氟苯尼考在海水魚循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律

郭 睿，張鶯臍，張羨宇，劉述穎，吳子曾，張 倩，劉 鷹，MD MOSTAFIZUR Rahman

( 1.大連海洋大學(xué) 海洋科技與環(huán)境學(xué)院，遼寧 大連 116023； 2.大連海洋大學(xué)，設(shè)施漁業(yè)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，遼寧 大連 116023 )

抗生素被廣泛用于水產(chǎn)動(dòng)物疫病的治療和預(yù)防，大量未被吸收利用的抗生素會(huì)通過多種方式最終進(jìn)入水環(huán)境中。抗生素殘留會(huì)引起水產(chǎn)動(dòng)物自身以及水環(huán)境中微生物耐藥性的產(chǎn)生，破壞水產(chǎn)養(yǎng)殖環(huán)境的生物多樣性和生態(tài)平衡。此外，水產(chǎn)品體內(nèi)殘留的藥物會(huì)沿食物鏈傳遞蓄積，對人類健康造成潛在的威脅。氟苯尼考屬于聯(lián)合國糧農(nóng)組織批準(zhǔn)可用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的抗生素之一[1]。氟苯尼考作為氯霉素的替代物，被廣泛用于魚的鏈球菌病、鮭魚疥瘡病、細(xì)菌性冷水病、腸道敗血癥等細(xì)菌性疾病的治療[2]，氟苯尼考在水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)中的大量使用導(dǎo)致其在環(huán)境和水產(chǎn)品中殘留水平較高，在大連近岸海域養(yǎng)殖區(qū)中，氟苯尼考的質(zhì)量濃度高達(dá)29.8～11 103 μg/L[3],對公眾健康和出口貿(mào)易造成嚴(yán)重影響[5]。許多國家針對氟苯尼考?xì)埩糁贫耸称钒踩蘖繕?biāo)準(zhǔn)，并規(guī)定了相應(yīng)的休藥期。歐盟和中國《動(dòng)物性食品中獸藥最高殘留限量》[4]明確規(guī)定氟苯尼考在水產(chǎn)品中的最大殘留量為1000 μg/kg，日本規(guī)定鱸形目魚類氟苯尼考的最大殘留量為30 μg/kg[6]；為達(dá)到該限量，我國和美國規(guī)定氟苯尼考的休藥期分別為≥7 d和15 d。治療周期影響水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)藥品的殘留量，不同疾病及不同物種的治療周期不盡相同，如治療鰻鱺目魚類愛德華氏病為7 d，治療鯡形目淡水養(yǎng)殖種類弧菌病為14 d[7]。在實(shí)際生產(chǎn)過程中治療期和休藥期的實(shí)施和監(jiān)管較難控制。

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)通過機(jī)械過濾、蛋白分離、微生物處理、紫外消毒等水處理環(huán)節(jié)，將養(yǎng)殖排放水經(jīng)生物、物理和化學(xué)處理后實(shí)現(xiàn)重復(fù)利用，因其高效、環(huán)保的特征而成為國際公認(rèn)的現(xiàn)代化養(yǎng)殖模式的發(fā)展方向[8-9]。與傳統(tǒng)的流水養(yǎng)殖相比，循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)可大幅度降低養(yǎng)殖耗水量，顯著降低水體富營養(yǎng)化程度，但在養(yǎng)殖密度較高時(shí)，循環(huán)水養(yǎng)殖仍然會(huì)發(fā)生病害。抗生素治療疾病，已是目前公認(rèn)的最有效的方法，但其在魚組織、水體和循環(huán)水養(yǎng)殖處理環(huán)節(jié)中存在未知風(fēng)險(xiǎn)。Bebak等[10]曾在淡水循環(huán)水系統(tǒng)中連續(xù)投喂10 d含土霉素的飼料，以此研究魚組織、水體和沉積物中土霉素的殘留?？股卦隰~體內(nèi)的分布、代謝和消耗的相關(guān)研究較多，而對抗生素在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的去向研究較少。因此，循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)通過物理、化學(xué)、生物等處理過程是否會(huì)對水環(huán)境中和養(yǎng)殖生物體內(nèi)殘留的抗生素起到有效的去除作用，目前尚不清楚。

歐洲舌齒鱸(Dicentrarchuslabrax)，屬鱸形目、狼鱸科、舌齒鱸屬，又名歐鱸[11]，是地中海沿海地區(qū)一種重要的養(yǎng)殖魚類，約占該地區(qū)魚類總產(chǎn)量的20%[12]。引入中國后開展了大量關(guān)于苗種繁育及高效健康養(yǎng)殖理論與技術(shù)的研究，因其生長速度快、味道鮮美，歐洲舌齒鱸具有較大的市場潛力和較高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值[13]。

筆者通過連續(xù)7 d投喂含氟苯尼考的配合飼料，檢測循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中氟苯尼考的殘留規(guī)律，分析不同水處理單元對氟苯尼考的去除效果，并通過檢測氟苯尼考在歐洲舌齒鱸肌肉和肝臟組織中的殘留水平，提出實(shí)際養(yǎng)殖生產(chǎn)中抗生素的用藥方案以及合理的休藥期時(shí)長。試驗(yàn)將為循環(huán)水系統(tǒng)中各水處理單元的工藝設(shè)計(jì)提供理論基礎(chǔ)，推動(dòng)水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的健康可持續(xù)發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 試驗(yàn)系統(tǒng)

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)由青島海興智能裝備有限公司生產(chǎn)，3個(gè)并聯(lián)的圓形養(yǎng)殖池(直徑1000 mm×1100 mm，750 L)的尾水依次通過旋轉(zhuǎn)集污器、微濾機(jī)、蛋白分離器、生物濾池、紫外消毒裝置和增氧裝置處理后，再次回到養(yǎng)殖池中循環(huán)利用。生物濾器中填料的有效體積為0.3 m3，在試驗(yàn)運(yùn)行期間保持穩(wěn)定，對氨氮平均降解率逾90%，化學(xué)需氧量平均降解率約75%。蛋白分離器體積為0.15 m3，系統(tǒng)水體流量為3 m3/h，單次循環(huán)時(shí)間為1 h，日循環(huán)次數(shù)為24次，每日水補(bǔ)充量為0.3 m3。

1.1.2 試驗(yàn)動(dòng)物

試驗(yàn)所用歐洲舌齒鱸購自大連富谷集團(tuán)。挑選規(guī)格均勻，體質(zhì)健壯的魚體[平均體質(zhì)量(32.67±4.16) g]120尾，隨機(jī)分在3個(gè)養(yǎng)殖池中。試驗(yàn)前將歐洲舌齒鱸在養(yǎng)殖池中暫養(yǎng)7 d，試驗(yàn)期間每日檢測水質(zhì)，水溫(21.08±0.18) ℃，pH 7.85±0.02，鹽度32.22±0.01，溶解氧(6.64±0.18) mg/L。

1.1.3 含氟苯尼考飼料配置

氟苯尼考粉(純度為≥98%，山東亞康藥業(yè)有限公司)、氟苯尼考標(biāo)準(zhǔn)品(純度≥99%，Sigma)、乙腈、甲醇(色譜純，禹王集團(tuán))、乙酸乙酯、正己烷(分析純，天津市大茂化學(xué)試劑)。本試驗(yàn)使用的膨化配合飼料由廣東粵海公司提供。藥物飼料使用蛋清將氟苯尼考以1 g/kg的含量包被在飼料上，使得氟苯尼考實(shí)際投喂量為10 mg/(kg·d)，陰干后儲(chǔ)存在冰箱中-4 ℃?zhèn)溆谩?/p>

1.2 方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)設(shè)計(jì)投藥期和停藥期兩個(gè)時(shí)期。投藥期共7 d，按魚體初始質(zhì)量的1.5%投喂含氟苯尼考的飼料，停藥期共14 d，投喂普通飼料，每日投喂飼料兩次(8:00和20:00),在第一次投喂含藥飼料后0、1、2、4、6、12 h分別自循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)的4個(gè)取樣點(diǎn)(圖1)取500 mL水樣，之后每日投喂飼料后1 h取水樣檢測系統(tǒng)中氟苯尼考含量的變化，水樣保存于-20 ℃。此外，檢測投藥前、投藥第7 d、停藥第7 d、停藥第14 d時(shí)魚組織樣品中氟苯尼考的殘留量，自3個(gè)試驗(yàn)桶各取6尾魚，使用間氨基苯甲酸乙酯甲磺酸鹽麻醉后，于冰上迅速解剖，取肝臟和肌肉組織用生理鹽水沖凈保存至-80 ℃待測。

1.2.2 水樣中氟苯尼考的檢測

水樣預(yù)處理：取500 mL水樣經(jīng)0.45 μm水系濾膜過濾，調(diào)節(jié)pH至4.0。水樣通過固相萃取儀(天津奧特塞恩斯儀器有限公司)以2 mL/min的流速經(jīng)過固相萃取柱(Oasis HLB SPE 500 mg/6 mL)富集，上樣前依次用5 mL甲醇和5 mL超純水對固相萃取柱進(jìn)行活化平衡，上樣后依次加入3 mL超純水淋洗，6 mL甲醇分兩次進(jìn)行洗脫，40 ℃氮?dú)獯蹈?氮吹儀，杭州奧盛儀器有限公司)。最后使用2 mL甲醇定容，經(jīng)0.22 μm微孔濾膜過濾后上機(jī)分析。使用高效液相色譜儀(島津SPD-20A型)檢測水中氟苯尼考的質(zhì)量濃度，液相色譜柱采用Thermo Hypersil GOLD色譜柱(4.6 mm×250 mm, 5 μm), 柱溫40 ℃，流動(dòng)相為乙腈∶純水=40∶60(體積比)，流速1.0 mL/min，檢測波長223 nm，進(jìn)樣量20 μL。

循環(huán)水系統(tǒng)不同處理單元對氟苯尼考的降解率計(jì)算：

A1/%=(C1-C2)/C1×100%

A2/%=(C2-C3)/C2×100%

A3/%=(C3-C4)/C3×100%

式中，A1為蛋白分離器對氟苯尼考的降解率，A2為生物濾池對氟苯尼考的降解率，A3為紫外消毒對氟苯尼考的降解率，C1為入水口處氟苯尼考的質(zhì)量濃度，C2為經(jīng)蛋白分離器后氟苯尼考的質(zhì)量濃度，C3為經(jīng)生物濾池后氟苯尼考的質(zhì)量濃度，C4為經(jīng)紫外消毒后氟苯尼考的質(zhì)量濃度。

圖1 循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)取樣點(diǎn)

1.2.3 組織樣品中氟苯尼考的檢測

組織樣品預(yù)處理：取肝臟/肌肉組織，室溫下解凍，準(zhǔn)確稱取1.0 g組織置于5 mL離心管中，加入乙酸乙酯2 mL，使用高速勻漿機(jī)(WIGGENS D-130)在冰浴條件下勻漿2 min，經(jīng)超聲波細(xì)胞粉碎機(jī)(新芝JY92-IIN)超聲30 s，并用2 mL乙酸乙酯清洗刀頭，合并兩次提取液，渦旋30 s。室溫黑暗靜置2 h后離心(5000 r/min，15 min)，吸取上清液于新的離心管中，40 ℃氮?dú)獯蹈桑尤? mL甲醇溶解，2 mL正己烷去除脂肪，漩渦振蕩，室溫條件下，靜置2～3 h，使用刻度吸管仔細(xì)除去上層正己烷，經(jīng)0.22 μm的微孔濾膜過濾后待測。

液相色譜條件：柱溫30 ℃，流動(dòng)相為乙腈∶純水=27∶73(體積比)，流速1.0 mL/min，檢測波長223 nm，進(jìn)樣量20 μL。

1.2.4 標(biāo)準(zhǔn)曲線

精密稱取氟苯尼考標(biāo)準(zhǔn)品0.0010 g，使用甲醇溶解定容至100 mL，配制為10 mg/L標(biāo)準(zhǔn)儲(chǔ)備溶液，保存-4 ℃冰箱中備用。水樣檢測前使用甲醇依次稀釋，配制成質(zhì)量濃度為0.2、2.0、10、20、40 μg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。魚組織樣品檢測前稀釋質(zhì)量濃度為0.01、0.1、0.5、1.0、1.5、2.0、2.5 mg/L的標(biāo)準(zhǔn)溶液。取20 μL用于液相色譜上機(jī)檢測，以峰面積為縱坐標(biāo)，氟苯尼考質(zhì)量濃度為橫坐標(biāo)，繪制標(biāo)準(zhǔn)曲線，計(jì)算回歸方程和相關(guān)系數(shù)。

1.2.5 回收率和精確度

為確保檢測結(jié)果真實(shí)性和可靠性，本研究采用加標(biāo)回收的方法對預(yù)處理質(zhì)量控制。選擇過濾海水為空白樣品，添加氟苯尼考標(biāo)準(zhǔn)品，水樣質(zhì)量濃度分別為5.0、10、20 μg/L，魚組織樣品含量分別為0.1、0.5、1.0 μg/g，根據(jù)上述預(yù)處理方法，進(jìn)行回收率、日內(nèi)精確度以及日間精確度的檢測。

回收率/%=V2/V1×100%

式中，V1為標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定值，V2為樣品處理后標(biāo)準(zhǔn)溶液的測定值。

按照信噪比=3為檢出限，信噪比=10為定量限。

1.3 數(shù)據(jù)分析

使用SPSS 18.0統(tǒng)計(jì)軟件和Origin軟件對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，試驗(yàn)數(shù)據(jù)以平均值±標(biāo)準(zhǔn)誤表示。

2 結(jié)果與分析

2.1 液相色譜檢測結(jié)果

根據(jù)本試驗(yàn)選取的前處理方法和液相色譜條件設(shè)置，氟苯尼考保留時(shí)間為8.1 min，分離度良好，無其他雜質(zhì)峰干擾，氟苯尼考標(biāo)準(zhǔn)品的色譜峰見圖2。

氟苯尼考在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水樣中的質(zhì)量濃度為0.2～40 μg/L，魚組織樣品中為0.01～2.50 μg/g，各色譜峰面積和質(zhì)量濃度呈線性關(guān)系，且線性關(guān)系良好。具體線性關(guān)系及其相關(guān)系數(shù)見表1。

圖2 氟苯尼考色譜圖

回收率和精確度見表2。按照上述預(yù)處理方法水樣的回收率為76.51%～96.23%，肝臟組織回收率為76.36%～83.50%，肌肉組織回收率為76.39%～84.09%，相對標(biāo)準(zhǔn)偏差<5%。日內(nèi)精確度為0.91%～7.60%，日間精確度為1.23%～6.97%，均小于10%。本檢測方法的檢出限為75 ng/L，定量限為250 ng/L。因此，該預(yù)處理方法靈敏度高，數(shù)據(jù)具有真實(shí)性和可靠性。

表1 水樣和魚組織樣品中氟苯尼考檢測的回歸方程和相關(guān)系數(shù)

表2 水樣和魚組織樣品中氟苯尼考回收率與精確度

2.2 水樣中氟苯尼考的分配規(guī)律

投喂含氟苯尼考的魚飼料后12 h內(nèi)氟苯尼考在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的分布規(guī)律見圖3。4個(gè)取樣點(diǎn)中氟苯尼考的質(zhì)量濃度隨投喂時(shí)間均呈先升后降的趨勢，在投藥后4 h各處理單元中氟苯尼考質(zhì)量濃度達(dá)到峰值，其中生物濾池中氟苯尼考的殘留量最高(7.45 μg/L)，隨著處理時(shí)間延長，各處理單元中氟苯尼考?xì)埩袅匡@著下降，12 h時(shí)出水口中氟苯尼考的質(zhì)量濃度降為2.10 μg/L。氟苯尼考經(jīng)循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)各處理單元分配去除，入水口中氟苯尼考?xì)埩糍|(zhì)量濃度均高于出水口(P<0.01)。投藥后1 h，出水口中氟苯尼考質(zhì)量濃度高于入水口，可能是因?yàn)檠h(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)單次循環(huán)時(shí)間為1 h，投加的氟苯尼考在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)內(nèi)蓄積還未得到充分處理。

圖3 投藥后12 h循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中氟苯尼考的分配規(guī)律

循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)各處理單元中氟苯尼考的質(zhì)量濃度在投藥期和停藥期分別呈逐漸升高和降低的趨勢(圖4)。隨著投藥時(shí)間的增加，系統(tǒng)內(nèi)各處理單元中氟苯尼考的殘留質(zhì)量濃度呈不同程度積累上升。氟苯尼考在各處理單元中的富集分配比例不同。停藥期間，各處理單元中氟苯尼考的殘留質(zhì)量濃度顯著下降，提示循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)對氟苯尼考具有顯著的去除效果。停藥第14 d入水口氟苯尼考質(zhì)量濃度較投藥第7 d相比降低了77.9%，遠(yuǎn)高于停藥第4 d的35.5%和第7 d的49.4%。表明氟苯尼考在停藥第7 d后在循環(huán)水系統(tǒng)中快速降解。停藥第14 d各處理單元中的氟苯尼考水平恢復(fù)至與投藥前相當(dāng)?shù)乃?。投藥期? d生物濾池中氟苯尼考?xì)埩糍|(zhì)量濃度較蛋白分離器中氟苯尼考?xì)埩糍|(zhì)量濃度高出5.2%，并且投藥期第1、3 d，停藥期第4、7、14 d均得出相同結(jié)果。表明生物濾池因自身特性，經(jīng)過長時(shí)間的投藥，自身會(huì)對氟苯尼考產(chǎn)生較強(qiáng)的積累效應(yīng)。

為闡明停藥期間不同處理單元對于氟苯尼考的降解率，對停藥后不同時(shí)間段各處理單元的降解率進(jìn)行計(jì)算分析。不同時(shí)期蛋白分離器對氟苯尼考平均降解率為(20.75±3.16)%，生物濾池為-(39.73±36.32)%，紫外消毒裝置為(35.02±16.18)%(圖5)。其中，紫外消毒在不同的停藥時(shí)間段對循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中氟苯尼考的降解率最高，蛋白分離器次之，生物濾池在各時(shí)間段對循環(huán)水系統(tǒng)中氟苯尼考為負(fù)降解率。此外，停藥第7 d各處理單元對氟苯尼考的降解率最高。

圖4 投藥期和停藥期氟苯尼考在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的分配規(guī)律

圖5 停藥期循環(huán)水系統(tǒng)不同處理單元對氟苯尼考的降解率

2.3 魚組織樣品中氟苯尼考的分配規(guī)律

與水樣中氟苯尼考含量的變化規(guī)律一致，氟苯尼考在魚組織樣品中殘留水平隨停藥時(shí)間延長而降低。氟苯尼考在肌肉組織中更易富集，投藥第7 d在肝臟和肌肉組織中氟苯尼考的含量分別為1.03 μg/g和1.88 μg/g(圖6)。隨著停藥時(shí)間延長，氟苯尼考的殘留水平逐漸下降，且在肌肉組織中氟苯尼考?xì)埩袅渴冀K高于肝臟組織中氟苯尼考的殘留量。

停藥第14 d，肝臟組織中氟苯尼考?xì)埩袅枯^投藥前相比高16.6%，肌肉組織中氟苯尼考?xì)埩袅枯^投藥前相比低15.5%。與投藥第7 d相比，肝臟組織中停藥第7 d的降解速率為33.3%，停藥第14 d的降解率為81.9%。肌肉組織中停藥第7 d的降解率為58.6%，停藥第14 d的降解率為88.4%。表明肌肉組織中降解率大于肝臟組織中降解速率。且停藥第7 d前降解率顯著高于停藥第7 d后。

圖6 肝臟和肌肉組織中氟苯尼考的殘留

3 討 論

3.1 液相色譜方法檢測水體和組織中氟苯尼考的殘留

為保證試驗(yàn)結(jié)果的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，通過改變流動(dòng)相及其比例摸索流動(dòng)相的最佳條件。甲醇和水、乙腈和水[14-15]是檢測氟苯尼考最常用的流動(dòng)相，試驗(yàn)結(jié)果表明，流動(dòng)相為甲醇和水時(shí)，峰型較不穩(wěn)定，易出現(xiàn)前伸峰和拖尾峰，而乙腈的溶劑強(qiáng)度較高且黏度低，并滿足氟苯尼考在紫外區(qū)223 nm檢測的要求。參考文獻(xiàn)[16]的檢測方法，進(jìn)一步調(diào)整乙腈和水比例，發(fā)現(xiàn)在檢測水樣中乙腈∶水=40∶60，組織樣品中乙腈∶水=27∶73時(shí)，精密度和回收率最佳，分離度良好，基本無拖尾現(xiàn)象。此方法快速、簡單、實(shí)用，易于在實(shí)驗(yàn)室推廣應(yīng)用。

此外，為有效去除海水中雜質(zhì)干擾，試驗(yàn)需采用固相萃取的方法[17]，試驗(yàn)通過調(diào)整pH、活化、洗脫、吹干、渦旋等步驟[18]，進(jìn)一步使用Waters HLB柱，可得到較高的氟苯尼考回收率。在試驗(yàn)過程中增加超純水淋洗步驟，使得樣品渦旋溶解較為容易，出峰效果良好，雜質(zhì)峰較少。

3.2 氟苯尼考在循環(huán)水系統(tǒng)水體中的遷移轉(zhuǎn)化

隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的要求，傳統(tǒng)的養(yǎng)殖模式已不符合當(dāng)今資源節(jié)約、環(huán)境友好的要求。循環(huán)水養(yǎng)殖模式在國內(nèi)外水產(chǎn)養(yǎng)殖生產(chǎn)中的應(yīng)用日益普遍，其主要通過微濾機(jī)、蛋白分離器、生物濾池、紫外消毒等多個(gè)處理單元實(shí)現(xiàn)對養(yǎng)殖尾水的循環(huán)反復(fù)使用，在高度集約化養(yǎng)殖的同時(shí)保持養(yǎng)殖環(huán)境的水質(zhì)穩(wěn)定，并減少因養(yǎng)殖尾水排放對水環(huán)境的污染破壞[19]。循環(huán)水養(yǎng)殖模式不僅對水體中污染物含量可控，與傳統(tǒng)養(yǎng)殖模式相比具有更高的單位產(chǎn)量。Martins等[20]利用循環(huán)水系統(tǒng)養(yǎng)殖大西洋鮭(Salmosalar)幼魚1個(gè)月，其體質(zhì)量增加至140～170 g，流水養(yǎng)殖模式中，大西洋鮭幼魚的體質(zhì)量為50～70 g。海水養(yǎng)殖的迅速發(fā)展，也使得養(yǎng)殖過程中細(xì)菌性疾病頻發(fā)嚴(yán)重影響產(chǎn)業(yè)發(fā)展，制約水產(chǎn)品的品質(zhì)和產(chǎn)量。為預(yù)防和治療病害的發(fā)生，多種抗生素類漁藥在養(yǎng)殖過程中被大量使用。

生物濾池是循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中不可或缺的處理單元。其主要是利用比表面積大、孔隙率高、截污能力強(qiáng)的填料附著生物膜[21]，通過微生物的代謝，從而對氨氮、化學(xué)需氧量、總磷等產(chǎn)生穩(wěn)定高效的去除效果[22]。近年來，因養(yǎng)殖排放水中抗生素的大量殘留，國內(nèi)外學(xué)者通過調(diào)整生物濾池的各項(xiàng)參數(shù)，開展大量研究以提高降解抗生素的效率。研究表明，生物濾池對抗生素的去除能力有限，賴后偉[23]研究發(fā)現(xiàn)，生物濾池對抗生素阿莫西林降解率較低，當(dāng)水力停留時(shí)間為1 h時(shí)，阿莫西林平均降解率為18.1%，15 d后，水力停留時(shí)間提高到4 h，降解率才達(dá)到36.3%。此外，使用曝氣生物濾池對含有磺胺噻唑的生活污水進(jìn)行處理，發(fā)現(xiàn)隨著時(shí)間的延長，降解率明顯下降，這可能由于反應(yīng)器中抗生素不斷積累，對生物濾池內(nèi)微生物的新陳代謝和生命活動(dòng)產(chǎn)生影響，使得降解率降低[24]。本研究中生物濾池對氟苯尼考的降解率較低，甚至出現(xiàn)負(fù)效應(yīng)，這可能是由于生物濾池內(nèi)填料的比表面積較大，在處理初期，大量的填料和微生物對抗生素具有較強(qiáng)的吸附作用，隨著氟苯尼考質(zhì)量濃度的升高，可能會(huì)對生物濾池內(nèi)的微生物產(chǎn)生毒性作用，使得其對氟苯尼考的降解率降低。而在停藥后期，生物濾池又可能成為系統(tǒng)內(nèi)氟苯尼考的釋放源，氟苯尼考屬于在水中溶解度較低的大分子物質(zhì)[25]，其較易被吸附于生物填料表面而不易被降解。隨著循環(huán)水系統(tǒng)內(nèi)氟苯尼考質(zhì)量濃度的降低，蓄積在生物填料上的氟苯尼考反而會(huì)導(dǎo)致經(jīng)過的養(yǎng)殖水中氟苯尼考質(zhì)量濃度升高。

本試驗(yàn)結(jié)果顯示，紫外消毒裝置是循環(huán)水系統(tǒng)中氟苯尼考去除的主要工藝。光降解是抗生素在自然水環(huán)境中重要的消減途徑，其反應(yīng)機(jī)理主要是抗生素分子吸收光能后變成激發(fā)態(tài)從而引發(fā)各種反應(yīng)，化合物吸收光能后可能發(fā)生直接光降解[26]。關(guān)于抗生素的光化學(xué)行為研究,國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)開展了一些工作，研究表明，在表層水體中光化學(xué)降解是抗生素類污染物的主要消減方式。氟苯尼考在避光條件下性質(zhì)穩(wěn)定；光照(波長300～800 nm)條件下，在純水、淡水和海水中均很難發(fā)生光解反應(yīng)[27]；在紫外光(波長>200 nm)照射下，可發(fā)生直接光解和間接光解反應(yīng)，包括氧化、脫氯、水解和側(cè)鏈斷裂等反應(yīng)[28]。在日光照射下，氟苯尼考直接光解半衰期為187.29 h；在氙燈照射下，直接光解半衰期為22.43 h；在紫外—可見光照射下，輻射照度為4.10 mW/cm3時(shí)，直接光解半衰期為(17±2) min[29]。本試驗(yàn)采用紫外輻射照度為13.3 mW/cm3，遠(yuǎn)高于已報(bào)道試驗(yàn)中采用的紫外輻射照度(765 W/m3)[30]，因而降解效率更快。蛋白分離器利用其泡沫分離的原理，可有效去除水中的懸浮物、蛋白質(zhì)等，同時(shí)具有殺菌消毒作用，對于氟苯尼考去除的貢獻(xiàn)率可能是由于泡沫吸附作用帶離系統(tǒng)。

3.3 氟苯尼考在魚體組織中的分布規(guī)律

我國的養(yǎng)殖水產(chǎn)品中先后出現(xiàn)了氯霉素、環(huán)丙沙星、孔雀石綠和硝基呋喃等抗生素類藥物殘留事件[31]，使得養(yǎng)殖水產(chǎn)品的質(zhì)量安全問題受到了公眾廣泛關(guān)注。同時(shí)，因抗生素殘留超標(biāo)，使得我國水產(chǎn)品進(jìn)入歐盟、日本、韓國等市場受阻，嚴(yán)重影響我國水產(chǎn)品出口貿(mào)易，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。并因抗生素耐藥性和潛在的健康危害，引發(fā)公共安全問題。在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中，氟苯尼考因其高利用性和低排放率，被認(rèn)為是環(huán)境友好型的農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖模式。但由于養(yǎng)殖種類、投藥劑量和試驗(yàn)步驟等因素的差異，對于氟苯尼考半衰期、消耗率、組織分布、休藥期的變化，無法直接進(jìn)行對照比較。因此，需要進(jìn)行大量試驗(yàn)研究。

肌肉作為水產(chǎn)品重要的可食用組織，抗生素在肌肉組織中的殘留水平是消費(fèi)者關(guān)注的重點(diǎn)。肝臟作為魚體內(nèi)的重要解毒器官，同時(shí)兼具魚體消化、調(diào)節(jié)血糖平衡等功能，抗生素在肝臟的殘留水平與養(yǎng)殖生物的免疫健康水平息息相關(guān)[32]。本試驗(yàn)使用10 mg/(kg·d)含氟苯尼考飼料治療7 d，是氟苯尼考在水產(chǎn)動(dòng)物中的標(biāo)準(zhǔn)用藥量。我國、美國和歐盟均規(guī)定在魚類可食用組織中氟苯尼考的最高殘留限量為1 mg/kg，加拿大規(guī)定鮭科魚類肌肉中氟苯尼考的最大殘留限量為0.8 mg/kg?？股卦隰~類體內(nèi)吸收、分布、轉(zhuǎn)化和消除需要一個(gè)過程，為達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)，我國和美國規(guī)定氟苯尼考的休藥期分別≥7 d和15 d。本試驗(yàn)中，歐洲舌齒鱸在停藥第7 d后肝臟和肌肉中氟苯尼考?xì)埩袅康陀凇秳?dòng)物性食品中獸藥最高殘留限量》[4]規(guī)定的氟苯尼考最高殘留限量，建議循環(huán)水養(yǎng)殖歐洲舌齒鱸的氟苯尼考休藥期為7 d。不同的魚種及暴露方式在藥物的吸收、轉(zhuǎn)移分布方面存在差異。循環(huán)水系統(tǒng)中水循環(huán)往復(fù)的使用，養(yǎng)殖魚類可能會(huì)通過吸收水中殘留的氟苯尼考而引起其在魚體內(nèi)蓄積。Meinertz等[33]在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中對虹鱒(Oncorhynchusmykiss)使用20 mg/(kg·d)的氟苯尼考投喂10 d，停藥后的第11 h肌肉中氟苯尼考含量達(dá)到峰值(442 μg/kg)，480 h后降至9 μg/kg，提示循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)水中氟苯尼考的殘留水平對魚體殘留的貢獻(xiàn)可忽略不計(jì)。以20 mg/(kg·d)劑量的氟苯尼考對褐牙鲆(Paralichthysolivaceus)連續(xù)經(jīng)口灌藥3 d，第7 d后氟苯尼考在肌肉、鰓和肝臟的含量分別為(0.29±0.16) μg/g、(0.34±0.24) μg/g和(0.25±0.17) μg/g，其肌肉組織的氟苯尼考?xì)埩袅孔罡?，建議休藥期為7.91 d，此結(jié)果[34]與本試驗(yàn)結(jié)果一致。此外，黃聚杰等[35]以60 mg/(kg·d)的氟苯尼考對花鱸(Lateolabraxmaculatus)單次給藥，給藥1 d后氟苯尼考在肝臟中的含量高于肌肉，這可能是因?yàn)榉侥峥季哂休^強(qiáng)的溶脂性，而肝臟中脂肪高于其他部位，導(dǎo)致其含量最高。本試驗(yàn)中肝臟中氟苯尼考含量均低于肌肉組織，可能是與不同魚體間的差異性、魚體的生理狀態(tài)以及養(yǎng)殖環(huán)境的條件因素有關(guān)，也可能是由于肝臟作為解毒器官，對氟苯尼考產(chǎn)生自身降解，從而導(dǎo)致氟苯尼考肝臟殘留量始終低于肌肉組織。

4 結(jié) 論

通過連續(xù)7 d投喂含氟苯尼考的配合飼料，檢測氟苯尼考在循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中的殘留規(guī)律。得出以下結(jié)論：

(1)氟苯尼考在循環(huán)水系統(tǒng)水體中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律：循環(huán)水養(yǎng)殖系統(tǒng)中各處理單元氟苯尼考的質(zhì)量濃度隨著投藥時(shí)間的增加，呈不同程度積累上升，在投藥第7 d時(shí)各處理單元氟苯尼考的殘留質(zhì)量濃度均達(dá)到最大值。停藥后，氟苯尼考?xì)埩糍|(zhì)量濃度逐漸下降，停藥第14 d各處理單元中的氟苯尼考水平與投藥前水平相當(dāng)。同時(shí)，停藥期間不同處理單元對于氟苯尼考降解率的貢獻(xiàn)：紫外消毒裝置>蛋白分離器>生物濾池。

(2)氟苯尼考在魚體組織中的分布規(guī)律：根據(jù)《動(dòng)物性食品中獸藥最高殘留限量》，本試驗(yàn)為歐洲舌齒鱸氟苯尼考休藥期的制定提供理論依據(jù)，停藥第7 d后肝臟和肌肉組織當(dāng)中氟苯尼考?xì)埩袅康陀谝?guī)定的氟苯尼考最高殘留限量(1000 μg/kg)。