抗生素在土壤中的吸附行为研究进展

抗生素是畜禽养殖和水产养殖中常用的一类化学品,其使用量大,体内代谢率低,可通过畜禽粪便的农业施用直接进入土壤环境,在土壤中易残留,富集到一定水平就可能影响生态健康和安全。目前,抗生素污染最令人类担忧的风险是抗性基因和抗性病菌的滋生和传播。抗生素在土壤中的吸附作用是影响其持留、分布、迁移、转化及最终归趋的关键过程。本文选择四环素类、磺胺类、大环内酯类和喹诺酮类4类常用抗生素,论述了pH值、离子强度和金属离子、有机质以及其他土壤理化性质等因素对其吸附的影响,并对抗生素在土壤中的吸附机理进行了初步的探讨。

Zn／Cd污染土壤的化学钝化修复

本文研究了天然凹凸棒石和改性凹凸棒石(凹+Fe、凹+Mn、凹+P)对Zn/Cd模拟污染土壤的修复效果。在土壤中添加改良剂20g/kg土,进行黑麦草盆栽试验。采用植物吸收和化学提取来评价修复效果。植物吸收结果表明凹+P处理效果最好,其原因可能是形成氢氧化物或磷酸盐沉淀;化学提取实验结果表明凹凸棒石可在一定程度上降低弱交换态Zn的含量。

超声辅助萃取气相色谱-质谱法测定松针中的多溴联苯醚

建立了测定松针样品中多溴联苯醚（PBDEs）的分析方法。松针样品经过正己烷．丙酮（体积比为1：1）混合溶液超声萃取、浓硫酸和氧化铝柱净化后，采用气相色谱-负化学电离源质谱（GC—NCI—MS）选择离子监测（SIM）模式检测，内标法定量。结果表明，方法的加标回收率为83．8％～107．5％，三溴-七溴代联苯醚的仪器检出限为0．152～0．770pg，十溴代联苯醚（BDE-209）的检出限为11．1pg；三溴-七溴代联苯醚的方法检出限（湿重）为3～15pg／g，BDE-209的方法检出限（湿重）为222pg／g。方法具有良好的重现性、较高的灵敏度和良好的回收率。实际样品分析表明，松针中BDE-209是主要的同类物，约占8种PBDEs总量的82．3％，低溴代联苯醚以2，2’，4，4’-四溴联苯醚（BDE-47）为主。

防腐剂布罗波尔及其转化产物对发光菌的毒性

基于发光细菌发光性能的测试,研究了化妆品广谱防腐剂布罗波尔(BNP)及其转化产物2-溴-2-硝基乙醇(BNE)、溴硝基甲烷(BNM)、甲醛(FA)、2-溴乙醇(BE)等的毒性,基于化合物理化性质分析,研究了BNP及其转化产物活性方式差异,并采用毒性单位法(TU)、相加指数法(AI)、混合毒性指数法(MTI)及相似性参数法(λ)对其联合毒性进行了评估.结果表明,BNP及其转化产物对发光菌的毒性作用表现为低剂量刺激和高浓度抑制,毒性强弱顺序为BNM(EC50=3.01mg/L)>BNE(EC50=4.21mg/L)>BNP(EC50=19.19mg/L)>FA(EC50=51.44mg/L)>BE(EC50>5000 mg/L).BNP及其转化产物毒性主要与化合物的疏水性及分子中溴原子的氧化性有关,随化合物疏水性和溴原子氧化性的增加而增强.BNP与BNM或BNE的联合毒性为协同作用,5种化合物等浓度混合时联合毒性表现为部分相加作用.BNP某些含硝基转化产物的存在能增加BNP的生态毒性,转化后复合生态风险增加.

精噁唑禾草灵水解的影响因素及降解途径研究

研究了精噁唑禾草灵(FE)在不同乙腈体积分数的缓冲液中,不同温度和pH值条件下的水解动力学。结果表明,FE在不同条件下的水解均符合一级动力学。随着乙腈体积分数降低和温度升高,FE水解速率加快;FE在pH=6.0时水解速率最小,pH值增大或减小,水解速率均变大。建立了温度和pH值与速率常数的回归方程式,该方程能够用于预测FE在缓冲溶液中的水解半减期。气相色谱-质谱分析表明,在pH值为3～7的条件下,FE发生了噁唑基-氧-苯基醚键的断裂,生成了2-(4-羟基苯氧基)丙酸乙酯和6-氯苯并噁唑酮。

酞酸酯类化合物在不同温度下蒸气压的定量预测模型研究

依照经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型的构建和使用导则,采用偏最小二乘(PLS)法进行变量筛选和回归分析,建立了不同温度下酞酸酯类化合物(PAEs)蒸气压的定量预测模型。模型仅包含温度、相对分子质量、氢原子最高净正电荷3个参数。模型的应用域(AD)可由williams图较好地表征。结果表明,温度和相对分子质量是影响PAEs蒸气压的主要因素,且温度越高、相对分子质量越小时,蒸气压越大。内部验证与外部验证结果表明该模型具有良好的稳健性和预测能力。

A_2N系统中低碳污水的反硝化除磷优化及运行稳定性

采用序批式生物移动床(SBMBBR),通过优化反应条件可以取得较高的聚-β-羟基丁酸盐(PHB)富集效率,通过双泥系统的操作,可以实现低碳下的高效反硝化除磷.在进水COD 200 mg/L、pH为中性的生活污水中,并在搅拌速度为80 r/min下,磷的去除率达到83.7%,NO 3--N的去除率达到81.4%,NO 2--N的去除率接近100%,取得较好的反硝化除磷作用.较大的生物量是保证较高效率的反硝化除磷的关键之一.采用双泥系统运行SBMBBR,可以获得稳定的、较高效率的脱氮除磷.在COD为140～170 mg/L,TN为34～42 mg/L低碳氮比的实际废水处理中,磷的去除率达到89.2%,TN的去除率达到84.5%.在处理过程中,排泥中的磷量基本与进水中磷的量一致,未发现磷的其它去除路径.

水中氟喹诺酮类抗生素加替沙星的光降解

氟喹诺酮类抗生素是在水环境中不断被检出的新兴污染物,研究其环境行为和毒理效应具有重要意义.加替沙星是一种代表性氟喹诺酮类抗生素,本研究考察了模拟日光照射下,水中加替沙星的光降解动力学、影响因素与机理.加替沙星的光解遵循准一级反应动力学.纯水中加替沙星发生了直接光解及·OH和1O2参与的自敏化光解,其表观光解量子产率为(5.94±0.95)×10-3.与纯水中相比,加替沙星在淡水、海水中光解较慢,这归因于pH及水中溶解性物质的复合影响.在pH5～11范围内,加替沙星在其等电点附近光解最快.Cl-和Fe(Ⅲ)对其光解动力学没有显著影响(P>0.05),而腐殖酸(HA)和NO3-明显抑制其光解(P<0.1).HA和NO3-可以通过光掩蔽效应减慢加替沙星的光解,或者捕获·OH和1O2,抑制自敏化光解.发光菌(Vibriofischeri)毒性实验表明,加替沙星光降解生成了具有较高风险的中间产物.

正定矩阵因子分解和非负约束因子分析用于大辽河沉积物中多环芳烃源解析的比较研究

正定矩阵因子分解(PMF)和非负约束因子分析(FA-NNC)是用于污染物源解析的两种较为先进的方法.本研究将PMF和FA-NNC成功用于中国大辽河流域沉积物中多环芳烃(PAHs)的来源解析,并比较两个模型得到的来源类型与贡献.两种模型对于多环芳烃来源的判定有一致的结果,分别是燃煤、生物质燃烧、交通和炼焦,PMF得到4个源的贡献率依次是43.3%,24.3%,16.7%,15.7%;与之对应,FA-NNC得到的贡献率为50.4%,21.9%,15.7%,12.0%.PMF和FA-NNC对多环芳烃主要来源的判定结果与比值法、排放清单的结果基本一致,且与辽宁省能源结构相符.

Zn^2＋络合促进土霉素在粘土矿物表面的吸附

土霉素(OTC)和Zn2+作为饲料添加剂大量应用于畜禽养殖中,会通过畜禽粪便施用等方式进入土壤环境.研究了它们在粘土矿物上的吸附行为及其相互影响.结果发现,阳离子交换量大的蒙脱石对OTC的吸附系数(Kd)明显高于高岭石;而电荷属性的不同,导致2种粘土的Kd随pH呈现不同的趋势.Zn2+可对OTC吸附产生影响,在4<pH<5时,Zn2+通过竞争吸附位点减少OTC的吸附;当5<pH<9时,形成的OTC-Zn-粘土矿物键桥促进OTC的吸附.OTC对Zn2+吸附呈降低趋势,酸性条件下,OTC会通过竞争吸附位点减少Zn2+的吸附;中性和碱性条件下,溶液中的OTC与Zn2+发生络合作用,增加Zn2+从粘土表面解离或减少其沉淀生成.通过圆二色光谱(CD)和紫外-可见光谱(UV-Vis)分析,在pH=4时,OTC与Zn2+基本不发生络合;随着pH的升高,Zn2+可能在O11、O12位点或O12、O1位点与OTC发生络合.

厌氧-缺氧下反硝化除磷对低碳污水的处理性能研究

采用厌氧-缺氧条件运行的序批式移动床生物膜反应器,考察了NO3--N进水浓度及其投加方式对低碳废水(COD=200mg/L)反硝化除磷的影响.经驯化后,反硝化聚磷菌(DPB)在总聚磷菌的份额从15.7%增长到71.3%,富集了DPB.NO3--N的浓度对处理有较大影响.在NO3--N为30mg/L(即C/N=6.7:1)时,COD、PO43--P和NO3--N的去除率分别为97.8%、82.0%和81.2%,实现低碳污水的高效处理.NO3--N较低或较高浓度(20mg/L和40mg/L)时,缺氧段吸磷不充分,PHB由厌氧开始时的2.2mg/g左右分别积累至5.1mg/g和3.5mg/g,影响下一周期磷的释放.1次投加、2次投加和连续流加NO3--N,除对缺氧初期的反硝化吸磷速率有影响外,对反硝化除磷的效率影响不明显.

酰胺类农药在白洋淀典型农田土壤上的吸附行为

采用振荡平衡法研究了5种常见的酰胺类农药(除草剂甲草胺、乙草胺、异丙甲草胺、丁草胺和杀菌剂甲霜灵)在白洋淀地区4种典型农田土壤中的吸附特性.酰胺类农药的吸附遵循Freundlich吸附等温式,吸附程度按丁草胺>甲草胺>乙草胺>异丙甲草胺>甲霜灵的次序减小.有机质含量最高的淀区泥李庄农田土壤对农药的吸附能力最强.酰胺类农药的有机碳吸附常数(logKoc)与辛醇-水分配系数(logKow)显著相关,表明分配作用在农药的吸附中起着重要的作用.吸附自由能的变化为-8.24^-20.40kJ·mol-1,表明这5种酰胺类农药在白洋淀农田土上的吸附机理主要是物理吸附.