近年来,抗生素对水体环境的危害、抗性基因的扩散以及对人体健康的危害越来越引起人们的重视。随着我国水产养殖中抗生素的大量使用,养殖污水中的抗生素利用率较低,因此,养殖污水是我国地表水中的重要污染物。本文对十多年来我国水产养殖中抗生素的污染特点进行了总结,旨在为防治抗生素污染提供一定的理论基础。养殖水体中的抗生素主要是大环内酯类、四环素类、磺胺类、喹诺酮类等。春季、夏季、秋季抗生素浓度的总体变化趋势是:春季、夏季、秋季较多,可能与气温、水文环境等因素相关。
研究要点
(1)对国内水产养殖中抗生素污染特点进行了较为全面的总结。
(2)不同养殖地区和养殖品种的抗生素污染特性存在一定的差别。
(3)春季、夏季和秋季抗生素浓度的总体变化趋势是:春季、夏季、秋季。
作为一个水产大国,年,全国水产品总量达到了.t,工业结构得到了进一步的优化。我国的渔业生产水平不断提高,取得了举世瞩目的成绩。近年来,我国许多地方为了提高产量、提高经济效益,加大了养殖规模,提高了养殖密度,投入量也随之增长,造成水体残饵和粪便的大量积累,造成养殖环境的恶化,进而引发各种鱼病。为防治鱼类疾病,抗生素已被大量用于水产养殖。
抗菌素是微生物、高等植物或动物在其生命活动中所形成的一种具有一定的活性抗原的副代谢物。由于其具有防治疾病、促进生长、减少养殖对象对某些营养物质的需要等特殊功能,已被广泛用于水产养殖。然而,由于抗生素在水产养殖中的应用和难以降解,必然会产生大量的抗生素残留量,从而产生对非靶标生物的高*性。另外,抗生素还会威胁到附近水域生态系统的生物多样性和功能,还会导致细菌产生抗菌基因,对人类健康造成威胁。
由于养殖污水中抗生素的大量使用和滥用,导致了水体中的抗生素污染。本文对全国多个地区的水产养殖水体中抗生素浓度的差异进行了总结,以期对抗生素的控制和控制起到一定的作用。
1、国内外抗生素的应用现状
年,新西兰,法国,美国,西班牙,中国香港,全球使用抗生素最多的国家和地区。美国每年使用的抗生素数量为t,其中动物用药t,占81.5%;英国年使用的抗生素有1,t,其中t是动物用抗生素,占40.0%。但在年,突尼斯,土耳其,罗马尼亚,阿尔及利亚等中等收入国家中,使用抗生素的比例居全球首位。而在欧洲,年一月,欧盟国家已经完全禁止了含有抗生素的饲料。
目前,我国已经是世界上最大的抗生素生产和使用国家。年,全国已有,多吨的抗生素,使用量达,t,其中,使用的抗生素为52.0%。年,我国的兽用抗生素已经达到,多t,占到了全世界动物用药总量的三分之二。
预计到年,俄罗斯,巴西,中国,印度,南非的抗生素用量将会翻一番。
2、常见的水产养殖抗生素
目前在水产养殖中已广泛使用并投入使用的抗生素有5类:磺胺类、喹诺酮类、四环素类、β-内酰胺类、大环内酯类(表1)。诺氟沙星、环丙沙星、恩诺沙星、氧氟沙星等是兽医临床上使用最多的兽用喹诺酮类药物,其生物利用度好、体内代谢稳定、抗菌谱广、抗菌效果好、抗菌效果好、抗菌谱广、抗菌效果好,已被广泛用于防治美洲鳗鱼气单胞菌等细菌病。
磺胺类药物以磺胺嘧啶、磺胺甲基嘧啶、硫胺甲恶唑、磺胺二甲氧嘧啶等为主要成分。这类抗生素主要是通过对核酸前体物的合成,从而抑制细菌的生长和增殖,对气单胞菌、荧光假单胞菌等引起的细菌性疾病有一定的临床应用价值。四环素是一种常见的四环素,它的分子结构是由四苯环组成,常见的有四环素,金霉素,土霉素,和其他化学半合成的衍生物,如:土霉素、强力霉素、美他环素、地美环素等。
大环内酯类抗生素是一种含有内酯键的大环状生物活性物质,包括红霉素、克拉霉素、阿奇霉素,它们对革兰氏阳性细菌和支原体的抑制作用都很强。β-内酰胺类抗生素的化学结构特征为:含有内酰胺环的β-内酰胺环,由青霉烯类、青霉烯类、青霉烯类、青霉烯类等组成。它的杀菌活性强,抗菌谱广,*性低。
3、养殖水体中的抗生素污染特性研究
3.1各区域养殖水体中的抗生素水平
我国各水体中的抗生素浓度分布存在明显的区域差异,部分区域的抗生素残留水平存在很大差异。区域上,我国东部和东南部水产养殖较为发达,养殖水样的采集多集中在沿海省份。表2是全国范围内的抗生素残留水平的汇总。
表2不同区域水体中的抗生素浓度
余*楠等在华东江苏一家虾塘中检出了14种抗生素,其中两个养殖池塘中的抗生素浓度为.ng/L,而四环素、喹诺酮类、大环内酯类、磺胺类药物的最高质量浓度为57.,18.,16.ng/L,0.ng/L。南京两处养殖塘中,四环素是主要的抗生素残留量。陈等人的研究显示,海陵岛南方地区的水样中已检出大量的抗生素,其中以四环素为主,但含量比余*楠等人的研究要高。
在南京浦口地区,由于喹诺酮类、大环内酯类药物的存在,导致浮游植物受到了一定的生态危害。闫如玉对上海13个大型养殖场的水样进行了分析,样品中的抗生素含量分别为22.25~.80ng/mL和.31ng/mL。在各种类型的抗生素中,喹诺酮类(41.96%)gt;四环素类(29.91%)gt;磺胺类(16.91%)gt;氯霉素类(7.33%)gt;大环内酯类(3.89%)。水体中的抗生素以喹诺酮类、四环素类抗生素为主,占总比例为70%。
浙江8个典型养殖区域的水样中,以磺胺和喹诺酮为最多,分别为18.8~76.3ng/L,94.2~.2ng/L,磺胺甲恶唑、磺胺间甲氧基脲、磺胺吡啶、磺胺氯哒嗪、恩诺沙星。其中,磺胺甲恶唑的水样20份;14个样品中,检出了32.3~76.3ng/L的磺胺间甲氧基嘧啶;10个样品中,分别检出了18.9~41.9ng/L的磺胺吡啶;6个样品中,检出了18.8-30.6纳克/升的磺胺氯哒嗪;在4个样品中,恩诺沙星的检测值为94.2~.2ng/L;喹诺酮类、磺胺类药物在临床上的应用比较广泛。李佩佩等对浙江温州、舟山部分养殖水域进行喹诺酮类药物的检测,温州养殖场没有发现喹诺酮类药物,舟山某养殖场检出的是ng/L。
史朝斌在华中地区对河南某地的35种抗生素进行了分析,结果表明,在35种抗生素中,有7种细菌被检出,而在水体中,使用最多的是脱水红霉素,其残留浓度为87.00ng/L。
李瑞萍等人在湖北宜昌宜东平某池塘34个鱼塘中检出磺胺异恶唑、磺胺甲恶唑、磺胺二甲嘧啶3种磺胺类药物,其质量浓度为23-ng/L。鱼塘中的磺胺类药物的残留量与环境因素密切相关,水体中的叶绿素a、总P、总氮、总氮、pH值等都会影响到磺胺类抗生素的吸附、降解等环境行为,进而影响其在水中的残留量。结果表明,磺胺二甲嘧啶与pH值、总氮、总磷、叶绿素a的相关性不大,而与总N/P有明显的相关性。
丁惠君在鄱阳湖周边的水产养殖区域检出磺胺、四环素、喹诺酮、大环内酯类抗生素,其中磺胺类、四环素类、喹诺酮类和大环内酯类抗生素的含量最高,大环内酯类、林可霉素类、喹诺酮类、金霉素.68ng/L、恩诺沙星96.55ng/L、罗红霉素95.14ng/L。成婧等人从湘北一家螃蟹养殖基地采集的养殖水体中检出喹诺酮,检出环丙沙星浓度为45.2ng/L。舟山、湘北两个地区在喹诺酮类药物的使用上也存在着相似的情况。
卓丽等人在华南某市某养殖池塘中发现14种抗生素,如大环内酯类、四环素类、喹诺酮类、磺胺类,以四环素类药物含量最高,达到.00ng/L;而在渤海地区,磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲恶唑、甲氧苄啶、磺胺甲恶唑、甲氧苄啶等污染物的含量都比邻近海域的渤海海域要低。王志芳在广西罗非鱼主产区的养殖池塘中,只检出了土霉素、磺胺二甲嘧啶、恩诺沙星,最高质量浓度为2.0,44.3ng/L,22.7ng/L,土霉素的含量为微克/L。
薛铭等人在广西钦州湾渔场进行了磺胺类的测定,结果表明,磺胺甲基异恶唑的含量最高,达4.1ng/L,而在河流中的含量为ND~12ng/L,而在海洋中则为ND~9.9ng/L。同时,甲氧苄氨嘧啶的质量浓度也比较高,达到3.8ng/L。北部湾地区的磺胺甲基异恶唑含量高、含量高,其原因是其化学性质比较稳定,不容易被水解和降解。甲氧苄氨嘧啶是一种协同剂,一般与几种磺胺类药物按1∶5的比例混合使用。
郝勤伟等人在广州南沙的水族区发现了35种抗生素,养殖水域中有4种抗生素,分别是甲基苄啶、磺胺嘧啶、莫能菌素、脱水红霉素,甲氧苄啶的含量最低(0.11ng/L),脱水红霉素的含量最高(60.76ng/L)。这与渤海湾养殖水域中的抗生素种类、浓度有很大的差别,可能是由于渤海湾海域引入了人用和兽用抗生素,渤海湾水域的自洁能力比较差。
国彬等对广州14个鱼塘的水样进行了检测,结果显示,四环素类(5.16μg/L)gt;磺胺类(2.82μg/升)gt;喹诺酮类(0.92μg),其中以四环素和磺胺的含量最高,分别为5.16ug/L和4.78μg/l,而诺氟沙星、环丙沙星、恩诺沙星的含量均在0.2~0.5微克/L之间。郝红珊等对珠海、大亚湾海域的海水水样中6种抗生素的检测结果进行了分析,结果显示:奇霉素4.68ng/Lgt;氧氟沙星3.19ng/Lgt;诺氟沙星2.09ng/Lgt;1.58ng/Lgt;甲基苄氨嘧啶gt;0.54ng/Lgt;磺胺甲恶唑(0.13ng/L)。梁惜梅等人在珠江河口水域中检出2类(喹诺酮类、四环素类),其中3类抗生素为诺氟沙星、氧氟沙星、四环素,其质量浓度为29.79~78.29,ND~9.16ng/L,ND~40.92ng/L,与珠海、大亚湾海域的水质基本相同。
杨基峰等对中山三角镇典型的辅助养殖系统进行了磺胺四种(磺胺嘧啶、磺胺二甲嘧啶、甲氧苄啶、磺胺甲恶唑)、四环素(四环素、氧四环素)2种、喹诺酮(诺氟沙星、氧氟沙星)、鱼塘中的2种大环内酯(脱水红霉素、罗红霉素)。其中,以甲氧苄啶(ng/L)的质量分数最高,大环内酯含量最高的是脱水红霉素(11.7ng/L),诺氟沙星(ng/L)是喹诺酮类药物中的质量分数最高,四环素类抗生素未检出,沉淀物中四环素的检出率超过78%。
这与四环素类抗生素水溶性差、易吸附于沉积物有关,导致其在水中的含量很低,而磺胺嘧啶、磺胺甲氧唑、罗红霉素等在沉淀中没有被检测到,而在对应的水体中则发现了这三种抗生素自身水溶性较高的特性。
结果表明,我国水产养殖水域的抗生素用量和残留水平以华南为最高,华东沿海次之,华中最低。抗生素的地理分布受多种因素的影响,根据养殖环境、养殖品种的不同,使用的抗生素的种类和品质也会有一定的差异,温度、pH等理化因子也会对抗生素的残留产生一定的影响。不同区域间的抗生素使用情况存在区域差异,不同区域间的发展也存在一定的差异,而人类的生产和排放与区域经济密切相关,而这些都会导致环境中抗生素的降解速度的改变。
3.2不同养殖品种水体中的抗生素水平
由于养殖方法的差异,不同的养殖对象在养殖水体中的抗生素污染特性也不尽相同。李贞金等于年对多个水族塘进行取样、化验,发现最多的是青鱼塘和白水鱼,各10种;其次为虾塘,检测到9种抗生素;扣蟹塘中的细菌数量最少,只有5个。除扣蟹塘发现的磺胺甲恶唑外,所有养殖塘的磺胺类药物的含量都差不多,都在几到十ng/L之间。与蟹塘、虾塘比较,养殖殖塘中的甲氧苄啶含量最高(16.40~30.42ng/L);虾塘水中的喹乙醇含量达到了.85ng/L,比其它养殖水体的质量浓度高出许多(只有几个ng/L),这可能是因为喹乙醇是在虾塘中投放的。喹乙醇具有明显的促进生长的效果,目前在水产养殖中仍然得到了广泛的应用。结果表明:在30~mg/kg的饲料中,虾体的平均增重率可增加15%~20%。
董晓对桑沟湾3个水产养殖区域的喹诺酮类药物进行了测定。在牙鲆养殖地区,发现了大量的抗生素,而且比其它取样点更多。恩诺沙星,双氟沙星,沙拉沙星,23.30,32.48ng/L。结果表明,在黑鱼养殖区域,9个品种中,喹诺酮类药物的浓度为5.23~16.06ng/L;在河豚养殖区域,恩诺沙星的抗菌素浓度最高,达18.79毫克/升。
杜鹃等人对东营五个养殖池塘的水样进行了检验,发现罗红霉素、磺胺甲恶唑、甲氧苄氨嘧啶、氟甲砜霉素、恩诺沙星,但罗红霉素在虾池中没有检出。结果表明,在海参池中,抗生素的含量较高,最高浓度为30.1ng/L,氟甲砜霉素为65.3ng/L,氟甲砜霉素的最高质量浓度为98.2ng/L,氟甲砜霉素的最高质量浓度是虾池中的4倍。
王敏等人在福建九江养殖区域检出了诺氟沙星,氧氟沙星,氟甲砜霉素,磺胺嘧啶,磺胺二甲嘧啶(磺胺),磺胺甲氧基脲(磺胺-甲氧苄嘧啶)。养殖类型包括:鸭,虾,鱼,蟹,贝类。在鸭舍内,以磺胺嘧啶、甲氧苄氨嘧啶为5.36ng/L、40.20ng/L;诺氟沙星、磺胺二甲嘧啶、磺胺甲氧西林、氟甲砜霉素的含量以虾塘中的最高,分别为3.54,7.35,18.50,5.00ng/L;氧氟沙星的质量浓度以蛏子为最大,达14.80ng/L。在鸭池中,甲氧苄氨嘧啶的用量明显高于其它6种,而在虾池中磺胺甲氧苄氨嘧啶的用量也高于其它三种,但在鱼塘、蟹塘和蛏塘中,7种抗生素的用量很小,差别不大。
3.抗生素在水产养殖中的季节分布特点
目前对水产养殖水体中抗生素的含量和季节变化的相关性的研究很少,其总体变化趋势是:春季和秋季水体中的抗生素含量要比夏季高。陈国鑫测定了春冬季氟甲砜霉素(.2~.8ng/L),为夏秋季(.1~.1ng/L)的8.7~23.7倍,生产季节春冬季的含量(.5~.0ng/L)也高于夏秋季含量(13.5~.3ng/L)。恩诺沙星、磺胺甲恶唑和土霉素在生产水道和湖泊中也呈现出同样的规律性,这是由气温、水文条件等多种因素共同作用的结果。
杨基峰等人的研究表明,在不同季节,不同季节,不同季节所检测到的抗生素的种类差异很大。在四月份的雨季,发现的抗生素最多为三种,即诺氟沙星、磺胺甲氧西林和脱水红霉素,诺氟沙星的含量最高可达ng/L。在十二月的干旱季节,8种抗生素被检出,品种比雨季要多得多。这是由于广东雨季多雨,鱼塘中的抗生素被冲淡,干旱季节雨水少,抗生素“富集”,导致细菌数量增加。另外,夏天使用抗生素的次数也会增多。郝红珊等所做的调查显示,年春季水样抗生素浓度比年秋天要低,而珠海则比大亚湾要好,年三月(春季)的降雨量比年十月(秋天)要多,表明雨水对海洋水体中的抗生素污染有明显的影响。
4、结论和建议
综述了近年来我国水产养殖中的抗生素污染特点,并对其进行了分析。养殖水体中的抗生素主要是大环内酯类、四环素类、磺胺类、喹诺酮类等。春季、夏季、秋季的抗生素浓度总体上呈现出明显的季节性变化,可能与气温、水文环境等因素相关。
从整体来看,目前我国水产养殖从业人员的职业素质还有待提升,存在着滥用抗生素、滥用、管理不当等问题。如果不能及时有效地控制和解决这些问题,将会使我国的畜牧业发展陷入更加困难的境地,严重地危及国家的健康和安全。抗生素是畜禽养殖中常用的抗菌药物,其残留在环境中的残留不容忽视,要预防其发生,必须科学、合理地使用或开发新的替代产品。相关部门要加强对抗生素的监测与控制,减少抗生素残留的危害,加强对超标水产品的检验与控制,以保障食品的质量。