二溴海因在水产养殖中的应用及其毒理效应研究进展

孙 博，郑 尧，陈家长，* (.南京农业大学无锡渔业学院，江苏无锡408;.中国水产科学研究院淡水渔业研究中心，中国水

产科学研究院内陆渔业生态环境和资源重点开放实验室，江苏无锡214081)

从2005年国家贯彻实施新修订的《兽药管理条例》到农业部印发《2014年农产品质量安全专项整治方案》，人们对农产品质量安全越来越重视。我国是水产大国，水产养殖过程中化学投入品的使用是水产品质量安全的重要源头，化学投入品的好坏及科学使用直接影响了水产品质量安全。因此，水产养殖过程中化学投入品的应用及毒理效应已引起广大的重视。

随着养殖密度的提高和水域环境的不断恶化，鱼体致病的几率显著增加，容易被细菌、病毒和寄生虫侵袭而大量死亡，因此部分消毒、杀菌、灭虫药物被广泛使用。二溴海因是一种新型杀菌消毒剂，具有杀菌谱广、杀菌作用强、消毒后无残留毒物、不产生刺激性气味等优点，在防治水产动物疾病中有很好的效果，在水产养殖中应用广泛，被认为是最有前景的消毒剂。然而，过量使用二溴海因可能会对水生生物产生急性毒性，水生生物长时间接触二溴海因也可能会引起癌变等。只有对药物进行充分了解，才能对其进行合理应用，从而避免因滥用农药而造成的一系列问题。因此，探索二溴海因的毒理效应变得刻不容缓。笔者综述了二溴海因在水产养殖中应用和发展现状及毒理学研究进展(急性毒性、抗氧化体系损伤等)，以期深入了解二溴海因在对水产动物机体的潜在危害，为二溴海因的危害防治提供借鉴资料，为水产动物的健康养殖提供参考依据。

1 二溴海因的理化性质及杀菌机理

二溴海因，化学名为1，3-二溴-5，5-二甲基乙内酰脲(1，3-dibromo-5，5-dimethylhydantoin)，又称1，3-二溴 -5，5-二甲基海因、1，3-二溴 -2，4-咪唑啉二酮，英文缩写MBDMH，分子式为 C5H6Br2N2O2，分子量为285.921 34。

二溴海因纯品为白色结晶，具有类似漂白粉的气味，熔点196～198℃，工业品一般为黄色或淡黄色固体，熔点194～197℃，它易溶于有机溶剂(如浓硫酸、乙醇、苯、氯仿、丙酮等)，但微溶于水(20℃下为0.22 g/L);干燥时性质稳定，吸潮时部分会发生水解;水溶液呈弱酸性，0.1%水溶液的pH为2.6;在强酸或强碱中迅速分解，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杀菌作用;以次溴酸的形式释放出活性溴，其水解反应很快，在水中不断地释放出Br离子与含氮物质反应形成卤胺类物质干扰细菌细胞代谢，从而起到杀菌作用;次溴酸分解成新生态氧的氧化作用有杀菌作用;次溴酸直接作用于微生物(藻类)的细胞壁使其通透性增加，破坏菌体蛋白质，对其细胞内部结构产生不可逆的氧化和分解，使微生物(藻类)死亡［3-8］。Kasai等［9］研究表明在水质净化时二溴海因在水中释放的次卤酸与含氮物反应生成的卤化胺会干扰细菌细胞代谢作用，从而达到净化水质的目的。

2 二溴海因的市场现状及其在水产养殖中的应用

二溴海因是新一代氧化型绿色环保广谱消毒杀菌药剂，在国内外应用广泛［2］。二溴海因产品外观为白色或微黄色结晶性粉末、颗粒剂、片剂形状成型品，常见商标名及标示含量为:二溴海因10%、二溴海因20%、二溴海因颗粒10%、二溴海因粒10%、水产用二溴海因24%、二氧化溴粉10%和博杰二溴等。国外对消毒剂的研究和使用比国内要早。国外1949～1950年开始研究二溴海因的合成方法及化学性质，并在近年被美国环保局批准并取得FDA认证，得到美国、西欧、日本等国的青睐。我国对二溴海因的研究始于1994年徐章煌等对二溴海因的合成，相对较迟。近年来，我国开始重视二溴海因等含溴消毒剂，并将其列入《消毒技术规范》和《食品用消毒剂原料名单》，可广泛用于公共场所，二溴海因含溴消毒剂将取代常规氯制剂，在我国广泛使用。全球二溴海因产品生产供应商共144家，其中我国79家，且大多数供应商集中在北京、上海、天津、常州、无锡等地区。国内二溴海因产品以出口为主。

二溴海因近些年广泛应用于农业生产中，主要用于水产养殖，包括池塘消毒、疾病治疗和预防水体消毒等方面。在生产上其常规施药剂量为0.3～0.4 g/m3，多种水产动物安全浓度均高于常规用量，其安全系数较高，是很好的消毒剂［10］。二溴海因在水产养殖上一般可以有效防治虾、蟹、鱼、蛙、蚌等水产动物的各种寄生虫病、细菌和病毒性病［11-14］，如虾类的红体病、白斑病、红腿病、滞壳病、肠炎病、纤毛虫病、丝状细菌病、发光细菌病、柱轮虫病、黑鳃病、烂眼病、白体病和甲壳溃疡病等［15-17］;蟹类的颤抖病、褐斑病、烂眼病、腹水病、烂腮病、水霉病、甲壳附肢溃疡病、蜕壳障碍症等［18-19］;鱼类的肠炎病、赤皮病、烂鳃病、脱粘、烂尾、烂鳍、爆发性出血病、打印病、竖鳞病、白头白嘴病、细菌性败血症、腐皮病、疖疮［20-21］;甲鱼的细菌、病毒性疾病有腐皮、出血病、红脖子病、纤毛虫病、肝肾病、水霉病、疖疮、腮腺炎、白底板和红底板等;蛙的腐皮、红腿、烂眼、出血和蝌蚪烂腮病;珍珠蚌的侧齿炎、烂腮、腐足和蚌汶等细菌性疾病［22］。二溴海因不仅可以单独使用，还可以二溴海因为原料，辅助其他化工品研制开发二溴海因复合型新型药剂，二溴海因配合中草药治疗方斑东风螺肉壳的分离效果更佳;二溴海因与其他卤化海因复配时，在pH7.1的条件下投加相同剂量的溴氯海因与二溴海因的复合制剂，其杀生效率明显高于单独使用二溴海因或溴氯海因，国内专家认为溴氯海因和二溴海因配伍后的复合卤化海因最有意义。

3 二溴海因对水产动物的毒理效应

二溴海因为高毒性消毒剂，可能对水生动物机体产生一定影响。目前，关于二溴海因对鱼类的急性毒性的研究很多，但对海螺、海蜇、蟹类、虾类和海参的急性毒性研究较少。二溴海因对鱼类(大多幼鱼)的SC范围为0.55～14.10 mg/L［23-25］;二溴海因对海螺的 SC 范围 为 0.04 ～ 0.60 mg/L［26-27］;二溴海因对海蜇(Rhopilema esculentausm)幼体的SC 为 1.45 mg/L［28］;二溴海因对梭子蟹(Portunus trituberculatus)稚蟹的 SC 为 13 mg/L［29］;二溴海因对体长 3.5 ～5.0 cm 的太湖秀丽白虾(Palaemon modestus)SC 为 21 mg/L［30］;二溴海因对刺参幼参(Apostichopus japonicus)的SC为371.17 mg/L［31］。由此可见，二溴海因对不同种类生物的急性毒性有较大差异，这主要是因为不同种类生物对药物的耐受性不同。从当前研究总体急性毒性效应来看，二溴海因对各种水产动物的毒性大小顺序为海螺＞海蜇＞鱼类＞蟹类＞虾类＞海参，海螺的安全浓度低于常规施药量，在生产中应谨慎使用。

机体会因环境中的污染胁迫而产生过量自由基［32-33］，这些物质能够对细胞产生氧化损伤，从而导致细胞处于氧化应激状态［34］。近年来，鱼类等生物机体抗氧化防御因子作为一类可反映污染物对细胞氧化损伤程度的分子生态毒理学指标，已被国内外学者广泛应用［35-36］。目前，二溴海因对机体抗氧化系统的影响研究较少。二溴海因对吉富罗非鱼(Oreochromis niloticus)肝胰脏的抗氧化活性研究表明，吉富罗非鱼肝胰脏对二溴海因溶液存在剂量效应和时间效应，在低浓度下吉富罗非鱼肝胰脏的抗氧化能力(总抗氧化能力T-AOC、超氧化物歧化酶SOD、丙二醛MDA)在二溴海因作用下被增强，一旦二溴海因浓度超过其阈值时，将会打破原有的动态，其防御能力和解毒功能降低，其中SOD对水环境中的二溴海因反应最为敏感，可将其作为生物标志物［37］。二溴海因对抗氧化系统有一定的影响，当二溴海因适量时抗氧化能力增强，当二溴海因使用超过阈值时抗氧化能力降低。二溴海因和碳水化合物对凡纳滨对虾(Haliotis discus hannai)生长和免疫的影响研究表明，在低盐度条件下长期生活在二溴海因环境中的凡纳滨对虾处于应激状态，消耗体内较多免疫因子，SOD活性降低［38］。

随着水产养殖规模的不断扩大和消毒剂用量的不断增加，消毒剂会被鱼类直接或间接吸收，从而对鱼体产生诸多不利的影响。消毒剂一旦进入鱼类体内，就会进入多种循环系统，运转至各组织器官，迫使机体发生应急反应(SOS)，会带来部分组织器官的损伤，甚至功能性破坏。López-Galindo C等［39］报道消毒剂中的次氯酸钠造成鳎(Solea)腮上皮细胞增生，杯状细胞数量和体积增大，甚至引起炎症反应。目前，有关二溴海因对水产动物组织器官损伤的研究较少。周全耀［37］采用HE染色法研究二溴海因对吉富罗非鱼幼鱼肝胰脏组织损伤，发现随着二溴海因浓度的上升，罗非鱼肝细胞弥漫疏松化、脂肪变、中央静脉淤血，肝血窦淤血逐渐加剧，其损伤程度加重。

4 二溴海因在水产养殖中的优点及缺点

二溴海因具有高效性、广谱性、长效性、高适性、低残性、经济、无污染等优点。①高效性。二溴海因的杀菌效率一般是溴氯海因的2倍以上，是常规含氯消毒剂的40倍以上，能有效抑制病原微生物，且微生物对其不产生抗药性。②广谱性。二溴海因的作用范围广，可杀灭异养菌、氨化细菌和硫酸还原菌等多种细菌，还可作用于真菌、藻类和某些寄生虫，并可迅速降低铵基氮(NH4+-N)、硝基氮(NO2--N)、COD及H2S，间接提高溶解氧(DO)含量，改善养殖水体的水质状况;③长效性。二溴海因用于水体消毒后，缓慢释放有效成分，水体中的有效成分活性溴在用药后0.5～48 h始终保持稳定，水体抑菌状态可较长时间保持;④高适性。二溴海因在使用中不受水质、盐度、pH、水温和有机物等的影响。⑤低残性。二溴海因在消毒过程中释放出具有杀菌作用的有效溴，剩余二甲基乙内酰脲在自然条件下被光、氧、微生物在较短时间内分解为氨和二氧化碳，不会因为残留而污染环境，符合环保要求。⑥经济、无污染。二溴海因价格适中，有效含量高，使用期限长，漂白作用小，水中消毒不产生致癌物质，游离溴和溴化合物衰变速度快，尤其在腐殖酸存在下溴形成溴仿，其半衰期为15 d，溴仿在微生物作用下分解更快，对鱼类的毒性小，对环境造成的污染小。

二溴海因虽然是一种绿色环保广谱消毒杀菌药剂，有很多优点，但是从其使用和毒理学来看还存在一些不足之处:①二溴海因属于微溶性消毒剂，在使用时溶解性较弱，用冷常水配制和温蒸馏水配制时，完全溶解需要20～30 min，而且其潮解后不稳定，应注意干燥保存。②过量二溴海因的使用可能会引起水产动物的急性死亡，或者长期使用二溴海因可能引起水产动物机体的耐药性或生理生化反应，进而影响水产动物健康。③大量使用二溴海因可使水环境造成污染，可能使生活在水体中的水产动物体内药物残留，人类食用后对身体造成极大伤害，可能造成毒性损伤，引发变态反应或过敏反应，甚至致畸、致癌和致突变作用，制约国内水产品对外出口贸易的发展。

5 展望

二溴海因是一种比常规含氯消毒剂消毒效果更好的消毒剂。近来来，侧重它对重要致病菌的杀灭效果的研究，目前对细菌的杀灭效果研究较多，而对真菌杀灭效果和病毒灭活效果的研究较少，其杀灭病毒机制的研究势在必行，可深入到基因和分子水平。对二溴海因急性毒性的研究较多，对其亚急性毒性和慢性毒性的研究还需深入研究。随着二溴海因的广泛应用，应注意其使用的剂量，研究其对特定动植物是否产生抗性，以便及时更换更为有效的消毒剂。随着人们对农产品质量安全越来越重视，二溴海因在动植物体内和水环境中残留检测研究也势在必行。为解决二溴海因微溶的难题和增强二溴海因在生产中的有效性，二溴海因复合型新型药剂还需进一步研究。二溴海因消毒剂研究还应提升到分子水平，与基因组学、蛋白质组学、生物芯片、转基因动物、生物信息学和计算机技术等多种学科结合。

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