国出 口的对虾中检出氯霉索残留超标。氯霉素所引发的贸易“绿色壁垒”使中国对虾 养殖业本希望以加入w t o 为契机，大举进入国际市场的美梦破灭。自2 0 0 2 年1 月2 5 曰欧盟宣布对中国出口的动物源性食品实行禁运后，我国水产品出口受到 了极大的损失。据不完全统计，我国仅在欧盟市场就丢掉1 3 万吨的市场份额和造 成6 亿多美元的经济损失。1 9 9 5 2 0 0 3 年| 、b j ，日本市场已多次退回并销毁抗菌药物 超标的我国鳗鱼和鳗鱼制品，给国家造成了巨大的损失p j 。 特别应引起关注的是，在水产品食用安全和环境安全管理体制方面尚不完善 的我国，抗生素的选择往往是养殖业主依据病害防治性能与抗生索的性价比来决 定的，最近也可能或多或少囡药残顾忌到食用安全对产品上市的影响，但是刘抗 _ i 素可能产生的另一重大问题环境生态效应，均缺乏必要的考虑。养殖环境 中的抗生素已经成为海洋环境压力的潜在贡献因予，因此对抗生素在海洋环境中 的迁移转化规律研究已刻4 i 容缓。 1 1 我国水产养殖中抗生素应用现状 自1 9 4 5 年磺胺类药物成功地应用于治疗鳟鱼疖疮病以来，抗生素在水产养 殖中应用非常广泛，几乎可以用于所有水产养殖动物，包括鱼类( 应用最多) 、虾、 贝、蟹等。在淡水、半咸水、海水中都有使用。虽然使用方法有所不同，但使用 的目的都是为了疾病的预防和治疗，以及作为饲料添加剂以促进生长。特别是随 着我国大规模、集约化养殖的发展，抗生素的用途也越来越广泛。我国水产养殖 中应用的抗生素主要有m 】： 1 ) 氯霉素类 包括氯霉素( c h l o r a m p h e n i c 0 1 ) 、甲砜霉素( t h i a m p h e n i c 0 1 ) 和氟甲砜霉素 ( p l o r p h e n i c 0 1 ) 。氯霉素对革兰阳性、阴性细菌均有抑制作用，且对后者的作用较 强。在渔业中主要用于治疗气单胞菌引起的疾病，由于氯霉素具有杀菌强，效果 好等特点，所以在水产养殖中应用非常广泛。甲砜霉素主要用于弧菌病和狮鱼的 类结节症的防治。但是由于氯霉素有严重副作用，所以应严格控制其含量，欧盟、 美国、r 本和中国已相继禁止在水产养殖中使用氯霉素。 2 ) 磺胺类 磺胺类药物是应用最早的一类人工合成抗生素，主要包括磺胺嘧啶 ( s u l f a d i a z i n e ，s d ) 、磺胺甲嗯唑( s u l f a m e t h o x a z o l e ) 、磺胺甲氧嘧啶 ( s u l p h a m o n o m e t h o x i n e ) 、磺胺问甲氧嘧啶( s u l p h a m o n o m e t h o x i n e ，s m m ) 、磺胺 问二甲氧嘧啶( s u l f a d i m e t h o x i n e ，s d m ) 、磺胺甲基嘧啶( s m l ) 、磺胺二甲基嘧 啶( s u l p h a d i m i d i n e ，s m 2 ) 、磺胺甲氧嗪( s m p ) 等。磺胺类药物属于广谱抗菌药， 血液中最低有效浓度为o 0 5 m g m l 。具有抗菌谱广、疗效强、方便安全等优点， 对水产养殖中的细菌性竖鱼鳞病、弧菌病、肠炎等有良好的防治效果。 3 ) 四环素类 主要包括四环索( t e t r a c y c l i n e ) 、士霉素( 氧四环素，o x y t e t r a c y c l i n e ) 、 ；= 霉 素( 氯四环素，c h l o r t e t r a c y c t i n e ) 和去甲会霉素( 我国已经不生产) 等。p u 环系 类药物是一种碱性的广谱抗生素，是快速抑菌剂，抗菌谱广，价格便宜，用十治 疗鱼类弧菌病、对虾瞎跟病、对虾菌血症以及气单胞菌引起的疾病等。这类抗生 素中用得最多的是土霉素( o x y t e r a c y c l i n e ) ，它是鱼类养殖中的首选抗生素。但是 土霉素容易产生抗药性，现在治疗效果已经有所下降【6 7 1 。 4 ) 硝基呋喃类 主要包括呋喃西林( n i t r o f u r a n s ) ，呋哺唑酮( f u r a z o l i d o n e ，别名痢特灵) ，呋 喃妥因( n i t r o f u r a n t o i n u m ) 等。由于呋喃畔酮除了防治疾病，还有促进鱼类生长 发育的作用，在水产品体内代谢很快，所以呋喃唑酮在育苗和养殖中应用非常广 泛。但是，呋喃唑酮对人体有严重的危害，国外已经禁止使用呋哺唑酮。 5 ) 喹诺酮类 喹诺酮类药物已经在我国人类和兽类医学临床上被广泛应用，对水产品的细 菌病也具有较大的潜在应用价值，被认为是目前理想的抗菌药物。喹诺酮类药物 按发明的年代的先后和抗菌性能的不同，分为三代。第一代：系指6 0 年代开发 的，抗菌谱较窄、抗菌作用弱，主要包括萘啶酸、吡咯酸、恶喹酸等；第二：系7 0 年代开发，抗菌谱有所扩大，抗菌作用有所增强，主要对革兰氏阴性菌有效的抗 菌药物。主要包括新恶酸、噻喹酸、吡哌酸等；第三代：即氟喹诺酮类药物，效 果要远远高于第一代和第二代喹诺酮类药物。主要包括环丙沙星( c i p r o f l o x a c i n ) 、 氧氟沙星( o f l o x a c i n t a r i v i d ) 、诺氟沙星( n o r f l o x a c i nn o r o x i n ，氟赈酸) 、氟甲喹 ( f l u m e q u i n e ) 、托氟沙星( t o s u f l o x a c i n ) 和依诺沙星( e n o x a c i nf l u m a r k ) 等。氟 喹诺酮类药物对链球菌和表皮葡萄球菌有抑菌和杀菌作用，抗菌力强、体内分布 广、低娥留、安全性高、价格低廉，且与第一、第二代相比，抑菌和杀菌作用更 加迅速、彻底。该类药物在水中易于光解，在沉积物中却不易光解2 1 ，且不容易 被微生物所降解，目前在欧洲、日本、亚洲和拉丁美洲的一些国家被广泛使用。 6 ) 0 一酰胺类 养殖中使用的9 酰胺类药物有苯甲基青霉素( b e n z y lp e n i c i l l i n ) 、羟氨苄青霉 素( a m o x y c i l l i n ) 。 7 ) 大环内酯类 在鱼类养殖中使用的大环内酯类药物只有g r 霉素( e r y t h r o m y c i n ) ，它对革兰 氏阳性细菌有抑制作用。 1 2 抗生素对水生生态环境的危害 我国水产养殖中环境污染控制手段落后，水产药物使用混乱，问题尤为突出 的是海水养殖中产量较多的贝类的免疫问题至今难以用疫苗接种来预防，而大量 用药对生态环境产生了极为不良的影响。抗生素在水产养殖中的广泛应用所带来 的环境和生态问题，主要包括以下三个方面： 1 ) 在水生生物体内的药物残留 细菌性疾病在集约型养殖系统中发生频率高且严重，因此经常使用抗生素防 治。然而，抗生素的滥用和非法使用严重，造成的后果是抗生素在水产品中严重 积累。抗生素通过药浴、口服或注射的方式使用后，进入水产动物的血液循环， 大多数会被排出体外，极少数则会残留在体内组织中，并且随着多次使用在体内 蓄积起来。另外，养殖中未被摄食的含药饵料或含有药残的粪便，可能会被非养 殖生物摄食，导致自然生态系水生动物体内抗生素蓄积。 抗生素的残留对水生生物本身也会产生不利的影响。抗生素对水生动物的免 疫系统有抑制作用【1 3 , 1 4 1 ，主要表现为对吞噬细胞的抑制，有以下两种途径：一是 抗生素直接影响吞噬细胞的功能；二是通过影响微生物而影响吞噬细胞对微生物 的趋化、摄取和杀灭等功能。抗生素会导致生物胃肠道菌群失调，免疫力降低， 继发二次感染。据报道，采用土霉素注射鲤鱼，可以明显地抑制鲤鱼的细胞免疫 机能【4 j 。 2 ) 长期反复使用产生抗药性 某种曾经有效的抗生素在生产上低剂量、长时期使用后，会出现药效减弱或 完全消失的现象，这是因为病原菌对抗生素产生了抗性或耐药性，即产争了耐药 菌株。在集约犁养殖中长期使用抗生素后，专一性的鱼类病原体( 如气单胞菌属 s a l m o n i c i d a ) 和其它病原体( 如弧菌) ，都会产生抗药性。研究发现从养鱼场底部 沉积物中分离的细菌和鱼类病原菌产生了不同程度的抗药性【1 5 - ”j 。自从2 0 世纪4 0 午代抗_ i 索得到应用以来，不仅对单一抗乍素而且对多种抗生素具有抗药性的细 菌变得越来越普遍。近来很多人体内的细菌必须用比过去剂量高得多的抗生素才 能杀死，甚至过去用抗生素能杀死的细菌，现在却完全不受抗生素的影响。海洋 环境中的非病原细菌还可能会将抗药性转移至人类【“。2 0 0 0 年6 , q ，世界卫生组织 主持召丌了“关于控制食用动物抗生素抗药性的全球原则”咨询会，呼吁各国谨慎使 用抗生素。 3 ) 对沉积物生物地球化学循环的影响 水是水生动物赖以生存的环境，其中有许多有益微生物，如光合细菌、硝化 细菌等；水生动物的肠道里也有大量有益微生物，如乳酸杆菌、部分弧菌等。它 们在维持水环境的稳定、水生动物代谢平衡中起着关键性的作用，成为水产动物 体内外微生态平衡中的重要组成部分【1 3 l 。抗生素的使用在抑制或杀灭病原微生物 的同时可能会抑制这些有益微生物，使水生动物体内外微生态平衡被打破，导致 微生态环境恶化或消化吸收障碍而引起新的疾病。 这种持续性环境和生态压力，对底栖环境的影响尤为突出，因为抗生素更倾 向富集于沉积物中，且底部沉积物没有流动性，抗生素难于扩散再迁移。沉积物 中微生物的活性，决定着沉积物中有机碎屑的降解速率、生源物质在沉积物中的 滞留时间及释放速率。如果沉积物中抗生素富集，沉积物中有益微生物活性就会 为抗生素所抑制，自然生态系统中最主要的生源物质碳、氮、硫的生物地球化学 循环就会受至4 干扰和阻断，正常的生物地球化学物质循环路径和速率的改变将直 接影响到底栖环境质量和整体区域环境质量【4 l oh a n s e n 等 9 】发现，在沉积物中加 入1 0 0 4 0 0 m g k g 的土霉素、恶喹酸、氟甲喹，几天后细菌总数就下降到5 0 7 0 ， 7 0 天后被抗生素抑制的硫还原速率下降到1 0 以下。尤其是在富营养有机废物( 主 要为残饵和动物排泄物) 的养殖环境中，抗生素残留降低了有机物有氧降解速率， 更多的有机碳在厌氧环境中存在，从而导致更多的有毒产物出现。 1 3 抗生素在海洋环境中降解转化的研究现状 目前，全球每年至少有5 0 的抗生素是用于畜牧业和水产养殖业。对水产养殖 中的常用抗生素，我们很少关注这些药物存环境巾的归宿。d o u g l a s 等1 2 0 】研究发 现，水产养殖中以饵料添加剂形式加入的一大部分抗生素，往往没有被动物吸收 和保留，而是通过以下三种途径进入环境巾：第一，添加在饵料中的部分抗，七 素未被养殖生物吸收和代谢，直接沉降至底泥中。这种饵料散失率在鲑鱼养殖中 估计有1 5 到4 0 。第一，在养殖生物内脏通道巾一部分抗生素不能被吸收，而 是蛆粪便的形式排放到环境中，约9 0 以上的土霉素通过这种途径排山。第三， 有些抗生素如土霉素是通过尿液和胆引排出来的，排出来的物质仍具有生物活性。 由于大部分抗生素具有水溶性好、体内代谢后相当部分以原形随粪便和尿液排出 等特点，从而成为容易在养殖环境l i 储存和蓄积的一类污染物。 1 3 1 抗生素在水体中的降解转化研究 抗生素主要通过混入饲料或直接用于水体中1 2 1 1 ，掺入饲料中的抗生素约有 7 0 的散失率研究发现添加的士霉素约有7 0 9 0 溶入环境中【2 i ，c r a v e d i 等 报道了虹鳟饲料中的氯霉素9 0 以上进入水体，对养殖动物药浴也会有相当部分 直接敬失到水体中。按每获取1 t 的鱼产品约使用4 3 0 9 的抗生素，从2 0 世纪8 0 年 代来到9 0 年代初，就有5 0 8 0 t 的抗生索进入水体口4 1 。在抗生素可能产生影响的 各种环境中，水环境可能作为抗生素最终归宿地而具有特殊重要的意义。 抗生素类药物大多数具有水溶性较好的特点，同时又由于一些抗生素( 如土 霉素、四环素等) 在环境中不易发生生物降解，使u f 具有在水体中富集的可能。 表l i 为四环素类药物在水环境中的质量浓度。 表1 1 为四环素类药物在水环境中的质量浓度。 表1 1 四环素类药物在水环境中的质量浓度 t a b l e l 1 c o n c e n t r a t i o n s o f t e t r a c y c l i n e s i na q u a t i c e n v i r o n m e n t 水环境药物 表面水体四环囊类 表面水体 上霉素 河水四环素+ 土霉索 底漏l 霉素 底泥土霉素 底泥【霉素 可小四环煮 表面水体及污水处理 四环素 场排污口水样 质鼍浓度 4 吼c g t p ) 0 ，o l g g a p 、 9 靴酽p ) 2 8 5m g k g o 1 m g & g l o m g k g 1 叩g 几 5 0 n g l 作者及年份 v a nd e r e f ( 1 9 8 4 ) r e e m b k cjf 1 9 9 6 1 r i e h a r d s o nml f l 9 8 5 ) s a m u e l a o l l ( 1 9 8 9 ) j a o o b s e np ( 1 9 8 8j c o y n er ( 1 9 9 4 ) w a t t s1 1 9 8 3 ) r o m a a 1 9 9 9 ) 匿一；丽丽萄酉柔匿采丽i 骚颡i 爵”新丽酋蔽孚而运面p 在实际的水环境中，药物可能由于时间和空间的积累而有较高的质量浓度， 所以使用不同质量浓度水平的药物进行环境生态毒理学研究，其结果可能都具有 特定的意义【2 5 】。 一些学者研究了药物在不同条件下的降解。l n g e r s l e v 等f 2 6 1 模拟了兽药在好氧 和厌氧表面水体中的初步降解。研究发现，该系统中土霉素的降解半衰期为4 2 4 6 d ，当土霉素的添加质量浓度在l 1 0 0 0 0 m l 范围内对其降解半衰期不受添加 药物质量浓度的影响，药物的降解率与被降解药物的质量浓度存在一定的相关关 系，同时发现药物在厌氧条件下的降解速率明显下降。 水体中的抗生素浓度受沉积物一上覆水的交换作用影响较大。s a m u e l s e n 掣2 7 预测了土霉素从底泥中释放到水中的规律。在底泥药物浓度为2 8 5 u g 幢的水中，其 预测的最大质量浓度为0 1 m g l 而在底泥药物质量浓度为1 0 鼽g 信的水中，其预 测最大质量浓度为o 0 1 5 z g l 。h e r v e 等【硐使用围隔模型研究常规用药后海水中土 霉素的降解规律。在只研究了水相降解的渔场中。土霉素的降解半衰期为3 0 2 7 h 。 在研究了沉积相和水相降解的贝类渔场中，其在海水中降解半衰期为3 1 8 5 7 h 。2 个渔场中土霉素降解半衰期的差异主要是因为：在沉积相降解中，沉积物中吸附 的土霉索以及贝类动物体内的土霉素会同时分布到水体中，从而使水体中药物半 衰期变长。 在海水场中，由于水流方向和流速的不同、用药情况的差异、测定时间和条 件的不同以及底泥中是否沉积有饲料等因素，研究的结果存在较大的差异，需要 进行细致的分析比较【矧。 1 3 2 抗生素在沉积物中的持久性研究 抗生素在环境中的持久性与环境条件关系密切。一般地，在水环境上覆水中 的抗生素残留很少会引起长期关注，因为光降解和稀释作用会使其浓度降低，且 不会产生显著的生物效应。但抗生素随悬浮物进入沉积物后，滞留时间则相对较 长。 渊查发现，养殖区沉积物中也有大量的抗生素存在。在5 个养鱼网箱下面的底 泥巾，四环素残筐量达2 o 6 肇g 穗，并持续7 个月之久【，”。s a m u e l s e n 等1 2 7 1 在治疗 用药的渔场底泥中检测出高达2 8 和g 隽的土霉素，他所预测的土霉素在底泥中的半 衰期为8 9 1 4 2 d 。土霉素在养殖海域的沉积物中是难降解的【3 0 - 3 2 1 ，国内外关于土 霉素在沉积物中降解的报道较多。j a c o b s e n 等【3 0 j 利用渔场底泥模型研究了：l 霉素的 降解，条件控制为缺氧和温度为4 8 。c ，认为土霉素的降解半衰期为1 0 周。同时 发现，用药后1 2 周的渔场底泥仍然具有抗微生物活性。r o s i c 等1 3 3 l 对一个海水鲑鱼 场的沉积物中土霉素的浓度和持久性进行了研究。结果显示，2 个不同的鱼池分别 经1 0 d 和1 2 d 的治疗用药后，在2 个鱼池沉积物的表层( 2 c m ) 中检测到土霉素的峰浓 度分别为( 9 9 2 9 ) m 州l 平口( 1 0 9 6 5 ) m g c ，其半衰期依次为1 6 d 和1 3 d 。另有研 究发现，沉积物中土霉素的含量与使用浓度成币比 3 4 1 。 不同的抗生素在沉积物中的持久性有一定的差异。h e k t o e n 等1 3 5 j 对土霉素、恶 喹酸、氟甲喹( f l u m e q u i n e ) 、沙拉沙星( s a r a f l o x a c i n ) 、氟甲砜霉素( f l o r f e n i c 0 1 ) 、 磺胺嘧啶( s u l f a d i a z i n e ) 和甲氧苄氨嘧啶( t r i m e t h o p r i m ) 在海洋沉积物中的持久 性进行了比较。发现土霉素、恶喹酸、氟甲喹( f l u m e q u i n e ) 和沙拉沙星( s a r a f l o x a c i n ) 在沉积物中属于持久性的污染物。磺胺嘧啶和甲氧苄氨嘧啶比喹诺酮类持久性差 一些。氟甲砜霉素在沉积物中消除迅速，半衰期为4 5 d 。对于恶喹酸在沉积物中的 持久性则有不同的研究结果，b j o r k l u n d 等t 3 6 l 发现恶喹酸较土霉素失去抗菌活性的 速度要快，因而不易在沉积物中蓄积；但h a n s e n 等1 9 l 的研究结果则表明恶喹酸的半 衰期长达2 0 0 d 。这可能由于实验条件不同，使研究结果差异较大。 抗生素处于沉积物的不同深度时，其持久性也存在差异。h e k t o e n 等【35 j 将抗 生素加入装满沉积物的聚乙烯盒子中，置于海底大约1 5 m 深处。1 8 0 2 3 0 d 后， 从沉积物表层到7 c m 深度依次采集4 个沉积物样品( 0 1 c m 、卜2 c m 、3 - 4 c m 和 6 - 7 c m ) 分析抗生素的残留，发现表层沉积物中这些抗生素的浓度降低很快，在 深层沉积物中土霉素、恶喹酸、氟甲喹和沙拉沙星在1 8 0 d 后仍能保持其初始浓 度水平，推算它们的降解半衰期超过3 0 0 d 。按照作者的观点，有机物在沉积物中 质量浓度的降低可能是由于有机物在沉积相与水相中重新分配或者是水流的冲 刷作用，而自身降解是微弱的。 抗生素在沉积物中的降解还受盐度和供氧条件等多种因素的影响。y e w h u c h i e n 等【3 7 l 研究了不同盐度与供氧条件对氯霉豢在沉积物中降解的影响。将淡水( o p p t 献度) 养虾池底泥的泥浆中( 1 0 w v ) 混入n a c i 使其盐度达到1 2 、2 4 和3 6 p p t 。 8 研究发现。好氧和厌氧条件下或各种盐度水平下吸附速率没有显著不同；氯霉素 的降解曲线与指数衰减模式相吻合；厌氧条件下的降解速率大于好氧条件，盐度 为o p p t 时，氯霉素好氧条件下的降解半衰期为2 4 d ，厌氧条件下降解更快，半衰 期仅为0 4 d ；随着盐度的增加，好氧和厌氧条件下的降解速率都减小，好氧条件 下的半衰期由2 4 d 增加到1 8 4 d ，厌氧条件下的半衰期由0 4 d 增加到2 4 d 。依据 上述结果作者提出，在好氧、厌氧或各种不同盐度条件下，降解速率的不同都归 因于不同环境条件对微生物活性的影响。 1 3 3 抗生素在生物体内的残留及富集研究 国外学者开展生物对抗菌药物残留规律的研究较早，也已经取得了定的进 展，对水产养殖中一些常用的抗菌药物，包括四坏素类、磺胺类、氯霉素、呋喃 类等做了一些基础研究。我国丌展这方面的研究起步较晚，在近几年许多学者加 强了水生生物中有害药物残留的研究，其中研究最多的是土霉素和磺胺类药物， 并且以淡水生物为主。李美同等【3 8 j 研究了土霉素在鳗鲡组织中残留消除规律，陈 四清等1 3 9 1 报道了饲喂土霉素对鲤鱼生长和代谢残留的研究。 生物富集是抗生素在环境中迁移转化主要过程之一i 删。富集程度用富集系数 来表示，是指生物体内有机污染物浓度与环境中该物质浓度之比。在水环境中某 些有机污染物在水生生物体内的浓度比水体中的浓度可以高几个数量级1 4 ”。 2 0 0 1 年初，奥地利发生一起消费者食用家乐福超市出售的养殖虾引起过敏反 应事件，绿色和平组织对商场内所有的水产品进行检测，发现德国雷斯帝克 ( r i s t i c ) 公司生产的在奥地利市场销售的部分虾仁含有氯霉素；该公司后来又 于4 月到5 月期间对来自中国浙江周山地区进口的中国冻虾仁产品进行紧急检查， 发现其氯霉素含量达0 2 跏g k g 。 近海养殖中，抗生素的大量使用不仅使养殖生物体内药物残留问题严重，而 且可能导致养殖场附近的非目标养殖生物体内抗生素蓄积。原因是含有抗生素的 饵料或粪便可能会被养殖场附近的野生动物摄食，导致其体内富集抗生素。在网 箱附近的软体动物体内已检测出恶喹酸( o x o l i n i ca c i d ) 1 4 2 】。大量研究结果表明， 在鲑鱼网箱养殖场中断使用抗型i 素后一到数周，养殖网箱附近的野生鱼体和贝类 的体内都仍富集有恶唪酸1 4 2 l 。在距离施用抗生索的渔场8 0 米的海域中，蓝蚌体内 仍能检测出土霉素【”1 。 由于贝类具有分布j “泛，对环境条件有较宽耐受能力，呼吸、排泄和获取营 养过程需过滤大量的水以及能富集多种污染物的特点，国外学者开展了较多关于 贝类对抗生素生物富集作用的研究。h e r r 6l eb r i s 等i 4 4 1 研究了紫贻贝对土霉素和 恶喹酸的生物富集作用，发现紫贻贝的软体部分对土霉素和恶喹酸的富集系数分 别为0 7 和0 3 。1 2b r i s ，h 等1 4 s l 报道了太平洋牡蛎( c r a s s o s t r e ag i g a s ) 、菲律宾蛤 仔( r u d i t a p e sp h i l i p p i n a r u m ) 和浅沟蛤( s c r o b i c u l a r i ap l a n a ) 对土霉素的富集系数分 别为：0 6 ，0 2 和0 3 。 1 4 水产养殖中禁用抗生素一氯霉素的性质 氯霉素( c h l o r a m p h e n i c o l ，c a p ) 是于1 9 4 7 年从委内瑞拉链霉菌( s t r e p t o m y c e s v e n e z u e l a ) 的培养滤液中分离出的结晶性抗菌素。1 9 4 8 年用化学方法合成成功， 是第一个采用化学合成法生产的抗生素，1 9 4 9 年广泛用于临床1 4 6 1 。氯霉素在海水 养殖中被认为是抑制对虾病原弧菌作用最有效的药物，但由于其存在严重的毒副 作用，能引起人的再生障碍性贫血、粒状白细胞缺乏症等疾病，欧盟、美国、日 本和中国相继禁止在水产养殖中使用氯霉素。 1 4 1 理化性状 氯霉素为一种广谱抗生素，化学名称为：d 一苏式一1 一对硝基苯基一2 一二氯 乙酰胺基一1 ，3 一丙二醇。分子式：c 1 1 h 1 2 c 1 2 n 2 0 5 ，分子量：3 2 3 ，1 3 。纯品氯霉素 为中性的白色或带黄绿色针状、长片状结晶或结晶性粉末，味极苦，熔点为1 4 9 1 5 1 ，其化学结构式如下： o _ n i l 0 h 氯霉素化学结构式 c h e m i c a ls t r u c t u r eo fc h l o r a m p h e n i c o l 1 0 氯霉素的化学性质极为稳定，在于燥状态卜- 可保持抗菌活性达5 年以t 。d h 2 - 9 时对氯霉素水溶液的效价无影响，p i l l 0 以上则可失去活性。氯霉素微溶于水， 在水中的溶解度为o 2 5 m g m l ，但易溶于有机溶剂如甲醇、乙醇、丁醇、丙酮、 乙酸乙酯、丙二醇等，在乙醇中的溶解度可达到4 0 0 m g m l ；稍溶于水、氯仿和乙 醚，不溶于苯及石油醚。其水溶液稳定，可冷藏保存几个月，煮沸5 小时也无改 变。 1 4 2 抗茵作用 氯霉素的抗菌作用机理在于抑制菌体蛋白合成，它主要作用于细菌体内7 0 s 核糖体的5 0 s 亚基，能特异性地阻止m r n a 与核糖体的结合，同时又能抑制肽酰基 转移酶的作用，使肽链的增长受阻，从而抑制蛋白的合成。 氯霉素是一种广谱抗生素，在低浓度时可抑制多数细菌的生长，高浓度时可 具杀菌作用。一般而言，氯霉索对革兰氏阴性细菌的作用较革兰氏阳性细菌的作 用强。衣原体、肺炎支原体、立克次体均对本品敏感。革兰氏阳性细菌中如金葡 菌、表葡菌、溶血性链球菌、肺炎球菌、草绿色链球菌以及肠球菌等对本品多数 敏感。其他如b 、c 、g 各组链球菌亦呈敏感，耐药性菌株少见；白喉杆菌、破伤 风杆菌、放线菌属、乳酸杆菌属等亦大多敏感。革兰氏阴性细菌对氯霉素敏感者 有淋球菌、脑膜炎球菌、流感杆菌、百日咳杆菌、大肠杆菌、肺炎杆菌、沙门氏 菌属、霍乱弧菌等：特另对流感菌、脑膜炎球菌，氯霉素在低浓度对即具有强大 杀菌作用。 细菌对氯霉素有发展缓慢的耐药性，其耐药性的产生是通过基因的突变或耐 药因子的转移。氯霉素的化学结构中含有对硝基苯基、丙二醇及二氯乙酰胺基， 二氯乙酰胺基为具抗菌活性基团，具有耐药因子的细菌可产生乙酰转移酶使氯霉 素乙酰化而失效。 1 4 3 氯霉素的副作用 自1 9 4 9 年氯霉素应用于i 临床后，在一些感染性疾病，尤其是伤寒流行中取得 良好疗效，但也r1 9 5 0 年发现本品可造成严蕈致死性血液系毒性。此后，有关这 方面的报道渐见增多。氯霉素引起的副作用有以下几方面【4 7 ： 1 ) 对眦液系统的影向 氯霉素对血液学方面的毒性表现为与剂量有关、呈可逆性的骨髓抑制或少见 的与剂量无关、不可逆的再生障碍性贫血。 骨髓抑制往往与氯霉素的血药浓度有关，血药浓度超过2 耻g m l 及长期应用 时即易出现与剂量有关的造血抑制。 再生障碍性贫血与剂量大小和疗程k 短无关，但偶可继发于有明显骨髓抑制 而末及时停药者。临床表现为皮肤粘膜瘀点、瘀斑、苍白、咽痛、高热等，应 用氯霉素后再生障碍性贫血的发生率估计为1 ：4 0 0 0 0 ，一旦发生，则难逆转， 死亡率可高达5 0 ，少数可发展为粒细胞性白血病。此反应原因可能是某些人 群存在遗传性体质异常，其骨髓造血细胞有某种代谢缺陷，因而对氯霉素分子 中硝基苯基团的作用特别敏感。 白血病氯霉素引起的严重骨髓损害者中少数幸存者可能逐渐进展至粒细胞性 白血病。可能由于氯霉素促进了非整倍细胞系列的发育，最后发展成为白血病， 以儿童或5 0 7 0 岁的老年患者中多见。 2 ) 灰婴综合症 1 9 5 9 年首次报道，主要发生在早产几及新生儿中，是由于应用大剂量氯霉索 后血药浓度异常增高所引起的循环衰竭，偶尔亦可发生在低剂量治疗时。 3 ) 神经系统 氯霉素偶可引起视神经炎、球后视神经炎及视力障碍，并发展至视神经萎缩 和失明。 4 ) 变态反应 氯霉素的变态反应极少，可表现为各种皮疹、药物热、血管神经性水肿等， 直接接触可发生接触性皮炎或接触性结膜炎。 5 ) 其他 口服氯霉素可以引起消化道症状：食欲减退、恶心、腹泻、口角炎、【_ l 腔苦 味等，但肠胃道反应较少见。 1 5 氯霉素残留的分析方法 1 5 1 氯霉素在水生生物体内残留的研究方法 当前鱼类药物残留的研究方法较为成熟，一般研究方法【5 1 是，定量给药后，在 不同的时问问隔内对每个实验对象进行取样，通常把几 j 尾鱼作为一个整体束取 样。对于虾、贝、蟹等，因不易定量给药，一般将药物投施到水体中，喂养一段 时间进行取样测定，或者将药物与饵料混匀，投喂一段时间。且由于生物个体的 差异，无法保证每一个个体吸收的药物是相同的。 给药的方式般有注射、口灌、浸浴、喂药饵( 将饲料与氯霉素混合，任其 自由采食) 等。注射法又分为血管注射、肌肉注射等。注射和口灌可以定量给药， 但是和水产养殖不相符。浸浴、喂药饵虽然无法定量给药，但和水产养殖的实际 接近。不同的喂药方式，氯霉素在生物体内的富集和残留有较大的差别。对于鱼 类，取样部位一般是血液、肝脏、肾脏、肠胃、肌肉等；虾类一般是血液、肠胃、 肌肉等；贝类积蟹类主要是可食部分。 1 5 2 国内外对动物性食品