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1 生 态 环 境 学 报 213, 22(2): Ecology and Environmental Sciences 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 抗 生 素 的 污 染 特 征 1, 梁 惜 梅 2 1,, 施 震 2, 黄 小 平 1. 中 国 科 学 院 南 海 海 洋 研 究 所 热 带 海 洋 环 境 国 家 重 点 实 验 室, 广 东 广 州 5131;2. 中 国 科 学 院 大 学, 北 京 49 1* 摘 要 : 抗 生 素 作 为 防 治 细 菌 性 疾 病 的 药 物 和 生 长 促 进 剂 被 大 量 应 用 于 水 产 养 殖 业 中, 然 而 抗 生 素 在 养 殖 环 境 中 的 残 留 可 能 会 诱 导 耐 药 性 细 菌 的 产 生 对 非 靶 生 物 产 生 毒 害 和 对 水 产 品 消 费 者 造 成 健 康 威 胁 等 近 年 来, 国 内 外 关 于 抗 生 素 污 染 特 征 的 研 究 主 要 集 中 在 河 流 河 口 湾 和 污 水 处 理 厂 等 水 环 境 中, 而 对 水 产 养 殖 区 抗 生 素 污 染 的 研 究 较 少 利 用 固 相 萃 取 高 效 液 相 色 谱 / 串 联 质 谱 法 调 查 了 3 种 磺 胺 类 3 种 喹 诺 酮 类 1 种 四 环 素 类 和 2 种 大 环 内 酯 类 抗 生 素 在 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 水 和 沉 积 物 中 的 含 量 水 平, 揭 示 其 在 典 型 水 产 养 殖 环 境 中 的 污 染 现 状 与 分 布 特 征, 以 期 为 我 国 水 产 养 殖 区 抗 生 素 的 环 境 风 险 评 价 提 供 科 学 依 据 结 果 表 明, 在 所 有 样 品 中 磺 胺 类 抗 生 素 均 未 检 出, 其 他 3 类 抗 生 素 残 留 浓 度 和 检 出 率 大 小 顺 序 为 喹 诺 酮 类 抗 生 素 > 四 环 素 类 抗 生 素 > 大 环 内 酯 类 抗 生 素 在 水 和 沉 积 物 中 分 别 检 出 2 类 3 种 ( 诺 氟 沙 星 氧 氟 沙 星 和 四 环 素 ) 和 3 类 5 种 ( 诺 氟 沙 星 氧 氟 沙 星 恩 诺 沙 星 四 环 素 和 脱 水 红 霉 素 ) 抗 生 素 残 留, 平 均 质 量 浓 度 分 别 在 7.63~59. ng L -1 和.97~85.25 ng g -1 之 间 沉 积 物 中 抗 生 素 检 出 率 和 种 类 均 比 水 中 的 高, 表 明 沉 积 物 既 是 抗 生 素 的 储 存 库 又 是 水 中 抗 生 素 潜 在 的 污 染 源 相 同 养 殖 模 式 下, 养 殖 时 间 越 长, 抗 生 素 的 总 量 越 高, 显 示 出 抗 生 素 的 累 积 效 应 珠 江 口 水 产 养 殖 区 废 水 的 排 放 可 能 是 周 围 水 环 境 中 抗 生 素 污 染 的 重 要 来 源 之 一 关 键 词 : 抗 生 素 ; 污 染 ; 水 ; 沉 积 物 ; 水 产 养 殖 区 ; 珠 江 口 中 图 分 类 号 :X55 文 献 标 志 码 :A 文 章 编 号 : (213) 引 用 格 式 : 梁 惜 梅, 施 震, 黄 小 平. 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 抗 生 素 的 污 染 特 征 [J]. 生 态 环 境 学 报, 213, 22(2): LIANG Ximei, SHI Zhen, HUANG Xiaoping. Occurrence of antibiotics in typical aquaculture of the Pearl River Estuary [J]. Ecology and Environmental Sciences, 213, 22(2): 抗 生 素 (Antibiotics) 是 生 物 ( 包 括 微 生 物 植 物 和 动 物 等 ) 在 其 生 命 活 动 过 程 中 所 产 生 的 ( 或 由 其 他 方 法 获 得 的 ), 能 在 低 微 浓 度 下 有 选 择 地 抑 制 或 影 响 它 种 生 物 功 能 的 有 机 物 质 [1-2] 随 着 水 产 养 殖 业 的 发 展, 抗 生 素 在 促 生 长 预 防 和 治 疗 感 染 性 疾 病 方 面 被 广 泛 使 用, 为 动 物 的 快 速 健 康 生 长 做 出 了 重 要 的 贡 献 [3] 但 是, 抗 生 素 在 水 产 养 殖 业 的 广 泛 使 用, 也 不 可 避 免 地 造 成 了 水 环 境 中 抗 生 素 的 残 留, 并 可 能 会 引 发 多 种 危 害, 例 如 对 细 菌 产 生 选 择 压 力 诱 导 抗 生 素 抗 性 基 因 对 非 靶 生 物 产 生 毒 害 对 水 产 品 消 费 者 造 成 健 康 威 胁 等 [4-7] 因 此, 对 水 产 养 殖 环 境 中 抗 生 素 污 染 的 研 究 具 有 非 常 重 要 的 意 义 然 而, 近 年 来 国 内 外 关 于 抗 生 素 污 染 特 征 的 研 究 主 要 集 中 在 河 流 河 口 湾 和 污 水 处 理 厂 等 水 环 境 中 [8-11], 对 水 产 养 殖 区 中 抗 生 素 污 染 的 研 究 虽 略 见 报 道 [12-13], 但 大 多 集 中 于 特 定 种 类 抗 生 素 检 测 方 法 的 建 立 和 残 留 浓 度 的 检 测, 而 对 不 同 养 殖 模 式 或 养 殖 时 间 条 件 下 抗 生 素 残 留 浓 度 和 种 类 的 比 较 研 究 还 较 为 少 见 [14] 本 研 究 以 珠 江 口 不 同 养 殖 模 式 或 养 殖 时 间 的 典 型 水 产 养 殖 区 作 为 研 究 对 象, 调 查 了 3 种 磺 胺 类 3 种 喹 诺 酮 类 1 种 四 环 素 类 和 2 种 大 环 内 酯 类 抗 生 素 在 养 殖 区 水 和 沉 积 物 中 含 量 水 平, 揭 示 其 在 典 型 水 产 养 殖 环 境 中 的 污 染 现 状 与 分 布 特 征, 评 价 其 潜 在 危 害, 旨 在 为 我 国 水 产 养 殖 区 抗 生 素 使 用 和 残 留 的 环 境 风 险 评 价 提 供 科 学 依 据 1 材 料 与 方 法 1.1 主 要 仪 器 与 试 剂 Agilent 1 高 效 液 相 色 谱 仪 ( 美 国 Agilent 公 司 ) API 质 谱 联 用 仪 ( 美 国 Aplied Biosystems 公 司 ); 十 二 孔 固 相 萃 取 装 置 ( 美 国 Supelco 公 司 ); HSC-12A 氮 吹 仪 ( 天 津 恒 奥 科 技 有 限 公 司 ); 超 声 波 清 洗 器 ( 美 国 Branson 公 司 ); 旋 转 蒸 发 仪 ( 瑞 士 BÜCHI 公 司 );Advantage 2. 冷 冻 干 燥 机 ( 美 国 VirTis 公 司 );ph 计 ( 美 国 Orion 公 司 ) 磺 胺 嘧 啶 (SDZ) 磺 胺 二 甲 基 嘧 啶 (SMZ) 磺 胺 甲 基 异 噁 唑 (SMX) 诺 氟 沙 星 (NOR) 氧 氟 沙 星 (OFL) 恩 诺 沙 星 (ENR) 四 环 素 (TC) 红 霉 素 (ETM) 基 金 项 目 : 中 国 科 学 院 知 识 创 新 工 程 项 目 (KZCX2-YW-Q7); 国 家 自 然 科 学 基 金 项 目 (41769;7786);98 专 项 (GD98-JC-6) 作 者 简 介 : 梁 惜 梅 (1985 年 生 ), 女, 博 士 研 究 生, 研 究 方 向 为 海 洋 环 境 污 染 与 生 态 保 护 willie3@163.com * 通 信 作 者 : 黄 小 平, 男, 研 究 员, 博 士 生 导 师, 研 究 方 向 为 海 洋 环 境 与 污 染 生 态 学 xphuang@scsio.ac.cn 收 稿 日 期 :

2 梁 惜 梅 等 : 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 抗 生 素 的 污 染 特 征 35 和 罗 红 霉 素 (RTM) 标 准 品 ( 美 国 Sigma 公 司 ); 回 收 率 指 示 物 13 C 3 - 咖 啡 因 ( 美 国 剑 桥 同 位 素 实 验 室 ); Oasis HLB 固 相 萃 取 小 柱 (5 mg/6ml, 美 国 Waters 公 司 );SAX 阴 离 子 交 换 小 柱 (2 mg/6ml, 德 国 CNW 公 司 ); 色 谱 纯 甲 醇 乙 腈 ( 德 国 Merck 公 司 ); 乙 二 酸 四 乙 胺 二 钠 盐 ((Na 2 EDTA) 氢 氧 化 钠 柠 檬 酸 柠 檬 酸 钠 和 甲 酸 ( 分 析 纯, 广 州 化 学 试 剂 厂 );.7 μm 玻 璃 纤 维 滤 膜 (GF/F, 英 国 Whatman 公 司 );.22 μm 针 头 式 过 滤 器 ( 有 机, 天 津 市 津 腾 实 验 设 备 公 司 ) 分 别 准 确 称 取 1 mg 标 准 品, 磺 胺 类 四 环 素 类 和 大 环 内 酯 类 抗 生 素 用 甲 醇 溶 解 并 定 容 于 ml 棕 色 容 量 瓶 中, 而 喹 诺 酮 类 抗 生 素 用 含.5% (V/V) 氢 氧 化 钠 溶 液 (1 mol L -1 ) 的 甲 醇 预 溶 并 定 容, 均 配 成 mg L -1 的 单 标 储 备 液 所 有 的 标 准 品 储 备 液 置 于 -2 中 避 光 保 存 红 霉 素 在 ph 小 于 7 的 条 件 下 不 稳 定, 会 发 生 分 子 内 脱 水 环 合 反 应, 因 此, 人 和 动 物 口 服 后 易 被 胃 酸 破 坏 生 成 脱 水 红 霉 素 环 境 中 检 测 到 的 红 霉 素 多 以 脱 水 的 形 式 存 在 [15] 脱 水 红 霉 素 标 准 液 [16] (ETM-H 2 O) 按 照 Xu 等 方 法 由 红 霉 素 储 备 液 制 备 获 得 1.2 样 品 的 采 集 选 定 的 水 产 养 殖 区 位 于 珠 江 口 西 岸 ( 如 图 1 所 示 ), 于 212 年 3 月 采 集 了 该 养 殖 区 内 2 个 四 大 家 鱼 ( 青 鱼 (Mylopharyngodon piceus) 草 鱼 (Ctenopharyngodon idellus) 鲢 鱼 (Hypophthalmichehys molitrix) 鳙 鱼 (Aristichthys nobilis) 养 殖 塘 (F1 与 F2) 2 个 南 美 白 对 虾 (Penaeus vannmei) 养 殖 塘 (S1 与 S2) 和 1 个 南 美 白 对 虾 与 青 蟹 (Scylla serrata) 混 养 塘 (S3) 的 表 层 水 和 沉 积 物 样 本 ( 图 1) 其 中 F1 F2 S1 和 S2 的 养 殖 时 间 分 别 为 1 个 月 4 个 月 4 个 月 ( 已 收 获 ) 和 3 个 月, 水 中 盐 度 分 别 为 和 2.1, 其 塘 龄 均 约 为 5 年 ;S3 为 全 年 养 殖, 水 中 盐 度 为 8.7, 塘 龄 为 7 年 每 个 均 使 用 采 水 器 在 养 殖 塘 的 四 角 及 中 央 采 集 表 层 (.5 m) 水 样 各 5 L, 现 场 充 分 混 匀 后 装 于 5 L 样 品 瓶 中 ; 同 时 采 集 沉 积 物 样 品, 充 分 混 匀 后 取 2 g 左 右 装 入 样 品 袋 中 此 外, 采 集 养 殖 区 内 离 地 面 深 度 约 为 25 m 的 地 下 水 样 品 作 为 空 白 对 照 (G)( 图 1) 所 有 样 品 采 集 后 随 即 放 于 4 冰 盒 中 保 存 1.3 样 品 处 理 水 样 采 集 后 24 h 内 经.7 μm 玻 璃 纤 维 滤 膜 过 滤 对 已 过 滤 水 样 中 抗 生 素 的 提 取 参 照 Gulkowska [15] [16] 等 和 Xu 等 方 法 取 1 L 已 过 滤 水 样 加 入 1 ml 5 g L -1 Na 2 EDTA, 用 甲 酸 (5 mol L -1 ) 调 ph 至 3., 加 入 ng 回 收 率 指 示 物 13 C 3 - 咖 啡 因, 充 分 混 匀, 然 后 用 Oasis HLB 小 柱 进 行 固 相 萃 取 富 集 上 样 前, HLB 柱 依 次 用 6 ml 甲 醇 和 6 ml 超 纯 水 进 行 活 化 平 衡 ; 然 后 水 样 以 小 于 1 ml min -1 的 速 度 过 HLB 柱 ; 上 样 后, 用 1 ml 超 纯 水 淋 洗 HLB 柱, 然 后 图 1 珠 江 口 水 产 养 殖 区 采 样 站 位 图 Fig.1 Sketch map showing sampling locations in aquaculture area of the Pearl River Estuary

3 36 生 态 环 境 学 报 第 22 卷 第 2 期 (213 年 2 月 ) 在 负 压 下 抽 干 1 min; 最 后 用 6 ml 甲 醇 洗 脱, 洗 脱 液 收 集 于 1 ml 具 塞 离 心 管 中 沉 积 物 样 品 经 冷 冻 干 燥 机 干 燥 24 h 后, 用 玛 瑙 研 钵 研 磨 并 过 目 筛 沉 积 物 中 抗 生 素 的 提 取 参 [17] 照 Zhou 等 方 法 进 行 准 确 称 取 2 g 沉 积 物 置 于 3 ml 玻 璃 离 心 管 中, 加 入 ng 回 收 率 指 示 物 13 C 3 - 咖 啡 因, 涡 旋 混 匀 1 min,4 避 光 放 置 过 夜 后, 分 别 加 入 1 ml 乙 腈 和.2 M 柠 檬 酸 缓 冲 液 (ph=3), 涡 旋 混 匀 1 min, 超 声 波 提 取 15 min, 然 后 137 g min -1 离 心 1 min, 上 清 液 转 移 至 圆 底 烧 瓶 中 并 4 避 光 保 存, 残 留 物 重 复 提 取 3 次 并 将 上 清 液 合 并 至 圆 底 烧 瓶 中 所 提 取 的 上 清 液 55 旋 转 蒸 发 至 体 积 不 变 以 去 除 有 机 溶 剂 后, 加 入.2 g Na 2 EDTA, 并 用 超 纯 水 定 容 至 2 ml, 充 分 混 匀, 过 SAX-HLB 萃 取 系 统 上 样 前, 用 SAX-HLB 串 联 柱 依 次 用 1 ml 甲 醇 和 1 ml 超 纯 水 活 化 平 衡 ; 然 后 稀 释 样 品 以 小 于 5 ml min -1 的 速 度 过 柱 ; 上 样 后, 取 下 SAX 柱, 并 用 1 ml 超 纯 水 淋 洗 HLB 柱, 在 负 压 下 抽 干 1 min; 最 后 用 12 ml 甲 醇 洗 脱, 洗 脱 液 收 集 于 15 ml 具 塞 离 心 管 中 所 有 的 洗 脱 液 在 室 温 下 氮 吹 近 干, 以 体 积 比 为 的 甲 醇 - 水 定 容 至 1 ml, 经.22 μm 针 头 式 过 滤 器 过 滤 于 进 样 瓶 中 待 测 1.4 色 谱 - 质 谱 条 件 色 谱 柱 为 ZORBAX C 18 (2.1 mm 15 mm; 5 μm); 流 动 相 为 乙 腈 (A) 和.2% (V/V) 甲 酸 溶 液 (B), 柱 温 25, 流 速.3 ml min -1 ; 进 样 量 5 μl 梯 度 洗 脱 顺 序 : min,12% A;2 min,5% A;1 min, 7% A;1 min,12% A;2 min,12% A 质 谱 离 子 源 为 电 喷 雾 电 离 (ES I +); 检 测 方 式 为 多 反 应 监 测 模 式 ; 辅 助 加 热 气 温 度 5 ; 电 离 电 压 5.5 kv 每 种 抗 生 素 的 质 谱 检 测 参 数 见 表 方 法 回 收 率 及 质 量 控 制 以 养 殖 区 水 和 沉 积 物 为 基 质 进 行 加 标 回 收 实 表 1 抗 生 素 和 回 收 率 指 示 物 的 质 谱 分 析 参 数 Table 1 MS/MS parameters for antibiotics and surrogate standard 抗 生 素 母 离 子 子 离 子 去 簇 电 压 /V 碰 撞 能 /ev 磺 胺 嘧 啶 磺 胺 二 甲 基 嘧 啶 磺 胺 甲 基 异 噁 唑 诺 氟 沙 星 氧 氟 沙 星 恩 诺 沙 星 四 环 素 脱 水 红 霉 罗 红 霉 素 C 3 - 咖 啡 因 验, 加 标 水 平 分 别 为 5 ng L -1 和 5 ng g -1 (n=4) 养 殖 区 水 中 抗 生 素 的 回 收 率 在 73.5~11.48% 之 间, 沉 积 物 中 的 回 收 率 在 57.81~88.9% 之 间 ( 表 2) 水 中 抗 生 素 的 检 出 限 为 1.58~1.15 ng L -1, 沉 积 物 的 的 检 出 限 为.38~3.12 ng g -1 ( 表 2) 化 合 物 采 用 外 标 法 定 量 配 制 一 系 列 质 量 浓 度 范 围.1~1 ng L -1 的 混 合 标 准 溶 液 进 行 测 定, 得 到 质 量 浓 度 - 峰 面 积 标 准 工 作 曲 线, 相 关 系 数 均 大 于.992 采 用 目 标 化 合 物 的 母 离 子 和 特 征 子 离 子 为 监 测 离 子 对 (MRM), 并 结 合 不 同 的 保 留 时 间 对 目 标 化 合 物 进 行 定 性 并 在 所 有 的 实 验 中 加 入 回 收 率 指 示 物, 对 实 验 过 程 进 行 监 控 回 收 率 指 示 物 13 C 3 - 咖 啡 因 在 水 样 品 中 的 平 均 回 收 率 为 95.9%, 在 沉 积 物 样 品 中 为 76.26% Table 2 表 2 抗 生 素 的 加 标 回 收 率 和 检 出 限 Recoveries and limits of quantification of antibiotics in this study 化 合 物 回 收 率 ± 标 准 偏 差 /% 检 出 限 水 沉 积 物 ρ( 水 )/(ng L -1 ) w( 沉 积 物 )/(ng g -1 ) 磺 胺 嘧 啶 ± ± 磺 胺 二 甲 基 嘧 啶 ± ± 磺 胺 甲 基 异 噁 唑 73.5 ± ± 诺 氟 沙 星 ± ± 氧 氟 沙 星 ± ± 恩 诺 沙 星 ± ± 四 环 素 ± ± 脱 水 红 霉 ± ± 罗 红 霉 素 ± ±

4 梁 惜 梅 等 : 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 抗 生 素 的 污 染 特 征 37 表 3 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 中 抗 生 素 含 量 水 平 Table 3 Summaries of antibiotics in typical aquaculture environment of the Pearl River Estuary 化 合 物 水 沉 积 物 检 出 率 /% 质 量 浓 度 /(ng L -1 ) ρ( 平 均 值 )/(ng L -1 ) 检 出 率 /% 质 量 分 数 /(ng g -1 ) w( 平 均 值 )/(ng g -1 ) 磺 胺 嘧 啶 n.d. n.d. n.d. n.d. 磺 胺 二 甲 基 嘧 啶 n.d. n.d. n.d. n.d. 磺 胺 甲 基 异 噁 唑 n.d. n.d. n.d. n.d. 诺 氟 沙 星 29.79~ ~ 氧 氟 沙 星 n.d.~ n.d.~ 恩 诺 沙 星 n.d. n.d. n.d.~ 四 环 素 n.d.~ ~ 脱 水 红 霉 n.d. n.d. n.d.~ 罗 红 霉 素 n.d. n.d. n.d. n.d. n.d. 为 未 检 出 2 结 果 与 讨 论 2.1 抗 生 素 在 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 中 的 含 量 水 平 及 其 影 响 空 白 对 照 G 中 没 检 测 到 抗 生 素 的 存 在 表 3 显 示 了 9 种 抗 生 素 在 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 水 和 沉 积 物 中 的 含 量 水 平 结 果 显 示, 在 所 有 样 品 中, 共 检 测 到 5 种 抗 生 素, 其 中 在 沉 积 物 样 品 中 诺 氟 沙 星 氧 氟 沙 星 恩 诺 沙 星 和 四 环 素 的 检 出 率 较 高, 大 于 %, 平 均 质 量 分 数 在 1.79~85.25 ng g -1 之 间 ; 水 中 诺 氟 沙 星 和 氧 氟 沙 星 的 检 出 率 较 高, 大 于 %, 平 均 质 量 浓 度 分 别 为 59. ng L -1 和 7.63 ng L -1 而 磺 胺 嘧 啶 磺 胺 二 甲 基 嘧 啶 磺 胺 甲 基 异 噁 唑 和 罗 红 霉 素 在 所 有 样 品 中 均 未 检 出 该 结 果 表 明 在 珠 江 口 水 产 养 殖 环 境 中 不 同 抗 生 素 的 检 出 率 和 含 量 水 平 之 间 存 在 差 异, 这 可 能 与 这 些 抗 生 素 在 该 地 区 的 使 用 习 惯 及 其 环 境 行 为 有 关 [18] 喹 诺 酮 类 抗 生 素 是 近 年 来 研 究 最 多 用 量 较 大 的 一 类 合 成 抗 菌 药 [19] 有 研 究 表 明, 喹 诺 酮 类 抗 生 素 在 河 流 水 产 养 殖 区 污 水 处 理 厂 等 水 环 境 中 均 有 较 高 的 检 出 率 和 含 量, 说 明 该 类 药 物 的 使 用 范 围 广 且 使 用 量 大, 并 能 在 环 境 中 大 量 残 留 [9,11,13,16] 本 研 究 在 养 殖 区 水 和 沉 积 物 中 均 检 测 到 喹 诺 酮 类 抗 生 素 的 存 在, 且 与 其 他 抗 生 素 比 较, 其 含 量 水 平 较 高, 反 映 了 该 类 药 物 在 珠 江 口 水 产 养 殖 过 程 中 具 有 较 高 的 使 用 量 四 环 素 属 于 天 然 的 四 环 素 类 药 物, 被 广 泛 应 用 于 动 物 疾 病 的 防 治, 并 常 作 为 动 物 促 生 长 剂 使 用 [2] 本 研 究 中, 四 环 素 的 检 出 率 和 含 量 水 平 均 较 高, 仅 次 于 诺 氟 沙 星, 说 明 该 药 物 是 珠 江 口 水 产 养 殖 过 程 中 常 用 的 药 物 之 一 大 环 内 酯 类 和 磺 胺 类 抗 生 素 也 是 预 防 动 物 疾 病 中 常 用 的 抗 生 素 [19] 目 前, 在 河 流 河 口 和 废 水 处 理 厂 等 水 环 境 中 常 检 测 到 这 两 类 抗 生 素 的 存 在 [8-9,11,17] 然 而, 本 研 究 只 发 现 脱 水 红 霉 素 存 在 于 沉 积 物 中, 其 他 抗 生 素 均 未 检 出 罗 红 霉 素 主 要 为 人 用 药 物, 一 般 极 少 应 用 于 水 产 养 殖 业, 因 此 该 药 物 在 珠 江 口 水 产 养 殖 区 中 未 检 出 而 其 他 药 物 均 为 人 用 和 兽 用 药 物, 其 检 出 率 低 或 未 检 出, 则 很 大 程 度 上 反 映 了 这 些 药 物 在 该 地 区 水 产 养 殖 过 程 中 使 用 率 较 低 甚 至 极 少 使 用 与 其 他 水 产 养 殖 区 比 较, 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 水 中 受 到 抗 生 素 中 等 水 平 的 污 染, 而 沉 积 物 中 受 到 较 高 水 平 的 污 染 ( 表 4) 诺 氟 沙 星 恩 诺 沙 星 和 四 环 素 在 其 他 养 殖 区 沉 积 物 中 的 含 量 很 低 或 大 表 4 不 同 水 产 养 殖 区 中 抗 生 素 含 量 水 平 的 比 较 Table 4 Comparison of antibiotics concentrations in different aquaculture environment 样 品 化 合 物 诺 氟 沙 星 氧 氟 沙 星 恩 诺 沙 星 四 环 素 脱 水 红 霉 素 ρ( 水 )/(ng L -1 ) 珠 江 口 水 产 养 殖 区 29.79~78.29 n.d.~9.16 n.d. n.d.~.92 n.d. [11] 渤 海 湾 养 鱼 塘 n.a. n.d. 272 [14] 九 龙 江 入 海 口 养 殖 区 n.a. n.d. n.d. 珠 江 三 角 洲 淡 水 养 殖 区 n.d. n.a. n.d. n.a. n.a. 大 亚 湾 海 水 养 殖 区 n.d. n.a. n.d. n.a. n.a. w( 沉 积 物 )/(ng g -1 ) 珠 江 口 水 产 养 殖 区 5.24~153.6 n.d.~2.8 n.d.~ ~24.11 n.d.~1.8 [21] 天 津 地 区 淡 水 养 殖 区 n.d.~21.2 n.d.~2.63 n.d. n.d. n.a. 珠 江 三 角 洲 淡 水 养 殖 区 5.3~13.28 n.a. n.d.~7.12 n.a. n.a. 大 亚 湾 海 水 养 殖 区 1.88~8. n.a. n.d. n.a. n.a. n.d. 为 未 检 出 ;n.a. 为 未 分 析

5 38 生 态 环 境 学 报 第 22 卷 第 2 期 (213 年 2 月 ) ρ ( 抗 生 素 )/ (ng. L -1 ) 水 脱 水 红 霉 素 四 环 素 恩 诺 沙 星 氧 氟 沙 星 诺 氟 沙 星 w ( 抗 生 素 )/(ng. g -1 ) 沉 积 物 水 沉 积 物 /% 抗 生 素 含 量 的 百 分 比 2 抗 生 素 含 量 的 百 分 比 /% 2 图 2 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 中 抗 生 素 的 分 布 特 征 Fig.2 Distribution of detected antibiotics in typical aquaculture environment of the Pearl River Estuary 多 未 检 出, 而 在 本 研 究 检 测 到 的 含 量 水 平 却 较 高, 为 其 他 养 殖 区 的 3 倍 以 上, 有 的 甚 至 达 几 十 倍, 说 明 珠 江 口 水 产 养 殖 区 沉 积 物 已 经 受 到 较 大 程 度 的 污 染, 必 须 引 起 特 别 关 注 抗 生 素 的 大 量 残 留 可 能 会 对 珠 江 口 水 产 养 殖 区 带 来 一 系 列 负 面 的 影 响, 例 如 诱 导 细 菌 产 生 耐 药 性 甚 至 多 重 耐 药 性 破 坏 微 生 态 平 衡 对 水 生 生 物 产 生 的 毒 性 效 应 等 Tendencia [22] 等 研 究 表 明 与 未 使 用 过 抗 生 素 的 池 塘 比 较, 使 用 过 抗 生 素 的 虾 塘 中 抗 多 重 药 物 的 弧 菌 普 遍 存 在 [3] 李 子 杰 研 究 表 明 抗 生 素 在 抑 制 或 杀 灭 病 原 菌 的 同 时, 可 能 会 抑 制 水 生 动 物 体 内 外 有 益 的 微 生 物, [23] 导 致 微 生 态 环 境 恶 化 而 引 起 新 的 疾 病 聂 湘 平 等 研 究 发 现 诺 氟 沙 星 对 蛋 白 核 小 球 藻 的 96 h EC 5 ( 半 抑 制 浓 度 ) 为 3.78 mg L -1, 属 于 低 毒, 但 诺 氟 沙 星 对 蛋 白 核 小 球 藻 谷 胱 甘 肽 硫 转 移 酶 (GST) 和 过 氧 [18] 化 氢 酶 (CAT) 具 有 显 著 影 响 Zhang 等 研 究 也 表 明 水 环 境 中 残 留 的 依 诺 沙 星 环 丙 沙 星 和 磺 胺 甲 基 异 噁 唑 分 别 对 费 氏 弧 菌 铜 绿 微 囊 藻 和 聚 球 藻 具 有 高 的 生 态 风 险 此 外, 珠 江 口 水 产 养 殖 区 抗 生 素 的 残 留 除 了 对 自 身 养 殖 环 境 的 健 康 发 展 带 来 不 良 的 影 响 外, 也 可 能 会 对 周 围 水 环 境 带 来 负 面 的 影 响 [24] 姜 蕾 等 研 究 表 明 水 产 养 殖 废 水 是 水 环 境 潜 在 的 [11] 抗 生 素 污 染 源 Zou 等 研 究 也 表 明 渤 海 湾 周 围 水 产 养 殖 废 水 的 排 放 是 渤 海 湾 沿 岸 水 中 抗 生 素 污 染 的 重 要 来 源 之 一 在 水 产 养 殖 过 程 中, 养 殖 区 中 残 留 的 抗 生 素 会 随 着 养 殖 水 的 直 接 或 间 接 排 放 进 入 到 周 围 水 环 境 中, 并 造 成 一 定 程 度 的 污 染 [25] 因 此, 珠 江 口 水 产 养 殖 区 废 水 的 排 放 应 该 得 到 有 效 的 处 理 和 控 制 2.2 抗 生 素 在 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 中 的 分 布 特 征 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 中 抗 生 素 的 分 布 特 征 如 图 2 所 示 F1 与 F2 具 有 相 同 的 养 殖 模 式 ( 四 大 家 鱼 养 殖 塘 ), 塘 龄 均 约 为 5 年, 养 殖 时 间 分 别 为 1 个 月 和 4 个 月 ( 在 此 过 程 中 均 未 换 水 ), 由 图 2 可 知, F2 水 和 沉 积 物 中 抗 生 素 的 总 含 量 均 比 F1 的 高, 说 明 抗 生 素 的 含 量 在 水 产 养 殖 过 程 中 会 随 着 养 殖 时 间 的 延 长 而 增 加, 具 有 累 积 效 应 在 南 美 白 对 虾 养 殖 塘 中,S1 已 于 212 年 1 月 全 部 收 获 南 美 白 对 虾 ( 养 殖 期 为 4 个 月 ) 和 排 空 养 殖 水 体, 并 于 212 年 2 月 底 注 入 1/3 的 地 下 水 ( 水 深 约.5 m), 但 与 S2( 养 殖 期 为 3 个 月 ) 比 较, 其 沉 积 物 中 仍 含 有 较 高 含 量 的 抗 生 素, 这 可 能 是 养 殖 过 程 中 抗 生 素 在 沉 积 物 中 累 积 所 致, 同 时 也 说 明 即 使 进 行 养 殖 水 体 的 排 空, 吸 附 在 沉 积 物 中 的 抗 生 素 的 含 量 仍 处 于 较 稳 定 的 状 态, 不 会 随 着 水 的 排 放 而 大 量 减 少 ;S1 水 中 含 有 较 低 含 量 的 诺 氟 沙 星, 但 其 水 源 G 中 没 检 测 到 抗 生 素 的 存 在, 说 明 S1 水 中 的 诺 氟 沙 星 来 源 于 沉 积 物, 抗 生 素 在 水 和 沉 积 物 间 的 迁 移 转 化 是 一 个 动 态 平 衡 的 过 程, 也 表 明 沉 积 物 是 抗 生 素 污 染 物 的 储 存 库, 同 时 也 是 水 中 抗 生 素 潜 在 的 污 染 源 [8,17] 与 其 他 抗 生 素 比 较, 诺 氟 沙 星 含 量 最 高 ( 图 2), 且 水 溶 性 较 强

6 梁 惜 梅 等 : 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 抗 生 素 的 污 染 特 征 39 (17 mg L -1 ) [17], 因 此 其 从 沉 积 物 向 水 迁 移 的 变 化 现 象 更 为 显 著 S3 为 青 蟹 与 南 美 白 对 虾 混 养 塘 ( 以 青 蟹 为 主 ), 样 品 中 只 检 测 到 诺 氟 沙 星 和 四 环 素, 很 大 程 度 上 反 映 了 这 2 种 药 物 是 该 塘 主 要 使 用 的 药 物 与 四 大 家 鱼 和 南 美 白 对 虾 养 殖 塘 比 较,S3 沉 积 物 中 抗 生 素 的 总 含 量 最 高, 这 可 能 与 养 殖 时 间 有 关, 该 塘 全 年 养 殖, 且 塘 龄 最 长 (7 年 ), 导 致 抗 生 素 在 沉 积 物 中 大 量 累 积 ; 而 水 中 的 含 量 较 低, 可 能 与 该 塘 的 换 水 频 率 有 关, 青 蟹 对 水 质 的 要 求 较 高, 其 换 水 的 频 率 因 此 也 较 高, 换 水 时 对 水 中 抗 生 素 的 含 量 具 有 一 定 的 稀 释 作 用, 导 致 水 中 的 含 量 低, 说 明 了 不 同 养 殖 模 式 的 池 塘 抗 生 素 污 染 的 种 类 和 浓 度 均 存 在 差 异 ( 图 2) 本 研 究 结 果 与 之 前 的 研 究 报 道 一 致 [14] 王 敏 等 研 究 表 明 养 殖 方 式 或 养 殖 生 物 不 同 的 养 殖 塘 水 中 抗 生 素 的 种 类 和 质 量 浓 度 都 不 相 同 3 结 论 (1) 在 珠 江 口 典 型 水 产 养 殖 区 中 共 检 出 3 类 5 种 抗 生 素 残 留, 磺 胺 类 抗 生 素 在 所 有 样 品 中 未 检 出, 其 他 类 抗 生 素 的 残 留 浓 度 和 检 出 率 大 小 顺 序 为 喹 诺 酮 类 抗 生 素 > 四 环 素 类 抗 生 素 > 大 环 内 酯 类 抗 生 素 (2) 水 产 养 殖 区 沉 积 物 中 抗 生 素 的 残 留 较 水 中 的 稳 定, 且 其 检 出 率 和 种 类 均 比 水 中 的 高, 显 示 沉 积 物 既 是 抗 生 素 的 储 存 库 又 是 水 中 抗 生 素 潜 在 的 污 染 源 (3) 具 有 相 同 模 式 的 养 殖 塘 养 殖 时 间 越 长 抗 生 素 的 残 留 量 越 大 ; 而 具 有 不 同 养 殖 模 式 的 养 殖 塘 抗 生 素 污 染 的 种 类 和 浓 度 均 存 在 差 异 (4) 珠 江 口 水 产 养 殖 区 抗 生 素 的 污 染 对 养 殖 环 境 和 周 围 水 环 境 产 生 负 面 的 影 响 珠 江 口 水 产 养 殖 区 废 水 的 排 放 可 能 会 成 为 周 围 水 环 境 抗 生 素 污 染 的 重 要 来 源 之 一 参 考 文 献 : [1] 顾 觉 奋. 抗 生 素 [M]. 上 海 : 上 海 科 学 技 术 出 版 社, 21: 1-2. [2] 周 宁 波, 李 玉 杰. 药 物 分 析 [M]. 北 京 : 化 学 工 业 出 版 社, 21: [3] 李 子 杰. 抗 生 素 在 水 产 养 殖 区 中 的 应 用 的 利 弊 及 对 策 [J]. 贵 州 畜 牧 兽 医, 28, 32(2): [4] KERRY J, COYNE R, GILROY D, et al. Spatial distribution of oxytetracycline and elevated frequencies of oxytetracycline resistance in sediments beneath a marine salmon farm following oxytetracycline therapy [J]. Aquaculture, 1996, 145(1/4): [5] KIM S R, NONAKA L, SUZUKI S. Occurrence of tetracycline resistance genes tet(m) and tet(s) in bacteria from marine aquaculture sites [J]. FEMS Microbiology Letters, 24, 237(1): [6] HEMANDO M D, MEZCUA M, FEMANDEZ-ALBA A R, et al. Environmental risk assessment of pharmaceutical residues in wastewater effluents, surface waters and sediments[j]. Talanta, 26, 69(2): [7] HOA P T, MANAGAKI S, NAKADA N, et al. Antibiotic contamination and occurrence of antibiotic-resistant bacteria in aquatic environments of northern Vietnam[J]. The Science of the Total Environment, 211, 9(15): [8] KIM S C, CARLSON K. Temporal and spatial trends in the occurrence of human and veterinary antibiotics in aqueous and river sediment matrices[j]. Environmental Science & Technology, 27, 41(1): [9] XU W H, ZHANG G, LI X D, et al. Occurrence and elimination of antibiotics at four sewage treatment plants in the Pearl River Delta (PRD), South China [J]. Water Research, 27, 41(19): [1] TAMTAM F, MERCIER F, LE BOT B, et al. Occurrence and fate of antibiotics in the Seine River in various hydrological conditions [J]. The Science of the Total Environment, 28, 393(1): [11] ZOU S C, XU W H, ZHANG R J, et al. Occurrence and distribution of antibiotics in coastal water of the Bohai Bay, China: impacts of river discharge and aquaculture activities [J]. Environmental Pollution, 211, 159(1): [12] KUMMERER K. Antibiotics in the aquatic environment-a review-part I [J]. Chemosphere, 29, 75(4): 聂 湘 平, 何 秀 婷, 杨 永 涛, 等. 珠 江 三 角 洲 养 殖 水 体 中 喹 诺 酮 类 药 物 残 留 分 析 [J]. 环 境 科 学, 29, 3(1): [14] 王 敏, 俞 慎, 洪 有 为, 等. 5 种 典 型 滨 海 养 殖 水 体 中 多 种 类 抗 生 素 的 残 留 特 性 [J]. 生 态 环 境 学 报, 211, 2(5): [15] GULKOWSKA A, HE Y, SO M K, et al. The occurrence of selected antibiotics in Hong Kong coastal waters [J]. Marine Pollution Bulletin, 27, 54(8): [16] XU W H, ZHANG G, ZOU S C, et al. Determination of selected antibiotics in the Victoria Harbour and the Pearl River, South China using high-performance liquid chromatography-electrospray ionization tandem mass spectrometry [J]. Environmental Pollution, 27, 145(3): [17] ZHOU L J, YING G G, ZHAO J L, et al. Trends in the occurrence of human and veterinary antibiotics in the sediments of the Yellow River, Hai River and Liao River in northern China [J]. Environmental Pollution, 211, 159(7): [18] ZHANG R J, ZHANG G, ZHENG Q, et al. Occurrence and risks of antibiotics in the Laizhou Bay, China: impacts of river discharge [J]. Ecotoxicology and Environmental Safety, 212, : [19] 徐 维 海, 张 干, 邹 世 春, 等. 香 港 维 多 利 亚 港 和 珠 江 广 州 段 水 体 中 抗 生 素 的 含 量 特 征 及 其 季 节 变 化 [J]. 环 境 科 学, 26, 27(12): [2] 郭 霞, 王 庆 贺, 王 申, 等. 水 产 品 中 四 环 素 类 抗 生 素 残 留 检 测 方 法 的 比 较 和 探 讨 [J]. 水 产 科 技 情 报, 28, 35(3): [21] 阮 悦 斐, 陈 继 淼, 郭 昌 胜, 等. 天 津 近 郊 地 区 淡 水 养 殖 水 体 的 表 层 水 及 沉 积 物 中 典 型 抗 生 素 的 残 留 分 析 [J]. 农 业 环 境 科 学 学 报, 211, 3(12): [22] TENDENCIA E A, DE LA PENA L D. Antibiotic resistance of bacteria from shrimp ponds [J]. Aquaculture, 21, 195(3/4): [23] 聂 湘 平, 鹿 金 雁, 李 潇, 等. 诺 氟 沙 星 (Norfloxacin) 对 蛋 白 核 小 球 藻 (Chlorella pyrenoidosa) 生 长 及 抗 氧 化 酶 活 性 的 影 响 [J]. 生 态 毒 理 学 报, 27, 2(3): [24] 姜 蕾, 陈 书 怡, 杨 蓉, 等. 长 江 三 角 洲 地 区 典 型 废 水 中 抗 生 素 的 初 步 分 析 [J]. 环 境 化 学, 28, 27(3): [25] 叶 计 鹏, 邹 世 春, 张 干, 徐 维 海. 典 型 抗 生 素 类 药 物 在 珠 江 三 角 洲 水 体 中 的 污 染 特 征 [J]. 生 态 环 境, 27, 16(2):

7 31 生 态 环 境 学 报 第 22 卷 第 2 期 (213 年 2 月 ) Occurrence of antibiotics in typical aquaculture of the Pearl River Estuary LIANG Ximei 1, 2, SHI Zhen 1, 2, HUANG Xiaoping 1* 1. State Key Laboratory of Tropical Oceanography, South China Sea Institute of Oceanology, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 5131, China; 2. Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 49, China Abstract: Antibiotics have widely been used to treat infectious diseases and promote the growth of animals in the aquaculture. However, antibiotic residues in the aquaculture environments may co-select antibiotic resistant bacteria, and potentially exert adverse effects on the non-target organisms and humans. In recent years, many efforts have been made to investigate the occurrences of antibiotics in the rivers, estuaries, and wastewater treatment plants. Nevertheless, limited studies were conducted on antibiotic residues in the aquaculture environments. Aiming to provide baseline data for assessing environmental risks of antibiotics in the aquaculture environment, the occurrence and distributions of commonly used antibiotics, including three sulfonamides, three quinolones, one tetracyclines and two macrolides, in the water and sediments of aquacultural ponds in the Pearl River Estuary were determined using a solid-phase extraction-high performance liquid chromatography-tandem mass spectrometry method. Sulfonamides were not found in the investigated aquaculture ponds. The levels and detection frequencies of detectable antibiotics decreased in the following order, quinolones > tetracyclines > macrolides. Three antibiotics (norfloxacin, ofloxacin, and tetracycline) categorizing into two groups were detected in the water, and five antibiotics (norfloxacin, ofloxacin, enrofloxacin, tetracycline, and erythromycin-h 2 O) belonging to three groups were detected in the sediments. Mean concentrations of detected antibiotics ranged from 7.63 to 59. ng L -1 in the water, and from.97 to ng g -1 in the sediments. Both detection frequencies and types of antibiotics in the sediments were much higher than those in the water, indicating that the sediment is a sink of antibiotics in the aquatic environments, as well as potential secondary pollution source. Total concentrations of antibiotics increased with the prolongation of rearing time. The use of antibiotics in the aquaculture is an important pollution source of antibiotics in the Pearl River Estuary. Key words: antibiotics; occurrence; water; sediment; aquaculture; Pearl River Estuary

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