孫 博，鄭 堯，陳家長(zhǎng)，* (.南京農(nóng)業(yè)大學(xué)無(wú)錫漁業(yè)學(xué)院，江蘇無(wú)錫408;.中國(guó)水產(chǎn)科學(xué)研究院淡水漁業(yè)研究中心，中國(guó)水

產(chǎn)科學(xué)研究院內(nèi)陸漁業(yè)生態(tài)環(huán)境和資源重點(diǎn)開(kāi)放實(shí)驗(yàn)室，江蘇無(wú)錫214081)

從2005年國(guó)家貫徹實(shí)施新修訂的《獸藥管理?xiàng)l例》到農(nóng)業(yè)部印發(fā)《2014年農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全專項(xiàng)整治方案》，人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全越來(lái)越重視。我國(guó)是水產(chǎn)大國(guó)，水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中化學(xué)投入品的使用是水產(chǎn)品質(zhì)量安全的重要源頭，化學(xué)投入品的好壞及科學(xué)使用直接影響了水產(chǎn)品質(zhì)量安全。因此，水產(chǎn)養(yǎng)殖過(guò)程中化學(xué)投入品的應(yīng)用及毒理效應(yīng)已引起廣大的重視。

隨著養(yǎng)殖密度的提高和水域環(huán)境的不斷惡化，魚(yú)體致病的幾率顯著增加，容易被細(xì)菌、病毒和寄生蟲(chóng)侵襲而大量死亡，因此部分消毒、殺菌、滅蟲(chóng)藥物被廣泛使用。二溴海因是一種新型殺菌消毒劑，具有殺菌譜廣、殺菌作用強(qiáng)、消毒后無(wú)殘留毒物、不產(chǎn)生刺激性氣味等優(yōu)點(diǎn)，在防治水產(chǎn)動(dòng)物疾病中有很好的效果，在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用廣泛，被認(rèn)為是最有前景的消毒劑。然而，過(guò)量使用二溴海因可能會(huì)對(duì)水生生物產(chǎn)生急性毒性，水生生物長(zhǎng)時(shí)間接觸二溴海因也可能會(huì)引起癌變等。只有對(duì)藥物進(jìn)行充分了解，才能對(duì)其進(jìn)行合理應(yīng)用，從而避免因?yàn)E用農(nóng)藥而造成的一系列問(wèn)題。因此，探索二溴海因的毒理效應(yīng)變得刻不容緩。筆者綜述了二溴海因在水產(chǎn)養(yǎng)殖中應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀及毒理學(xué)研究進(jìn)展(急性毒性、抗氧化體系損傷等)，以期深入了解二溴海因在對(duì)水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體的潛在危害，為二溴海因的危害防治提供借鑒資料，為水產(chǎn)動(dòng)物的健康養(yǎng)殖提供參考依據(jù)。

1 二溴海因的理化性質(zhì)及殺菌機(jī)理

二溴海因，化學(xué)名為1，3-二溴-5，5-二甲基乙內(nèi)酰脲(1，3-dibromo-5，5-dimethylhydantoin)，又稱1，3-二溴 -5，5-二甲基海因、1，3-二溴 -2，4-咪唑啉二酮，英文縮寫(xiě)MBDMH，分子式為 C5H6Br2N2O2，分子量為285.921 34。

二溴海因純品為白色結(jié)晶，具有類似漂白粉的氣味，熔點(diǎn)196～198℃，工業(yè)品一般為黃色或淡黃色固體，熔點(diǎn)194～197℃，它易溶于有機(jī)溶劑(如濃硫酸、乙醇、苯、氯仿、丙酮等)，但微溶于水(20℃下為0.22 g/L);干燥時(shí)性質(zhì)穩(wěn)定，吸潮時(shí)部分會(huì)發(fā)生水解;水溶液呈弱酸性，0.1%水溶液的pH為2.6;在強(qiáng)酸或強(qiáng)堿中迅速分解，其分解后的活性溴含量在55% 左右［1-2］。

二溴海因在水中能水解成次溴酸，次溴酸的氧化作用有殺菌作用;以次溴酸的形式釋放出活性溴，其水解反應(yīng)很快，在水中不斷地釋放出Br離子與含氮物質(zhì)反應(yīng)形成鹵胺類物質(zhì)干擾細(xì)菌細(xì)胞代謝，從而起到殺菌作用;次溴酸分解成新生態(tài)氧的氧化作用有殺菌作用;次溴酸直接作用于微生物(藻類)的細(xì)胞壁使其通透性增加，破壞菌體蛋白質(zhì)，對(duì)其細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可逆的氧化和分解，使微生物(藻類)死亡［3-8］。Kasai等［9］研究表明在水質(zhì)凈化時(shí)二溴海因在水中釋放的次鹵酸與含氮物反應(yīng)生成的鹵化胺會(huì)干擾細(xì)菌細(xì)胞代謝作用，從而達(dá)到凈化水質(zhì)的目的。

2 二溴海因的市場(chǎng)現(xiàn)狀及其在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的應(yīng)用

二溴海因是新一代氧化型綠色環(huán)保廣譜消毒殺菌藥劑，在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用廣泛［2］。二溴海因產(chǎn)品外觀為白色或微黃色結(jié)晶性粉末、顆粒劑、片劑形狀成型品，常見(jiàn)商標(biāo)名及標(biāo)示含量為:二溴海因10%、二溴海因20%、二溴海因顆粒10%、二溴海因粒10%、水產(chǎn)用二溴海因24%、二氧化溴粉10%和博杰二溴等。國(guó)外對(duì)消毒劑的研究和使用比國(guó)內(nèi)要早。國(guó)外1949～1950年開(kāi)始研究二溴海因的合成方法及化學(xué)性質(zhì)，并在近年被美國(guó)環(huán)保局批準(zhǔn)并取得FDA認(rèn)證，得到美國(guó)、西歐、日本等國(guó)的青睞。我國(guó)對(duì)二溴海因的研究始于1994年徐章煌等對(duì)二溴海因的合成，相對(duì)較遲。近年來(lái)，我國(guó)開(kāi)始重視二溴海因等含溴消毒劑，并將其列入《消毒技術(shù)規(guī)范》和《食品用消毒劑原料名單》，可廣泛用于公共場(chǎng)所，二溴海因含溴消毒劑將取代常規(guī)氯制劑，在我國(guó)廣泛使用。全球二溴海因產(chǎn)品生產(chǎn)供應(yīng)商共144家，其中我國(guó)79家，且大多數(shù)供應(yīng)商集中在北京、上海、天津、常州、無(wú)錫等地區(qū)。國(guó)內(nèi)二溴海因產(chǎn)品以出口為主。

二溴海因近些年廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，主要用于水產(chǎn)養(yǎng)殖，包括池塘消毒、疾病治療和預(yù)防水體消毒等方面。在生產(chǎn)上其常規(guī)施藥劑量為0.3～0.4 g/m3，多種水產(chǎn)動(dòng)物安全濃度均高于常規(guī)用量，其安全系數(shù)較高，是很好的消毒劑［10］。二溴海因在水產(chǎn)養(yǎng)殖上一般可以有效防治蝦、蟹、魚(yú)、蛙、蚌等水產(chǎn)動(dòng)物的各種寄生蟲(chóng)病、細(xì)菌和病毒性?。?1-14］，如蝦類的紅體病、白斑病、紅腿病、滯殼病、腸炎病、纖毛蟲(chóng)病、絲狀細(xì)菌病、發(fā)光細(xì)菌病、柱輪蟲(chóng)病、黑鰓病、爛眼病、白體病和甲殼潰瘍病等［15-17］;蟹類的顫抖病、褐斑病、爛眼病、腹水病、爛腮病、水霉病、甲殼附肢潰瘍病、蛻殼障礙癥等［18-19］;魚(yú)類的腸炎病、赤皮病、爛鰓病、脫粘、爛尾、爛鰭、爆發(fā)性出血病、打印病、豎鱗病、白頭白嘴病、細(xì)菌性敗血癥、腐皮病、癤瘡［20-21］;甲魚(yú)的細(xì)菌、病毒性疾病有腐皮、出血病、紅脖子病、纖毛蟲(chóng)病、肝腎病、水霉病、癤瘡、腮腺炎、白底板和紅底板等;蛙的腐皮、紅腿、爛眼、出血和蝌蚪爛腮病;珍珠蚌的側(cè)齒炎、爛腮、腐足和蚌汶等細(xì)菌性疾病［22］。二溴海因不僅可以單獨(dú)使用，還可以二溴海因?yàn)樵?，輔助其他化工品研制開(kāi)發(fā)二溴海因復(fù)合型新型藥劑，二溴海因配合中草藥治療方斑東風(fēng)螺肉殼的分離效果更佳;二溴海因與其他鹵化海因復(fù)配時(shí)，在pH7.1的條件下投加相同劑量的溴氯海因與二溴海因的復(fù)合制劑，其殺生效率明顯高于單獨(dú)使用二溴海因或溴氯海因，國(guó)內(nèi)專家認(rèn)為溴氯海因和二溴海因配伍后的復(fù)合鹵化海因最有意義。

3 二溴海因?qū)λa(chǎn)動(dòng)物的毒理效應(yīng)

二溴海因?yàn)楦叨拘韵緞?，可能?duì)水生動(dòng)物機(jī)體產(chǎn)生一定影響。目前，關(guān)于二溴海因?qū)︳~(yú)類的急性毒性的研究很多，但對(duì)海螺、海蜇、蟹類、蝦類和海參的急性毒性研究較少。二溴海因?qū)︳~(yú)類(大多幼魚(yú))的SC范圍為0.55～14.10 mg/L［23-25］;二溴海因?qū)Ｂ莸?SC 范圍 為 0.04 ～ 0.60 mg/L［26-27］;二溴海因?qū)ｒ?Rhopilema esculentausm)幼體的SC 為 1.45 mg/L［28］;二溴海因?qū)λ笞有?Portunus trituberculatus)稚蟹的 SC 為 13 mg/L［29］;二溴海因?qū)w長(zhǎng) 3.5 ～5.0 cm 的太湖秀麗白蝦(Palaemon modestus)SC 為 21 mg/L［30］;二溴海因?qū)Υ虆⒂讌?Apostichopus japonicus)的SC為371.17 mg/L［31］。由此可見(jiàn)，二溴海因?qū)Σ煌N類生物的急性毒性有較大差異，這主要是因?yàn)椴煌N類生物對(duì)藥物的耐受性不同。從當(dāng)前研究總體急性毒性效應(yīng)來(lái)看，二溴海因?qū)Ω鞣N水產(chǎn)動(dòng)物的毒性大小順序?yàn)楹Ｂ荩竞ｒ兀爵~(yú)類＞蟹類＞蝦類＞海參，海螺的安全濃度低于常規(guī)施藥量，在生產(chǎn)中應(yīng)謹(jǐn)慎使用。

機(jī)體會(huì)因環(huán)境中的污染脅迫而產(chǎn)生過(guò)量自由基［32-33］，這些物質(zhì)能夠?qū)?xì)胞產(chǎn)生氧化損傷，從而導(dǎo)致細(xì)胞處于氧化應(yīng)激狀態(tài)［34］。近年來(lái)，魚(yú)類等生物機(jī)體抗氧化防御因子作為一類可反映污染物對(duì)細(xì)胞氧化損傷程度的分子生態(tài)毒理學(xué)指標(biāo)，已被國(guó)內(nèi)外學(xué)者廣泛應(yīng)用［35-36］。目前，二溴海因?qū)C(jī)體抗氧化系統(tǒng)的影響研究較少。二溴海因?qū)涣_非魚(yú)(Oreochromis niloticus)肝胰臟的抗氧化活性研究表明，吉富羅非魚(yú)肝胰臟對(duì)二溴海因溶液存在劑量效應(yīng)和時(shí)間效應(yīng)，在低濃度下吉富羅非魚(yú)肝胰臟的抗氧化能力(總抗氧化能力T-AOC、超氧化物歧化酶SOD、丙二醛MDA)在二溴海因作用下被增強(qiáng)，一旦二溴海因濃度超過(guò)其閾值時(shí)，將會(huì)打破原有的動(dòng)態(tài)，其防御能力和解毒功能降低，其中SOD對(duì)水環(huán)境中的二溴海因反應(yīng)最為敏感，可將其作為生物標(biāo)志物［37］。二溴海因?qū)寡趸到y(tǒng)有一定的影響，當(dāng)二溴海因適量時(shí)抗氧化能力增強(qiáng)，當(dāng)二溴海因使用超過(guò)閾值時(shí)抗氧化能力降低。二溴海因和碳水化合物對(duì)凡納濱對(duì)蝦(Haliotis discus hannai)生長(zhǎng)和免疫的影響研究表明，在低鹽度條件下長(zhǎng)期生活在二溴海因環(huán)境中的凡納濱對(duì)蝦處于應(yīng)激狀態(tài)，消耗體內(nèi)較多免疫因子，SOD活性降低［38］。

隨著水產(chǎn)養(yǎng)殖規(guī)模的不斷擴(kuò)大和消毒劑用量的不斷增加，消毒劑會(huì)被魚(yú)類直接或間接吸收，從而對(duì)魚(yú)體產(chǎn)生諸多不利的影響。消毒劑一旦進(jìn)入魚(yú)類體內(nèi)，就會(huì)進(jìn)入多種循環(huán)系統(tǒng)，運(yùn)轉(zhuǎn)至各組織器官，迫使機(jī)體發(fā)生應(yīng)急反應(yīng)(SOS)，會(huì)帶來(lái)部分組織器官的損傷，甚至功能性破壞。López-Galindo C等［39］報(bào)道消毒劑中的次氯酸鈉造成鰨(Solea)腮上皮細(xì)胞增生，杯狀細(xì)胞數(shù)量和體積增大，甚至引起炎癥反應(yīng)。目前，有關(guān)二溴海因?qū)λa(chǎn)動(dòng)物組織器官損傷的研究較少。周全耀［37］采用HE染色法研究二溴海因?qū)涣_非魚(yú)幼魚(yú)肝胰臟組織損傷，發(fā)現(xiàn)隨著二溴海因濃度的上升，羅非魚(yú)肝細(xì)胞彌漫疏松化、脂肪變、中央靜脈淤血，肝血竇淤血逐漸加劇，其損傷程度加重。

4 二溴海因在水產(chǎn)養(yǎng)殖中的優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)

二溴海因具有高效性、廣譜性、長(zhǎng)效性、高適性、低殘性、經(jīng)濟(jì)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。①高效性。二溴海因的殺菌效率一般是溴氯海因的2倍以上，是常規(guī)含氯消毒劑的40倍以上，能有效抑制病原微生物，且微生物對(duì)其不產(chǎn)生抗藥性。②廣譜性。二溴海因的作用范圍廣，可殺滅異養(yǎng)菌、氨化細(xì)菌和硫酸還原菌等多種細(xì)菌，還可作用于真菌、藻類和某些寄生蟲(chóng)，并可迅速降低銨基氮(NH4+-N)、硝基氮(NO2--N)、COD及H2S，間接提高溶解氧(DO)含量，改善養(yǎng)殖水體的水質(zhì)狀況;③長(zhǎng)效性。二溴海因用于水體消毒后，緩慢釋放有效成分，水體中的有效成分活性溴在用藥后0.5～48 h始終保持穩(wěn)定，水體抑菌狀態(tài)可較長(zhǎng)時(shí)間保持;④高適性。二溴海因在使用中不受水質(zhì)、鹽度、pH、水溫和有機(jī)物等的影響。⑤低殘性。二溴海因在消毒過(guò)程中釋放出具有殺菌作用的有效溴，剩余二甲基乙內(nèi)酰脲在自然條件下被光、氧、微生物在較短時(shí)間內(nèi)分解為氨和二氧化碳，不會(huì)因?yàn)闅埩舳廴经h(huán)境，符合環(huán)保要求。⑥經(jīng)濟(jì)、無(wú)污染。二溴海因價(jià)格適中，有效含量高，使用期限長(zhǎng)，漂白作用小，水中消毒不產(chǎn)生致癌物質(zhì)，游離溴和溴化合物衰變速度快，尤其在腐殖酸存在下溴形成溴仿，其半衰期為15 d，溴仿在微生物作用下分解更快，對(duì)魚(yú)類的毒性小，對(duì)環(huán)境造成的污染小。

二溴海因雖然是一種綠色環(huán)保廣譜消毒殺菌藥劑，有很多優(yōu)點(diǎn)，但是從其使用和毒理學(xué)來(lái)看還存在一些不足之處:①二溴海因?qū)儆谖⑷苄韵緞?，在使用時(shí)溶解性較弱，用冷常水配制和溫蒸餾水配制時(shí)，完全溶解需要20～30 min，而且其潮解后不穩(wěn)定，應(yīng)注意干燥保存。②過(guò)量二溴海因的使用可能會(huì)引起水產(chǎn)動(dòng)物的急性死亡，或者長(zhǎng)期使用二溴海因可能引起水產(chǎn)動(dòng)物機(jī)體的耐藥性或生理生化反應(yīng)，進(jìn)而影響水產(chǎn)動(dòng)物健康。③大量使用二溴海因可使水環(huán)境造成污染，可能使生活在水體中的水產(chǎn)動(dòng)物體內(nèi)藥物殘留，人類食用后對(duì)身體造成極大傷害，可能造成毒性損傷，引發(fā)變態(tài)反應(yīng)或過(guò)敏反應(yīng)，甚至致畸、致癌和致突變作用，制約國(guó)內(nèi)水產(chǎn)品對(duì)外出口貿(mào)易的發(fā)展。

5 展望

二溴海因是一種比常規(guī)含氯消毒劑消毒效果更好的消毒劑。近來(lái)來(lái)，側(cè)重它對(duì)重要致病菌的殺滅效果的研究，目前對(duì)細(xì)菌的殺滅效果研究較多，而對(duì)真菌殺滅效果和病毒滅活效果的研究較少，其殺滅病毒機(jī)制的研究勢(shì)在必行，可深入到基因和分子水平。對(duì)二溴海因急性毒性的研究較多，對(duì)其亞急性毒性和慢性毒性的研究還需深入研究。隨著二溴海因的廣泛應(yīng)用，應(yīng)注意其使用的劑量，研究其對(duì)特定動(dòng)植物是否產(chǎn)生抗性，以便及時(shí)更換更為有效的消毒劑。隨著人們對(duì)農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量安全越來(lái)越重視，二溴海因在動(dòng)植物體內(nèi)和水環(huán)境中殘留檢測(cè)研究也勢(shì)在必行。為解決二溴海因微溶的難題和增強(qiáng)二溴海因在生產(chǎn)中的有效性，二溴海因復(fù)合型新型藥劑還需進(jìn)一步研究。二溴海因消毒劑研究還應(yīng)提升到分子水平，與基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、生物芯片、轉(zhuǎn)基因動(dòng)物、生物信息學(xué)和計(jì)算機(jī)技術(shù)等多種學(xué)科結(jié)合。

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