Adsorption behavior of antibiotic in soil environment： a critical review

Antibiotics are used widely in human and veterinary medicine, and are ubiquitous in environment matrices worldwide. Due to their consumption, excretion, and persistence, antibiotics are disseminated mostly via direct and indirect emissions such as excrements, sewage irrigation, and sludge compost and enter the soil and impact negatively the natural ecosystem of soil. Most antibiotics are amphiphilic or amphoteric and ionize. A non-polar core combined with polar functional moieties makes up numerous antibiotic molecules. Because of various molecule structures, physicochemical properties vary widely among antibiotic compounds. Sorption is an important process for the environment behaviors and fate of antibiotics in soil environment. The adsorption process has decisive role for the environmental behaviors and the ultimate fates of antibiotics in soil. Multiply physicochem- ical properties of antibiotics induce the large variations of their adsorption behaviors. In addition, factors of soil environment such as the pH, ionic strength, metal ions, and organic matter content also strongly impact the adsorption processes of antibiotics. Review about adsorption of antibiotics on soil can provide a fresh insight into understanding the antibiotic-soil interactions. Therefore, literatures about the adsorption mechanisms of antibiotics in soil environment and the effects of environment factors on adsorption behaviors of antibiotics in soil are reviewed and discussed systematically in this review.

兽用抗生素在土壤中运移规律研究进展

抗生素作为抑菌剂或杀菌剂用于治疗动物疾病,或以亚治疗剂的形式添加在动物的饲料中,用来促进动物生长或预防动物疾病。但是很大一部分抗生素不能被机体完全吸收,最终以母体或者代谢产物形式直接排放到环境中。随着土壤、水体污染及抗性基因的出现,抗生素的环境问题引起了广泛关注。文章在总结兽用抗生素在土壤中残留的基础上,对抗生素在土壤中的运移规律研究进行综述,重点阐述抗生素在土壤中吸附与迁移过程机理,及溶质运移模型在抗生素迁移规律研究中的应用,并对今后的研究进行了展望。

土壤环境中抗生素污染界面过程的研究进展

抗生素巨大的生产和消费量导致其对土壤环境的危害日趋严重,其土壤环境界面过程更是日益受到研究者们的重视。主要阐述在土壤界面过程中抗生素的吸附解吸过程和降解过程,同时,对抗生素在土壤界面过程的研究方向迚行了建议和展望。

土壤中抗生素抗性基因研究进展

阐述了土壤中抗生素及抗生素抗性基因(ARGs)的来源及赋存,探讨了ARGs在土壤环境中传播的影响因素,其中包括有机肥料、土壤理化性质、重金属共选择、土壤类型等,总结了当前土壤中ARGs主要的消减技术,如好氧堆肥、厌氧消化及生物炭添加,指出了目前ARGs在土壤环境中研究的不足之处,提出了ARGs在环境命运、传播机制、影响因素和消减技术等方面的未来研究方向。进一步加强了ARGs污染对土壤环境影响的认识,为今后土壤ARGs的污染防治研究提供了理论依据。

土壤中抗生素的吸附行为与机理研究进展

抗生素进入土壤后会发生一系列环境行为,造成环境污染。该文梳理了土壤中抗生素的来源、污染现状和环境行为,系统总结抗生素的官能团和分子结构以及土壤的类型、pH、共存离子和有机质影响抗生素在土壤中吸附的基本规律以及作用机制。土壤中抗生素主要来源于畜牧和医疗产生的废弃物;主要有四环素类、磺胺类、大环内酯类和喹诺酮类;通过生物蓄积和吸附作用残留在土壤中,诱导抗性基因产生或与其他污染物交叉污染造成生态风险。具有羟基、羧基、胺基等可电离基团和不同分子结构的抗生素,存在不同酸解离常数,通过H键作用、π–π相互作用、金属离子络合作用、去质子化作用和阳离子交换等机制被土壤吸附;颗粒细小,质地细腻,具有较大比表面积和孔隙体积的土壤会暴露更多吸附位点,更容易吸附抗生素;土壤存在可变电荷,土壤电荷与抗生素的价态相同会抑制抗生素吸附,反之则促进;有机质通过羟基、羧基等官能团增强抗生素吸附,或与抗生素竞争土壤吸附位点抑制抗生素吸附;Al^(3+)、Fe^(3+)等酸性金属离子,作为抗生素与土壤颗粒联结的桥梁促进抗生素吸附;K^(+)、Na^(+)、Ca^(2+)和Mg^(2+)等碱性金属离子,竞争吸附位点抑制抗生素吸附。此外,土壤中能产生β–内酰胺酶、氨基糖苷类水解酶等胞外酶的微生物可以分解抗生素;植物根系可以分泌有机酸和糖类与抗生素相互作用。未来可利用有机质、离子含量较高的腐殖土研发污染土壤改良剂用于污染土壤原位修复,或利用矿物研发高效低成本的吸附材料;并加强多重复合污染体系与多机制预测模型研究。