背景介紹：大西洋鮭是一種在水產(chǎn)養殖中具有重要商業(yè)價(jià)值的魚(yú)類(lèi)。然而近年來(lái)在循環(huán)水產(chǎn)養殖系統（RAS）中，由于硫化氫（H?S）的急性暴露導致了大量的大西洋鮭死亡。硫化氫是一種由微生物產(chǎn)生的有毒氣體，主要通過(guò)抑制細胞色素c氧化酶來(lái)阻礙細胞呼吸。因此，了解大西洋鮭對硫化氫的耐受性閾值和代謝響應對于減少此類(lèi)事件的發(fā)生至關(guān)重要。研究人員在實(shí)驗過(guò)程中使用了三種不同大小的大西洋鮭（約100-500克），首先讓它們適應控制條件以獲取基線(xiàn)測量值，然后逐漸增加H?S濃度（0.53±0.14μM/h），直到氧氣攝取量（MO?）降至標準代謝率（SMR）以下或失去平衡，這被認為是臨界硫化氫濃度（H?Scrit）。隨后讓魚(yú)在無(wú)硫化氫的水中恢復，以確定硫化氫暴露后的過(guò)量氧消耗（EOC）。研究表明大西洋鮭對急性硫化氫暴露的耐受性遠低于之前認為的水平，這強調了水產(chǎn)養殖行業(yè)需要采取措施減少硫化氫的產(chǎn)生，并在發(fā)生硫化氫事件時(shí)迅速采取行動(dòng)以避免大量死亡事件的發(fā)生。此外研究還發(fā)現小鮭魚(yú)在硫化氫暴露后的恢復過(guò)程中需要更多的氧氣，這可能與它們的代謝率和能量?jì)溆嘘P(guān)。未來(lái)的研究需要進(jìn)一步探索硫化氫代謝的機制以及不同物種對硫化氫耐受性的差異，并制定標準化的硫化氫耐受性研究協(xié)議，以便更好地比較不同物種之間的硫化氫耐受性。

Unisense微電極系統的應用

Unisense微電極被用于實(shí)時(shí)監測實(shí)驗水體中的硫化氫（H?S）濃度。研究中使用了兩個(gè)Unisense H?S微電極，分別安裝在主實(shí)驗水槽（137 L）和混合槽（12 L）中。這些微電極通過(guò)連接到一個(gè)安培測量裝置，并與計算機相連，用于實(shí)時(shí)監測和記錄H?S濃度。微電極在使用前進(jìn)行了校準，使用的是經(jīng)過(guò)調整至約pH=2的海水，并采用9點(diǎn)校準法，校準范圍為0到20.5μM H?S（R2<0.99）。在實(shí)驗過(guò)程中，H?S濃度每分鐘測量一次，并通過(guò)與微電極相連的計算機軟件（SensorTrace Logger）進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。通過(guò)精確控制和監測H?S濃度，Unisense硫化氫電極的應用減少了實(shí)驗過(guò)程中可能因H?S濃度過(guò)高而導致的魚(yú)類(lèi)死亡風(fēng)險，提高了實(shí)驗的安全性和效率。同時(shí)，這種精確的監測和控制也為研究提供了高質(zhì)量的數據，有助于更準確地評估大西洋鮭對H?S的耐受性和生理反應。

實(shí)驗結果

研究表明大西洋鮭對急性硫化氫暴露的耐受性遠低于之前認為的水平，這強調了水產(chǎn)養殖行業(yè)需要采取措施減少硫化氫的產(chǎn)生，并在發(fā)生硫化氫事件時(shí)迅速采取行動(dòng)以避免大量死亡事件的發(fā)生。此外，研究還發(fā)現小鮭魚(yú)在硫化氫暴露后的恢復過(guò)程中需要更多的氧氣，這可能與它們的代謝率和能量?jì)溆嘘P(guān)。未來(lái)的研究需要進(jìn)一步探索硫化氫代謝的機制以及不同物種對硫化氫耐受性的差異，并制定標準化的硫化氫耐受性研究協(xié)議，以便更好地比較不同物種之間的硫化氫耐受性。。

圖1、實(shí)驗裝置的示意圖。泵用X表示，虛線(xiàn)表示管道和流動(dòng)方向（箭頭）。氫化硫（H2S）濃度通過(guò)在主水槽（1）和混合水槽（2）中標有傳感器的H2S傳感器連續測量。自動(dòng)反饋系統根據混合水槽中獲得的傳感器信息控制H2S濃度。根據測量的H2S濃度，蠕動(dòng)泵（連接到0.1 M Na2S儲備溶液）開(kāi)啟/關(guān)閉。

圖2、氧氣攝取量（MO2；mg O2 kg?1 h?1）在整個(gè)實(shí)驗過(guò)程中的代表性圖表。實(shí)驗包括三個(gè)階段：（1）適應和MO2測量，以估算標準代謝率（SMR）；（2）暴露于逐漸增加的H2S濃度；（3）暴露后恢復。圖中示例為海水（33‰）中的84g大西洋鮭，估算的SMR為150.8 mg O2 kg?1 h?1。虛線(xiàn)表示SMR，虛線(xiàn)豎線(xiàn)表示H2S暴露的開(kāi)始和結束。

圖3、A-D.四只大西洋鮭（Salmo salar）在暴露于逐漸增加的H2S濃度（μM，空心圓）期間的氧氣攝取量（MO2；mg O2 kg?1 h?1，黑色圓點(diǎn)）。暴露在A(yíng)-B)當兩個(gè)連續的MO2值由于H2S增加而降低到低于標準代謝率時(shí)終止，C-D)和/或由于失去平衡（LOE）而在MO2下降之前終止。為H2S濃度擬合了回歸線(xiàn)（實(shí)線(xiàn)）。每個(gè)點(diǎn)表示10個(gè)測量值的平均值。方形虛線(xiàn)表示個(gè)體標準代謝率（mg O2 kg?1 h?1）。圓形虛線(xiàn)顯示了預定義代謝反應指標（MO2降低/LOE）與相應H2S濃度的交點(diǎn)，即所謂的H2Scrit。觀(guān)察到兩種不同的反應類(lèi)型，分別為MO2增加（B和C）或MO2不變。

圖4、從估算的標準代謝率中測得的最大氧氣消耗量（MO2peak）的百分比增加。這些值是在三種體型范圍的大西洋鮭（Salmo salar）急性氫化硫暴露恢復期間獲得的（小型=103.3±21.0 g，中型=275.3±26.3 g，大型=550.2±39.3 g）。

圖5、三組大西洋鮭（Salmo salar）在急性氫化硫暴露恢復期間的代謝參數。上標字母表示三組之間的顯著(zhù)差異。

結論與展望

大西洋鮭魚(yú)在海水水產(chǎn)養殖生產(chǎn)系統中具有重要地位，但關(guān)于硫化氫（H2S）對該物種生理學(xué)的影響知之甚少。，在循環(huán)水產(chǎn)養殖系統（RAS）中，由于急性硫化氫暴露，報告了大西洋鮭魚(yú)的大規模死亡事件。這凸顯了獲取更好理解其耐受閾值和代謝反應的必要性。H2S的毒性作用發(fā)生在線(xiàn)粒體水平，硫化氫通過(guò)抑制細胞色素c氧化酶，干擾細胞呼吸。由于H2S會(huì )抑制氧氣攝?。∕O2），間歇流量呼吸法（間歇性流過(guò)呼吸測量法），這是一種常用于評估魚(yú)類(lèi)應對各種應激源的代謝反應的方法，因此是一種適用于確定H2S影響大西洋鮭魚(yú)代謝的濃度閾值的合適方法。在暴露試驗中，三個(gè)體重組（范圍約100-500克）的魚(yú)在控制條件下適應以獲得基線(xiàn)測量，然后暴露于逐漸增加的H2S濃度（0.53±0.14μM h?1），直到MO2降至標準代謝率以下或失去平衡，研究認為是臨界H2S濃度（H2Scrit）。魚(yú)被允許在無(wú)H2S水中恢復，以確定H2S暴露后的過(guò)量氧氣消耗（EOC）。Unisense微電極能夠實(shí)時(shí)、精確地監測實(shí)驗水體中的H2S濃度，確保實(shí)驗過(guò)程中H2S濃度的準確性和穩定性。通過(guò)精確控制和監測H2S濃度，Unisense微電極的應用減少了實(shí)驗過(guò)程中可能因H2S濃度過(guò)高而導致的魚(yú)類(lèi)死亡風(fēng)險，提高了實(shí)驗的安全性和效率。同時(shí)這種精確的監測和控制也為研究提供了高質(zhì)量的數據，有助于更準確地評估大西洋鮭對H2S的耐受性和生理反應。結果表明，大西洋鮭魚(yú)對H2S的耐受性低于先前的估計，平均H2Scrit為1.78±0.39μM H2S，且與體型無(wú)關(guān)。在恢復期間，所有組的估計EOC都遠大于積累的氧氣赤字（DO2），而小鮭魚(yú)的EOC明顯較大。盡管小鮭魚(yú)的EOC幅度更大，但不同體型的魚(yú)在恢復時(shí)間（恢復期）上沒(méi)有差異。較大的EOC表明，H2S暴露對小鮭魚(yú)恢復階段的影響更大，且暴露于H2S可能使魚(yú)在暴露后更容易受到其他應激源的影響。