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发表于 2010-8-11 09:38:30
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来自： 中国河北石家庄
洛克沙砷的作用、毒性及环境行为
砷作为动物体必需的一种微量元素，具有多种重要的生理功能，以及抗菌、抗寄生虫等多种药理作用。近年来砷制剂的使用越来越广泛。洛克沙砷（Roxarsone，ROX，也译作洛克沙生或洛克沙胂）的化学名为：3-硝基-4-羟基-苯胂酸，与阿散酸（p-Arsanilic Acid，PASA, 对氨基苯胂酸）一起成为近年来在世界各国广泛使用的两种含砷饲料添加药物，而洛克沙砷比阿散酸应用更广。美国食品和药物管理局（FDA）最早于1964年允许洛克沙砷用于鸡的饲料，1983年正式批准用作猪鸡的促生长剂。我国农业部1996年批准了该药的使用，之后我国逐渐开始了大量生产，并广泛用于养鸡业和养猪业〔1〕。含砷饲料添加剂的使用，促进了畜牧业的发展，取得了较好的社会经济效益。但同时大量含砷的畜禽排泄物进入环境，对环境造成了污染。在生态环境日趋恶化的今天，人们越来越关注含砷饲料添加剂随畜禽排泄物进入环境后在环境中的降解、转化、迁移、归趋以及对环境生物造成的影响。砷制剂的环境污染问题，已逐渐成为有关砷制剂研究的重点。
1 洛克沙砷的作用及作用机理
洛克沙砷作为一种优秀的饲料添加剂，其作用是相当广泛的。概括起来，主要有以下几方面的重要功能：（1）刺激动物生长，提高增重。
（2）提高饲料利用率，降低养殖成本。
(3）抗球虫，与多种抗球虫药如盐霉素、球痢灵及尼卡巴嗪等配伍，都具有协同作用，能提高这些药物的抗球虫效果。
（4）抗菌，对多种肠道致病菌有较强的抑制或杀灭作用，与多种抗生素合用有协同作用。
(5）提高畜禽产品的色素沉积，改善肉品感官。（6）与多种微量元素有拮抗作用，与部分维生素有协同作用。
关于鸡和猪应用洛克沙砷后的效果，已为国内外大量研究报道所证实。洛克沙砷在饲料中的添加量一般为50mg/kg左右（40～100mg/kg）。添加后仔猪日增重提高10.18%～27.96％，饲料效率提高4.8％～17.48％，单位增重成本降低8.77％～14.33％。生长猪日增重提高2.4％～15.39％，饲料效率提高4.5％～16.22％，单位增重成本降低4.33％～12.83％〔2〕。对鸡可提高增重约7%～8%，饲料效率提高4.6%～8.5%，产蛋率和成活率分别提高5%和3.5%以上〔3～6〕。同时几乎所有的试验均发现，洛克沙砷的效果优于阿散酸，且常用量仅有阿散酸的一半。
砷制剂的作用机理目前还不完全清楚。一般认为，砷在动物体内多以As〔3+〕、As〔5+〕存在，且可以相互转化，因而既起着氧化剂又起着还原剂的作用。砷可与氧化酶中的巯基结合并使之失活，从而减弱异化作用，增强同化作用，活跃造血机能，兴奋神经系统，增加食欲，改善营养。砷还可以取代磷脂中的磷，所生成的砷脂不仅发挥着与磷脂相同的功能，且具有新的特殊功能，可加强蛋白质和脂肪的吸收代谢，促进动物生长。但大剂量时作用却相反，会导致中毒〔7〕。
砷还能有效抑制肠道寄生虫和微生物的繁殖，从而阻止肠壁变厚，有利于营养物质的吸收〔7〕。此外砷是第一个被发现能预防硒慢性中毒的元素，还是碘、汞和铅的拮抗剂，是与锌非竞争性相互影响的必需微量元素。且砷能与抗生素、维生素B12相互协同，促进机体的代谢机能。
2 洛克沙砷的毒性及残留
2.1 毒性
毒理学试验证明，洛克沙砷是一种毒性很低的化合物。急性毒性试验的结果表明：对鼠经口给药的LD50为155mg/kg B.W.，鸡经口给药的LD50为110～123mg/kg B.W.〔8〕。
Gregory, D.G.等〔9〕观察了饲喂拉沙里菌素和洛克沙砷后的肉鸡外周神经显微结构和超微结构的变化。每一种药物给予了三种不同的剂量。标准饲喂量(50mg/kg饲料)，150％标准剂量和200％标准剂量。每天必需断水4小时且使其热应激，以便产生损伤。两种药物都引起了外周神经轻微的下列损伤(显微结构)：轴突膨大、空腔、轴突皱缩、在轴突消失处出现空泡。超微结构的变化有：髓磷脂椭圆体、在髓磷脂鞘内或其下的空泡以及散乱的髓磷脂等。这与其他有机砷化合物引起神经系统损伤相似。
Prier等〔8〕人进行了洛克沙砷的慢性毒性试验，对狗和鼠在两年整的时间内口服50mg/kg饲料和100mg/kg饲料的洛克沙砷，无任何可检测到的影响。对于大鼠在50mg/kg饲料时未观察到任何影响，200mg/kg食量水平唯一的影响是轻微的而且是在早期的生长速度的下降。每只鼠局部皮肤使用约1mg洛克沙砷，每周3次，持续1年。在两年多的观察期内未发现任何影响，在相同的观察期内也未发现单独大剂量亚皮层注射引起的任何中毒反应。
洛克沙砷也无明显的生殖毒性和遗传毒性。但近年来时有关于洛克沙砷引起鸡运动系统毒性的报道。
Laster,C.P.等〔10〕设计了两组4×2因素的试验来检验4种日粮的效果，其中抗寄生虫程序及洛克沙砷的含量不同，且使用了两种不同的光照程序。结果两组试验中，含洛克沙砷的处理组（40mg/kg饲料）比不含洛克沙砷的处理组腿部异常发生率显著升高（P<0.01）。且发现腿部异常主要是由于腓肠肌腱和腱鞘的纤维素化所致。
Foutz T.L.等〔11〕将肉鸡暴露在一个循环的高温环境中，且饲料中添加90mg/kg的洛克沙砷。结果表明，热处理和热＋洛克沙砷处理都影响体重、饲料效率、骨质组成和骨的强度。数据显示洛克沙砷可抵消部分热效应。
但有的学者认为洛克沙砷对运动系统没有毒性。Rath N.C.等〔12〕添加洛克沙砷和莫能菌素在肉鸡饲料中，然后研究了几种酶和其他因子，以观察是否有使动物中毒或其他异常的效应，结果洛克沙砷和莫能菌素均未引起鸡的任何显著的腿部异常。
洛克沙砷对鸭可引起脂肪肝等严重毒性，因此不应将洛克沙砷用于鸭〔13,14〕。
2.2 残留
虽然洛克沙砷的毒性很低，但是有机砷可使动物中枢神经系统失调，使脑病和视神经萎缩的发病率升高。而且洛克沙砷可能降解为其它含砷的化合物。因此不能忽视洛克沙砷残留的安全性。为此，我国食品卫生及饲料卫生标准均对各种食品和饲料原料、产品中的砷含量作了严格规定。美国FDA对使用含有机砷饲料的动物规定了屠宰前必须有5d的休药期，动物产品肉、蛋和肝、肾脏中的砷允许残留限量分别为0.5和2mg/kg。世界卫生组织(WTO)规定食品中砷含量应该小于0.1mg/kg〔7〕。
只要严格按规定添加量使用，并遵守休药期，就不会产生畜禽中毒和肉品中砷残留超标。但不幸的是，很多地方的饲料中总砷超过国家允许含量（2mg/kg）。袁慧等〔15〕采用国家标准检测法〔GB13079-91〕检测了湖南省六个地区二十个猪、鸡配合饲料中总砷的含量。结果显示，85％的样品中总砷含量超过国家标准，其中有13个样品总砷含量在2～10mg/kg之间，占总数的45％，有4个样品高于18mg/kg，占20％。超标情况是严重的。而且，从我国目前的情况来看，大多数畜禽屠宰前都并未遵守休药期的规定，将使砷的残留情况更为加剧。
当使用剂量过大时，休药后期砷不能全部排出，就会造成肉品中砷的残留。Akhter等〔7〕发现，猪饲喂洛克沙砷后，以肝脏中砷的残留量最多，其次为肾脏，肌肉中含量最低，但停喂5d后肝脏中的砷下降很快，10d后各组织砷都恢复到安全水平。据刘纹芳〔16〕报道，分别在肉鸡日粮中添加0、20、50、80mg/kg的洛克沙砷，饲喂7周后屠宰，其肌肉含砷量依次为0.0005、0.0005、0.215、0.28mg/kg，肝脏含量为0.647、3.128、3.513和5.763mg/kg。这已超过世界卫生组织规定食品含砷量的数倍。若人们长期食入含砷超标的食品，就会带来严重隐患。
3 洛克沙砷的环境行为
近年来，兽药与饲料添加剂残留已逐渐成为人们普遍关注的一个社会问题。兽药与饲料添加剂残留不仅可以直接对人体产生急慢性毒性作用，引起细菌耐药性的增加，经动物排泄物进入环境后还会对生态环境产生影响，并可在环境中经食物链的蓄积而进一步对人体造成潜在危害。随着环保意识的增强，人们越来越关注兽药在环境中的蓄积、迁移、转化和对各种生物及人类健康的影响，并在国际上形成了一个新的研究热点〔17,18〕。但我国在这方面的研究尚属空白。
畜禽给予洛克沙砷后，绝大多数以原形随粪便排出动物体外，然后随粪便进入土壤、地表水和地下水中。Garbarino, J.R.等〔19〕报道，在42天生长期中，每只肉鸡按正常剂量给予洛克沙砷，将总共向周围环境排出150mg洛克沙砷，从鸡场废弃物样品中检测到30～50mg/kg的砷（以总砷计），如果一个养殖场每年养殖2亿羽肉鸡，则每年将向环境排放8吨以上的砷。Hancock T.C.等〔20,21〕也得出了相似的研究结果，在美国一个叫Delmarva Peninsula的盆地地区，估计每年养殖约6亿羽肉鸡，将产生15亿吨粪便，每年向周围排放20～50吨砷。这个数量是惊人的。
3.1 洛克沙砷在环境中的降解及转化
Garbarino J.R.等〔19〕研究了洛克沙砷在环境中的降解，他用去离子水在室温下萃取火鸡排泄物中的洛克沙砷1h，离心后，检测到萃取物中的砷含量是火鸡排泄物中总砷含量的70%，而萃取物中砷的主要形态是洛克沙砷，还有As(Ⅲ) (即As3+)、3-氨基-4-羟基苯胂酸（DMA）以及一些未知成分。这个实验表明，当堆肥或进行农业灌溉时，洛克沙砷很容易进入环境中。进一步研究表明，洛克沙砷迁移入环境之后，可以进行生物的和非生物的降解。在室温、厌氧条件下，从畜禽粪便中用水萃取出的洛克砂砷在48小时内被转化成各种不同的含砷成分。转化率与温度有关，温度升高时，降解速度加快，相反，温度降低时降解变慢。但如果萃取液被灭菌，则洛克砂砷至少可以稳定10天。这表明，洛克砂砷的降解过程主要是由微生物进行的。对降解产物进行电喷雾离子源质谱分析表明，产物中的最主要成分是DMA。
有证据表明，洛克沙砷进入土壤后会经历更多的其它降解过程。从养鸡场附近以及农田中采集了用过禽粪便的土壤样品，同时采集不含禽粪的土壤样品作对照。用水分离萃取这些土样24h。萃取到的砷主要是As(Ⅴ) (即As5+)，而且含药土壤萃取到的砷是非含药土壤的5到10倍。但是一次性水萃取只萃取到样品中总砷的1%～3％。而用其它试剂萃取的结果表明，大多数水能萃取到的砷是与有机质结合在一起的。与农田相连的沟渠底泥中萃取到的砷中，As(Ⅲ)的含量是最多的。这可能暗示着一个规律，在底泥这样的厌氧环境中，细菌可促进As(Ⅴ)还原到As(Ⅲ)，并使As(Ⅴ)甲基化而成DMA。
以上试验证明了洛克砂砷在环境中可以从有机砷转化成无机砷，而使毒性增强。
3.2 洛克沙砷在环境中的吸附和迁移
Rutherford, D.W.等〔22〕研究了洛克沙砷在土壤中的吸附性能。采集农田、森林和养殖场周围的土壤。用水萃取其中的砷，发现含洛克沙砷的土壤中能够萃取到更多的砷，而且第一次萃取的量和以后萃取的量具有相关性，可以用第一次的萃取量来代替以后的萃取量。用水萃取法与用过氧化氢萃取法及有机碳含量的相关性高，与总砷及离子含量的相关性低，表明可移动的砷能从有机质中释放出来。用草酸/连二硫酸盐萃取法与总砷及离子含量的相关性高，表明土壤中绝大部分砷被金属氧化物所吸附。
Miller,C.V.〔23,24〕等检测了一条流经农田的河流及其支流中的悬浮颗粒及河床淤泥中的砷，砷的浓度从1997年到1999年为0.8～21mg/kg，比全美国河流的平均值要高。同一地点经过滤的地表水中的砷浓度均小于1mg/L。在此条河流的其他支流中发现可溶解砷及含砷悬浮颗粒也在这个浓度范围之内，但这些地区的禽养殖场密度要低些。地下水中溶解砷的浓度范围是1.0～7.6mg/L，这样高的砷浓度，好象地下水是该地区砷循环的一个重要贮存库。由于砷有致癌性，美国已将饮用水中砷最高允许含量由50μg/L降到10μg/L〔25〕。因此，这些地下水中砷含量已严重超标，不能供饮用。地表水中检测到的砷远低于地下水的现象暗示着一个尚未知晓的砷的沉积过程。在这个过程中洛克沙砷可能保持原形或降解成其它有机砷形式，但尚无合适的方法来检测〔26〕。
3.3 环境中洛克沙砷及其降解产物的检测
为了评价数量巨大的洛克沙砷进入水体后对环境的影响，必须测量土壤、底泥、自然水体中每一个降解产物在不同水体循环阶段的浓度，以及在环境生物中的浓度。但是要将环境样品中的洛克沙砷及其每一个降解产物分离开并且进行定量检测，是非常困难的。因而目前关于洛克沙砷及其降解产物的检测方法的研究极少。
B.P.Jackson等〔27〕使用了三种色谱方法来分离六种砷化合物（ROX、P-ASA、As(Ⅲ)、As(Ⅴ)、DMA和单甲基胂酸盐）：在As14柱中使用磷酸根洗脱剂；在As16柱中使用羟基洗脱剂；在As7柱中使用HNO3作洗脱剂都使这些化合物得到了很好的分离。三种方法对所有种类的砷化合物的检测限都低于0.5mg/L，而As16和As17柱中检测限都低于0.05mg/L。三种色谱方法都表明，禽排泄物的所有砷种类中，ROX占绝大多数，有低浓度的DMA，也检测到了As(Ⅴ)。还有许多含砷物
我国是畜牧大国，养猪业和养鸡业都规模庞大，可以预料由猪鸡排泄物向环境中排放的砷的数量是巨大的。污染环境不可估计 为了后代幸福健康 杜绝使用 |
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