广西罗非鱼主产区养殖池塘的重金属和抗生素检测及风险评价

摘要

20世纪80年代以来，我国工业及农业发展迅猛，在经济迅猛发展的同时，带来了严重的环境污染，导致环境质量急剧恶化，尤其是农田土壤以及水环境受污染严重。
　　重金属和抗生素是两大重要环境污染物。重金属具有多源性、亲脂性、不易降解等特点，广泛存在于环境及动植物体内，由于工业生产、矿石开采等人为活动，导致重金属污染问题日益严重;抗生素是由细菌等微生物经培养而得到的刺激代谢产物及其类似物，具有杀灭或抑制特异性微生物的生长的功效，由于病害等原因，抗生素被人们大量使用，造成其残留于动物体内及环境中，带来了产品质量安全、细菌耐药性等严重问题。以上两大污染物最终会通过食物链富集进入人体，对人体健康产生严重危害。因此，养殖环境中重金属和抗生素的检测研究及其风险评价极为重要。
　　本研究选择了广西罗非鱼主产区9个典型淡水养殖池塘，以主要重金属污染物铬、铜、锌、镉、汞、铅、砷以及主要抗生素恩诺沙星(ENR)、呋喃它酮代谢物(AMOZ)、呋喃妥因代谢物(AHD)、呋喃西林代谢物(SEM)、呋喃唑酮代谢物(AOZ)、磺胺嘧啶(SDZ)、磺胺二甲嘧啶(SM2)、氯霉素(CAP)、土霉素(OTC)为研究对象，重点检测了广西罗非鱼主产区养殖池塘环境以及鱼体组织内重金属和抗生素的分布情况，针对富集情况进行了生态风险评价。同时，设置了铜、锌水相长期暴露实验，研究了其对罗非鱼的相关生物学效应。获得了如下主要结论:
　　1.广西罗非鱼主产区养殖池塘重金属检测与风险评价
　　结果表明:(1)7种重金属在底泥中均有检出，所有水样中Hg，Pb，Cd均未检出，且底泥中的检出含量高于水样中的检出含量。除As外，肝脏中其余6种重金属均有检出，鳃和肌肉组织中检出的重金属含量较低，检出种类较少。(2)底泥中Cr，Pb，As，Cu，Zn含量较高，Cd和Hg含量较低。Cr，Pb，As，Cu，Zn的含量由多到少依次为:Zn＞Cr＞Pb＞Cu＞As。水样中重金属的检出含量由多到少依次是:Zn＞As＞Cu＞Cr。鱼体内重金属的累积规律主要是:肝＞鳃＞肌肉。(3)Cd，Hg，Cu，Zn在所有采样区鱼体的肝脏组织中均有检出，检出含量由多到少依次为:Cu＞Zn＞Cd＞Hg。Zn在所有采样区的鳃组织中均有检出(含量范围为7.020～28.13mg/kg)，Cu在所有采样区的鳃组织中均未检出，其余重金属在部分采样区的鳃中有检出，且含量较低。肌肉组织中只有Hg和Zn这2种重金属有检出，且Hg含量很低，远低于我国及输欧盟、韩国和我国香港对养殖水产品中可食部分重金属的限量标准值(0.5mg/kg)，即罗非鱼可食部分中不存在重金属超标现象，罗非鱼是安全可靠的。(4)综合污染指数值显示1＃，7＃和8＃养殖池塘底泥受到了轻度的重金属污染，其余养殖池塘底泥未受到7种常见重金属的污染。已检出的4种重金属在9口养殖池塘的水体中均未超标，9口养殖池塘水体中重金属的综合污染指数值范围为0.0334～0.0908，PI≤1.0。
　　2.广西罗非鱼主产区养殖池塘抗生素残留状况与风险评价
　　结果表明:(1)所有样品中只有ENR、SM2和OTC等3种抗生素有残留检出，AMOZ、AHD、SEM、AOZ、SDZ、CAP在所有样品中均低于仪器检出限。(2)底泥和水体中残留的抗生素有ENR、SM2和OTC，主要残留抗生素是ENR和OTC;鱼体组织中残留的抗生素有ENR和SM2;9口池塘底泥中ENR的残留浓度范围是1.24～19.35μg/kg，SM2的残留量是4.21μg/kg，OTC的残留浓度范围是1.38～38.01μg/kg。水体中ENR的残留浓度范围是0.0147～0.0227μg/L，SM2的残留浓度是0.0443μg/L，OTC的残留浓度范围是0.0327～3.242μg/L;鱼体组织肝脏中ENR的浓度范围是1.0567～6.323μg/kg，肌肉中ENR的残留量是2.827μg/kg，肝脏中SM2的残留量是3.3μg/kg。(3)8＃池塘受抗生素污染较严重，底泥中ENR、SM2和OTC含量分别高达19.35μg/kg、4.21μg/kg、8.46μg/kg。肝中ENR和SM2分别高达6.323μg/kg和3.3μg/kg;肌肉中ENR的残留量是2.827μg/kg;5＃池塘受OTC污染较严重，底泥中OTC含量高达38.01μg/kg。以上底泥中所有检出抗生素的残留量远低于海洋及河流等沉积物中的含量。ENR在8＃池塘的肌肉中有微量检出，其含量远低于我国和输韩国的水产品可食部分中ENR规定的残留限量标准(100μg/kg)，但在输美国、加拿大及日本水产品的可食部分中，ENR属于禁止检出药物。除此之外，剩余8种抗生素在肌肉组织中均未检出，符合我国及欧盟、美国、加拿大、日本、韩国、我国香港以及其它国家/地区等进口国对食品质量安全的相关规定。
　　3.铜、锌暴露对罗非鱼的生物学效应研究
　　结果表明:(1)经过重金属培养的罗非鱼肠道菌群中梭菌属门和鲸杆菌属比例几何倍数减少，相应的重金属处理导致了厚壁菌门(Firmicutes)和变形菌门微生物的比例显著性增长。同时，复合重金属暴露处理也使得未知及未分类的微生物含量激增。(2)Cu处理和Cu+Zn处理中chao1、shannon、ACE均与对照组有显著性差异，重金属处理后的chao1、shannon、ACE、simpson都较对照组偏高，且复合重金属暴露处理的四种指数丰度都是最高的。(3)重金属暴露组中罗非鱼的肠道微生物和α多样性指数显示，重金属处理会影响α多样性指数，且浓度越高多样性指数越大，2.5mol/L Cu+25mol/L Zn复合暴露组对肠道微生物的影响是最显著的。(4)基于UniFrac距离的NMDS非度量多维尺度分析显示重金属暴露会使得罗非鱼的肠道微生物种类发生巨大的变化，且暴露浓度越高，个体间的聚类就会越明显。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1 我国罗非鱼主产区概况

1．2 重金属的环境化学特性及生物毒性

1．2．1 重金属的特性及用途

1．2．2 水生态系统中重金属污染来源及危害

1．2．3 水生态系统中重金属污染研究进展

1．3 抗生素的环境化学性质及危害

1．3．1 抗生素及其用途

1．3．2 养殖环境中抗生素污染来源及危害

1．3．3 水生态系统中残留抗生素的研究进展

1．4 鱼类肠道微生物研究进展

1．5 重金属污染对水生动物的影响

1．5．1 水生动物对重金属的吸收和分布特点

1．5．2 重金属污染对水生动物的生物学效应

1．6 抗生素污染对水生动物的影响

1．6．1 抗生素在水生动物体内的吸收和分布特点

1．6．2 抗生素残留污染对水生动物的生物学效应

1．7 广西罗非鱼主产区重金属和抗生素污染情况

1．8 目的和意义

第二章 广西罗非鱼主产区养殖池塘重金属检测与评价

2．1 材料与方法

2．1．1 实验材料

2．1．2 方法

2．2 结果与讨论

2．2．1 养殖池塘底泥、水体以及鱼体组织中重金属的含量

2．2．2 养殖池塘底泥、水体以及鱼体组织中重金属含量分析

2．2．3 养殖池塘底泥、水体以及鱼体组织中重金属含量的显著性分析

2．3 小结

第三章 广西罗非鱼主产区养殖池塘抗生素残留状况与评价

3．1 材料与方法

3．1．1 实验材料

3．1．2 方法

3．2 结果与讨论

3．2．1 养殖池塘底泥、水体以及鱼体组织中抗生素的含量

3．2．2 养殖池塘底泥、水体以及鱼体组织中抗生素的残留分析

3．3 小结

第四章 铜、锌暴露对罗非鱼的相关毒性效应研究

4．1 材料与方法

4．1．1 试验材料

4．1．2 试验鱼水相长期重金属暴露

4．2 结果与分析

4．2．1 铜、锌在鱼体组织中的富集情况

4．2．2 复合暴露对罗非鱼肠道微生物菌群的影响

4．3 小结

5．1 主要结论

5．2 主要创新点

5．3 不足之处

5．4 研究展望

参考文献

致谢

附录