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由于水产养殖污染加剧,造成养殖环境质量不断恶化,导致病原生物种类增多和传播速度加快,养殖病害日趋严重,水产养殖中的病害问题已成为制约水产养殖发展的重要因素之一,特别是细菌性病害在密集型养殖系统中发生频繁且影响尤为严重。目前病害防治的主要方法是使用化学药物(主要为抗生素),这是世界范围内通用的防治措施。在欧美,通过许可监督程序对水产品中的抗生素药残进行监测和控制,达到对抗生素的使用实施有效管理的目的。而在其它国家,尤其亚洲(包括中国),尚未制订严格的管理措施,尽管有些药物(如氯霉素)属禁用药物,但在部分地区并未真正做到令行禁止,直接导致水产养殖中药物使用混乱。抗生素最常用的给药途径为随饵料口服或药浴浸泡,在抗生素使用过程中约有70%~80%未被吸收利用而进入水环境中。这些抗生素作为环境外源性化学物对环境及生态产生广泛而深远的影响,并最终可能对人类的健康和生存造成不利的影响。氯霉素由于严重副作用而在世界范围内被禁止用于水产养殖,但是从出口水产品氯霉素屡屡超标现象来看,氯霉素的使用并未做到完全禁用。本论文选择水产养殖中禁用的抗生素作为研究对象,系统地研究了氯霉素在近海养殖中的使用所带来的潜在环境效应。论文主要内容如下: 为寻求更加简单易行,更加可靠的环境介质中(包括海水、沉积物)氯霉素残留的检测方法,建立了高效液相色谱方法、酶联免疫方法及液相色谱-质谱联用三种测定方法。高效液相色谱方法中海水样品的检出限为1.28ng/L,回收率为96.2%~118.4%,相对标准偏差小于8.9%;沉积物样品的检出限为9×10-11;回收率为85.1%~95.8%,相对标准偏差小于4.7%。酶联免疫试剂盒测定方法特异性强,试样预处理简单,分析时间短,但是酶联免疫试剂盒测定海水样品的背景值偏高,在测定4ng/mL以下浓度时出现假阳性的概率较大,容易产生误判。LC-MS/MS方法的检出限(LOD)为0.01ng/mL,通过初步的样品添加回收实验,回收率在81.7~121.0%,结果表明液质联用的方法灵敏度高、定性准确,可以作为高效液相色谱基础上的测定氯霉素的确证性方法。采用高效液相色谱方法对大连近岸典型养殖区氯霉素残留现状进行了调查,结果表明仅黄海海区一个站位的海水样品检出氯霉素残留,浓度为47.0ng/L,其余站位的海水及沉积物样品都低于高效液相色谱方法的检出限。 氯霉素在海洋沉积物中的降解符合一级反应动力学方程。单因素条件下氯霉素在海洋沉积物中降解的研究表明:在沉积物灭菌条件下及去除有机质条件下,氯霉素的降解速率明显小于未灭菌及未去除有机质时的降解速率;氯霉素在沉积物中的起始浓度较高时抑制氯霉素的降解。表明与微生物数量及活性相关的因素都显著影响氯霉素的降解速率。氧气状况也是影响氯霉素降解的一个因素,在沉积物处于厌氧条件下氯霉素降解速率略大于好氧条件下的降解速率。 通过氯霉素在海洋生物中的积累效应,氯霉素对非目标养殖生物的急性毒性及亚致死效应的研究得出:氯霉素在非目标养殖生物-菲律宾蛤仔体内的蓄积量随外界水体氯霉素浓度的增加而增大,基本成正相关关系,肝胰腺中的蓄积速率大于肌肉组织中的蓄积速率,但是各组织中氯霉素的最大蓄积量差别不大。氯霉素在菲律宾蛤仔体内的生物富集系数为1.02~1.82之间,而目标养殖生物-牙鲆全鱼的生物富集系数为118.2。由于物种的原因,两种生物的生物富集因子差别很大。但两种生物的生物半衰期差别并不是很大,菲律宾蛤仔的半衰期为4.94-16.49h,牙鲆全鱼的半衰期为21.03h,后者的消除速率略慢于菲律宾蛤仔。氯霉素对非目标养殖生物的急性毒性试验表明,作为一种外源污染物氯霉素并不属于高毒性的物质,但是低于半致死浓度时,氯霉素对菲律宾蛤仔生理机能产生了明显的毒性效应。肝胰腺溶菌酶活性、碱性磷酸酶活性、过氧化氢酶活性均受到了影响,并且这种影响是持续存在的,并没有随着氯霉素在体内的消除而恢复到未受污染时的状态。 通过实验室氯霉素的加标模拟并结合养殖区及育苗场现场调查研究,从氯霉素对沉积物微生物群落结构、沉积物微生物学指标方面研究了氯霉素对海洋沉积物微生态环境的潜在影响效应。结果表明: (1)足够高的氯霉素浓度水平强烈抑制沉积物中细菌数量,随着氯霉素的降解及耐药性细菌的出现,细菌总数逐渐恢复到初始的水平;氯霉素对从污染沉积物中分离出的功能降解菌活性的抑制表明氯霉素的存在会影响沉积物中有机污染物的降解,从而加重污染程度;近岸养殖区沉积物中分离到对氯霉素产生耐药性的细菌,尤其是原来使用过氯霉素的养殖区耐药性细菌的比例最大,分离到的细菌均为革兰氏阴性杆状细菌。 (2)沉积物微生物学指标,包括耐性细菌与敏感细菌的比值、呼吸强度、碱性磷酸酶活性、过氧化氢酶活性及多酚氧化酶活性等指标均受到氯霉素不同程度的影响,并且这种影响是与氯霉素浓度密切相关的。 本研究从以上几个方面系统的研究了氯霉素对近岸养殖区海洋环境的影响效应,为全面评价氯霉素的环境风险性提供了一定的科学依据。