大连水产养殖业抗生素残留风险及其检测方法研究进展

曲 翊

(大连市环境监测中心，大连 116023)

抗生素是由微生物(包括细菌、真菌、放线菌属)或高等动植物在生活过程中所产生的具有抗病原体或其它活性的一类次级代谢产物，能干扰其他生活细胞发育功能的化学物质［1］。它们种类繁多，结构十分复杂，彼此有很大的差异。在水产养殖业中，大量施用的抗生素不能被水产动物全部吸收，往往是以原药或代谢物的方式进入水体，产生极大的负面作用。

1 大连水产养殖业中抗生素的使用现状

大连毗邻黄海和渤海，海岸线长1906 公里，占全国1/10，可进行人工养殖的浅海水面约800 万亩，滩涂1000 万亩，海洋动植物繁衍培育的基础生产力发达［2，3］。截止至2011年，全班市育苗水体达300 多万立方米，占全省育苗水体的50%以上，其中以海参苗的培育为主，其次为海蜇和蛤类。海参养殖是我市近年来水产增养殖的主力产业，全市海参养殖面积已达40 多万亩，产量约为4.3 万吨，创造了较高的经济效益，而且随着增养殖技术的发展，可在海参圈中混养海蜇和虾类，使得经济效益进一步提高。

集约化水产养殖解决了日益增长的人类需求与自然界有限供给之间的矛盾，但是随着养殖密度的增加，目前水体承载压力越来越大，导致大面积疾病爆发事件屡有发生。为了确保产量，养殖业主开始大量使用抗生素预防疾病和促进生长，给环境和人类/动物健康带来隐患。其中最突出的问题是渔药的使用种类多，使用量大。对大连市水产养殖业的调研结果表明，目前养殖业常用的渔药根据用途，可分为4 大类:①杀虫类，如敌百虫，主要在育苗室清池时使用;②除草剂，以灭扫利和扑草净为代表，常在海参圈清塘时使用;③杀鱼剂，北方以大连地区为代表通常使用茶籽饼和茶皂素，常在海参圈清塘时使用;④灭菌剂，如抗生素，在育苗阶段随时使用，使用浓度和频度仅凭经验进行。渔用抗生素虽然抗生素作为饲料添加剂曾经为水产养殖业的发展做出了重要贡献，但其负面影响已逐渐显现，成为阻碍养殖业继续深入发展的瓶颈问题。调研结果表明，我市水产养殖业的广谱抗生素使用比例偏大，联合使用两种或两种以上抗生素的问题严重，大量未被吸收和养殖水体中残留的药物最终将进入环境或者吸附到海底沉积物中，造成极大的隐患。

2 水产养殖业中抗生素管控状况

目前，发达国家通过一系列措施，对水产养殖业的抗生素施用进行严格管控。日本允许使用的渔药中，抗菌抗生素类药物仅有24 种，且均为对症药物，广谱类药物较少。欧盟也在2006年全面禁止将抗生素作为饲料添加剂使用［4－6］。我国于2001年颁布了《无公害食品渔用药物使用准则》(NY5071－2001)，并于2002年进行了修订，要求水产养殖业的病害防治应以不危害人类健康和不破坏水域生态环境为基本原则，不得选用国家规定禁止使用的药物或添加剂，也不能在饲料中长期添加抗菌药物。该准则也严令禁止使用高毒、高残留或具有三致毒性(致癌、致畸、致突变)的渔药，严禁将新近开发人用新药作为渔药的主要、次要成分［7，8］。但是准则颁布十多年来，抗生素的使用愈演愈烈，日趋失控。针对这一问题，农业部于2013年颁布实施《兽用处方药和非处方药管理办法》，实行药物分类管理制度和违法行为处罚制度，以期改变渔药市场的乱象。针对抗生素使用的滥象，我国近年颁布了多项法规，对水产养殖业的抗生素使用加以控制，列出孔雀石绿、红霉素、环丙沙星等31 种禁止使用的渔药名单。农业部于2014年4月1日起，实施《绿色食品 渔药使用准则》(NY/T 755－2013)，对水产药品实行处方药与非处方药分类管理，将药理作用大、容易产生反应的水产兽药限定为处方药需要由执业渔医开据处方，并在执业渔医的监护下购买和使用。

目前，我国抗生素排放尚无标准可依。以制药工业废水为例，虽然经修订的《制药工业水污染物排放标准》在2010年已全面实施，但这一标准主要监控污水中的COD、SS 等常规项目，没有抗生素这一重要指标，在源头上未经检测的抗生素，无法成为污水处理厂的处理项目，只能通过排污口排向大海。而大连市水产养殖业所产生的废水，由于规模和分布所限，无法做到逐一监控，更是成为排污的重灾区。

3 水产养殖废水中抗生素检测方法研究进展

抗生素的检测技术有很多种，以酶联免疫检测技术、气相色谱－质谱联用技术、毛细管电泳分析技术、液相色谱技术等较为常用［9－12］。

3.1 酶联免疫检测技术

酶联免疫检测技术，即酶联免疫吸附测定法(Enzyme－Linked ImmunoSorbent Assay，ELISA)，是一种在免疫酶技术的基础上发展起来的新型免疫测定技术。该方法的操作过程简单易行，可应用于环境液体样品检测。但ELISA 法应用于分析分子量很小的化合物和不稳定的化合物有一定的困难。

3.2 毛细管电泳检测技术

毛细管电泳检测技术(Capillary Electrophoresis，CE)是一类以毛细管为分离通道、以高压直流电场为驱动力的新型液相分离技术。该方法可以在十几分钟内完成分离，进样所需的样品体积仅为nL 级，是一种自动化程度较高的分离方法。但是，某些抗生素会在不同的环境条件下发生电荷数和正负性改变的现象，导致该技术的重现性不高。

3.3 气相色谱－质谱检测技术

气相色谱－质谱检测技术(Gas chromatography –mass spectrometry，GC－MS)是一种结合气相色谱和质谱的特性，在试样中鉴别不同物质的方法。当试样流经气相色谱柱时，因组分分子的化学性质有差异而得到分离。流出柱子的分子被下游的质谱分析器俘获，通过其质荷比来进行测定。该技术有广泛的谱库并且有较好的分离能力，是一种敏感、有效的分析技术。在环境监测研究中，GC－MS 主要应用于易挥发、热稳定的化合物检测。在应用于抗生素测定时，由于样品需进行衍生化处理，该过程繁琐，易带入分析误差，限制了GC－MS技术的广泛应用。

3.4 液相色谱－质谱检测技术

液相色谱－质谱检测技术(LC－MS)是目前普遍使用的抗生检测最佳方法。它结合了液相色谱与质谱两者的优点，将色谱的高分离性能和质谱的高鉴别特征相结合，使分析范围更广、灵敏度更高、定性结构更可靠。目前比较常用的质谱仪器有:四极杆质谱仪(Q)、离子阱质谱仪(IT)、飞行时间质谱仪(TOF)等。

3.5 水产养殖废水中抗生素检测的特点

目前，对于抗生素检测的报道集中于畜产品、淤泥和土壤，关于海水中抗生素检测的报道相对较少。在检测过程中，对于地表水、海水的样本加标回收率的变动范围很大，这说明从自然环境中监测抗生素污染具有一定难度。其难点主要在于:①作为抗生素残留基质的一般为畜产品、淤泥、土壤和各类废水污水，其具体的理化性质与海水有相当大的区别，因此其检测方法并一定不适用于海水样品;②对于部分类型的样品，如污水等，其含有的抗生素等药物残留的浓度相当大，其方法对于含有痕量抗生素等药物残留的海水来说，无法满足检测要求。根据海水抗生素检测的特点，可以选用液相色谱－质谱联用技术进行检测。

4 水产养殖废水中抗生素残留的潜在风险

据不完全估计，据报道，美国每年使用的抗生素有2.27 万吨左右，大约有50%用于人类，剩下的50%用于动物、农业和水产养殖业，而我国海水养殖业的使用量远远高于这一统计数字［13］。抗生素的滥用，会给水产养殖业带来巨大风险:①抗生素可沉积在底泥中，不易被降解。而且由于其频繁使用并易于进入环境，导致形成“假持久性”现象，成为环境中的一类新型污染物;②抗生素的大量施用会引起病原微生物的抗药性［14，15］，致使抗生素能够杀死细菌的有效剂量在不断提高，对生态环境产生严重威胁(如图1 所示)。

图1 渔用抗生素的环境影响示意图

影响抗生素吸附、迁移、降解等行为的因素较多，包括药物的理化性质、土壤和环境条件、抗生素作用时间、抗生素浓度、相关微生物种群结构等［16］。由于抗生素使用量大，分布范围广，因此在污水处理厂、地表水、污泥、沉积物、土壤和生物样品等多种环境介质中都有检出，甚至在地下水和饮用水中也有检出。在水产养殖的周期中，与废水相比，抗生素在沉积物中滞留时间相对较长，从而造成一定的蓄积。沉积物表层抗生素可通过再分配进入水相，或通过渗透向沉积物深层迁移。藻类作为重要的初级生产者可强烈吸收和富集水体中的抗生素，被藻类富集的抗生素一旦被鱼类和其它水生动物食用，将可能向其它生物传递，从而影响整个食物链和生态平衡。

5 研究展望

从对大连市水产养殖业的调研结果可以看出，抗生素在水产养殖业的大量使用，使得水产品和环境中都残留有不同浓度的抗生素，其潜在危害甚为严重，而且影响深远。我国作为抗生素的生产和使用大国，所面临的污染形势更为严峻，建议针对以下方面开展研究:①开展水产养殖业中抗生素含量及迁移规律的调查，确定其时空分布特点;②研究抗生素对生态平衡和生物多样性的影响，建立生态风险评估体系;③研究现有技术对抗生素迁移转换的影响，研究有效去除抗生素的技术方法。

［1］Christopher Walsh，Antibiotics，American Society for Microbiology，1 edition，2003．

［2］2011年大连市海洋环境状况公报．

［3］2012年大连市海洋环境状况公报．

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［7］《无公害食品渔用药物使用准则》(NY5071－2001)．

［8］《无公害食品渔用药物使用准则》(NY5071－2001)修订版．

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