使用抗生素对渔业养殖区沉积物中甲基汞形成和生物富集的影响研究

Seafood consumption has been confirmed as the major way for human methylmercury exposure. Generally, antibiotics are used to control and retreat diseases during aquaculture process. However, the antibiotics would deposit to the sediment, kill some kinds of bacteria and reduce activity of microorganism. The formation of methylmercury is influenced by microorganism in sediment. Thus, the using of antibiotics may have effect on methylmercury formation by acting on the structure and activity of microorganism. This project will work on the influencing of antibiotics on methylemrcury formation and bioaccumulation by combining field survey and simulation experiment in laboratory. Firstly, we will investigate the temporal and spatial distribution of mercury species, antibiotics and methylation bacteria in aquatic system of aquaculture zones. Secondly, the effect of antibiotics on methylation bacteria activity and methylmercury formation in aquatic system will be conducted in laboratory by using mercury isotope tracking method. Thirdly, the concentration of antibiotics and methylmercury of the aquaculture products will be detected, and assess if there were synergy role during the accumulation of methylmercury and antibiotics. Based on the results from these experiment, the mechanism of antibiotics using on methylmercury formation and bioaccumulation in aquaculture system will be decided, the theoretical basis for ecological potential risk of mercury and antibiotics in marine aquaculture zones will be provided.

水产品摄食是人类甲基汞暴露的最主要途径。在渔业养殖过程中往往使用抗生素来预防或治疗水生生物疾病。但当抗生素沉积到底栖环境中，会杀死部分微生物，降低微生物的活性。水环境中甲基汞的形成主要受微生物作用的影响。所以，抗生素有可能通过影响微生物的活性，从而进一步影响甲基汞的形成。本研究将采用野外调查与实验室模拟相结合的方法系统分析抗生素对甲基汞形成以及生物富集的影响。首先，我们通过野外调查，研究养殖区和非养殖区水环境中汞、抗生素以及甲基化细菌的时空分布特征；其次，采用室内模拟实验，利用汞同位素示踪技术研究抗生素的使用对沉积物中甲基化细菌的活性以及甲基汞形成的影响。再次，分析养殖水产品中甲基汞和抗生素的浓度，初步评估两者在富集过程中是否具有协同作用。综合以上研究结果，判断抗生素的使用对沉积物中甲基汞形成和生物富集的影响，为渔业养殖区域抗生素和汞的生态风险预测提供理论依据。

本研究拟从野外调查分析与室内模拟实验探明渔业养殖过程抗生素的使用对水生环境汞形态变化的影响。.调查结果显示，底层水体THg含量在养殖区高于对照区是由于鱼类的排泄物以及未食用的鱼粮等在沉积物富集所造成。象山港上覆水体THg含量呈现明显的季节性差异，主要是由于季风气候以及周围污染源所造成。六横岛水体THg含量要高与象山港。这主要是由于颗粒物含量的显著差异引起的。在象山港，上覆水体底层水中溶解性甲基汞（DMeHg）在养殖区明显高于对照区。相反，在六横岛，底层水体DMeHg则是对照区高于养殖区。本研究认为，在渔业养殖时间较短的养殖区，新鲜有机质可以促进水生环境中MeHg的生成，而在渔业养殖较长时间的区域，由于有机质芳香化程度高，与沉积物中Hg结合后，很难被微生物所利用，从而降低了MeHg的浓度。舟山市六横岛渔业养殖区沉积物中检测出三种抗生素，其中土霉素（OTC）含量最高、四环素（TC）次之，恩诺沙星最低。OTC与TC和汞含量之间无显著相关性。.室内模拟实验表明，随着培养之间的延长，沉积物中TC、OTC含量和THg含量都有所下降。由于Hg2+具有很强的电负性，易于同TC和OTC发生络合反应。在结合位点处，电子从TC和OTC内部转移到Hg2+，将Hg2+还原为低价态金属离子Hg+和Hg0。此时，体系中TC或者OTC变成了自由基，含量有所下降，而Hg0可挥发也可使沉积物中THg含量降低。此外，随着培养时间的延续，沉积物中MeHg含量逐渐升高，这表明TC或者OTC的使用促进了沉积物中MeHg含量的升高。随着TC或者OTC的水解，甲基集团的产生，可以与之前产生的Hg0发生反应，进一步生成MeHg。.三种典型养殖鱼体中，由于黑鲷以杂鱼为主要食物，而紅鮋和鲈鱼以颗粒鱼粮为主要食物，杂鱼中汞含量要显著高于颗粒鱼粮。因此，黑鲷体内汞含量要显著高于紅鮋和鲈鱼。对于不同部位来说，肌肉组织中甲基汞含量最高，肝脏和肌肉组织中总汞含量最高。TC和OTC在鱼体肌肉组织中都能检出，但是其与肌肉组织中的THg或者MeHg之间无显著相关性，可推断两者在富集过程中无明显拮抗或者协同作用。