磺胺抗生素在湖泊沉積物中的吸附和降解行為研究.pdf

1、磺胺抗生素(Sas)不僅是人類臨床治療常用的藥物,還被作為獸藥和飼料添加劑,廣泛地應(yīng)用于多個國家的水產(chǎn)養(yǎng)殖及畜禽養(yǎng)殖業(yè)中。由于磺胺抗生素的廣泛使用,大量未被充分吸收利用的磺胺抗生素通過各種途徑進入到環(huán)境中。目前在許多國家的城市污水、河水、地下水及土壤、河流湖泊沉積物等環(huán)境介質(zhì)中都檢出了磺胺抗生素。環(huán)境中磺胺抗生素的高檢出率及其污染特性引起了人們的強烈關(guān)注,對環(huán)境中磺胺抗生素遷移轉(zhuǎn)化的研究也越來越成為研究的重點。因此,研究磺胺抗生素在地表

2、水與沉積物體系中的吸附/解吸及降解特性具有重要的理論價值和實際意義。
　　 本研究主要通過室外采樣和室內(nèi)試驗,探討磺胺抗生素在不同理化性質(zhì)沉積物中的吸附/解吸和降解行為。吸附/解吸試驗主要考查環(huán)境因素對磺胺抗生素在沉積物上吸附性能的影響,以及4種磺胺抗生素(磺胺嘧啶,SD,磺胺甲惡唑,SMZ,磺胺間二甲氧嘧啶,SDM,磺胺二甲基嘧啶,SM2)在沉積物上的單獨吸附特性及競爭吸附效應(yīng)。降解試驗主要考查沉積物類型、微生物、光照、氧化還

3、原條件等不同環(huán)境因素對磺胺抗生素在湖水及湖泊沉積物中降解效率的影響,以期初步闡明磺胺類藥物在湖泊沉積物中降解機理,揭示磺胺抗生素在湖泊沉積物中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,為評價磺胺類藥物的環(huán)境風險提供科學依據(jù)。
　　 環(huán)境因素對磺胺抗生素在沉積物上吸附性能影響的試驗表明,陽離子表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)顯著地增大了SMZ在沉積物上的吸附量,但是陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸鈉(SDBS)會抑制SMZ在沉積物上的吸附作用。CT

4、AB增加了沉積物對SMZ的吸附量,主要有兩個方面的原因,一方面是CTAB的陽離子基團帶正電荷,它與沉積物表面的負電荷之間存在一定的靜電引力作用,使得CTAB很容易被沉積物吸附,被吸附在沉積物表面的CTAB也可以通過靜電引力和專屬吸附作用吸附SMZ。另一方面是被吸附的CTAB溶解在沉積物表面膠體中,增加了沉積物表面積、吸附位點以及有機質(zhì)含量。這些因素的綜合作用使得SMZ在沉積物上的吸附量顯著增加。沉積物對SMZ的吸附量與溶液中SDBS濃度

5、存在負相關(guān)性。SDBS主要是通過增加SMZ的溶解度、與其競爭吸附位點兩個方面的作用來減弱SMZ在沉積物上的吸附。
　　 SD、SM2.SMZ和SDM4種磺胺抗生素在太湖和滇池沉積物上的單獨吸附試驗表明,Langmuir模型比Freundlich模型能更好地描述Sas在沉積物上的吸附過程,并且4種磺胺在兩種沉積物上的飽和吸附量大小為:SDM＞SD＞SM2＞SMZ。這樣的吸附量順序很可能與4種磺胺抗生素的溶解度有關(guān)。在4種磺胺的混合

6、溶液體系中,飽和吸附量大小為SM2＞SDM＞SD＞SMZ,這種結(jié)果很可能主要受pH值影響。混合體系中4種磺胺在兩種沉積物上存在明顯的競爭吸附。此外,協(xié)同吸附作用會對混合吸附體系中磺胺吸附量產(chǎn)生較大的影響。沉積物有機質(zhì)含量對各種磺胺抗生素在沉積物上的吸附量也會產(chǎn)生顯著地影響。
　　 水解、光降解和化學降解等非生物降解是太湖湖水中Sas降解的主要途徑,湖水中微生物也顯著地促進了SAs的降解。3種Sas在沉積物中的降解途徑與沉積物性質(zhì)

7、及SAs本身結(jié)構(gòu)密切關(guān)系相關(guān)。對于SM2和SDM,它們在太湖和滇池沉積物中的降解機制非常相似,主要降解途徑是光降解、水解和化學降解等非生物降解作用,生物降解起次要作用。SMZ在2種沉積物上的降解機制存在顯著差異。SMZ在太湖沉積物中主要是厭氧微生物降解,非生物降解較為微弱,而在滇池沉積物中,厭氧微生物降解和非生物降解對SMZ降解起著同等重要的作用,且SMZ在滇池沉積物中降解比太湖沉積物快很多。這可能與滇池沉積物中有機質(zhì)含量和光敏物質(zhì)含量