模拟太阳光照下高盐水中土霉素的光解研究

发布时间：2017-09-04 11:26

  本文关键词：模拟太阳光照下高盐水中土霉素的光解研究

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【摘要】：抗生素作为一类新型污染物正日益受到人们的广泛关注。虽然其在环境中的半衰期不长,但是由于个人医疗和畜牧业大量而频繁地使用,仍会导致形成假性持续性现象。土霉素(Oxytetracycline,OTC)作为一种广谱型抗细菌性药物,因其杀菌和抑菌作用而被广泛用于水产养殖业和畜牧养殖业中,土霉素的生物利用性较低,高达30%—90%的土霉素会以母体或者代谢物的形式随粪便和尿液排入环境中。土霉素在环境中不断积累,会产生耐土霉素细菌,影响微生物生态系统平衡,从而间接地危害人类安全。本论文选取土霉素这一海岸带养殖常用抗生素作为研究对象,采用纯水和高盐水两个体系,分别研究了(1)水体pH和主要溶解性物质对土霉素光解动力学的影响;(2)直接光解和活性氧物种(ROS,如HO?、1O2和O2?-)引起的间接光解对土霉素光降解的贡献;(3)光解过程中产物的生成情况及可能的降解路径。除此之外,结合土霉素在实际海水环境中的光降解效应,探索了其在模拟太阳光作用下水溶液中的光化学行为,以期为深入理解土霉素在自然水环境中的光化学转化及其潜在环境风险评价提供基础数据。取得的主要成果如下:(1)土霉素在光照条件下可以发生光化学降解。反应动力学研究表明,土霉素在纯水溶液和高盐水溶液中的光化学降解符合准一级动力学方程。初始浓度、水体pH、溶解氧浓度和主要的溶解性物质(Cl-、NO3-、HCO3-、Fe3+和富里酸)对土霉素的光化学降解均具有不同程度的影响,且在两种体系中的作用有所差异。(2)在模拟太阳光作用下(λ290 nm),海水环境具有比纯水环境和高盐水环境更快的降解率,且在降解过程中出现了明显的诱导期和一系列颜色变化,有粉色的物质生成。在添加了不同浓度Ca2+和Mg2+的纯水体系同样观察到了诱导期和颜色变化。总体来说,添加Ca2+对降解具有促进作用,Mg2+则表现出抑制作用。荧光光谱的测定结果认为在含两种金属离子的反应液中有金属-土霉素络合物形成,此络合物对诱导期的形成具有重要作用。(3)N2/O2实验和自由基捕获实验证明模拟太阳光下纯水体系和高盐水体系中土霉素的光降解是直接光解和活性氧物种(HO?、O2?-和1O2)导致的间接光解综合作用的结果。结合超高效液相—三重四级杆质谱联用仪测定以及前人研究结果分析了土霉素7种光解产物(m/z 433、447、461a、475a、475b、477a和477b)的结构以及4条可能的降解途径,分别为母体基础上的烯醇-酮异构、直接光解、羟基化及甲基氧化。
【关键词】：土霉素 模拟太阳光 高盐水 光解产物 光解机理
【学位授予单位】：中国科学院烟台海岸带研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：X131.2
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-28
• 1.1 水环境光化学10-15
• 1.1.1 水环境光化学反应概述10-12
• 1.1.2 水环境中光化学反应类型12-13
• 1.1.3 水环境光化学基本原理13-15
• 1.2 抗生素的光化学降解研究15-18
• 1.2.1 抗生素的来源15-16
• 1.2.2 抗生素的环境水平16-17
• 1.2.3 抗生素在水环境中的迁移转化17-18
• 1.3 四环素类抗生素的光化学降解研究18-25
• 1.3.1 四环素类抗生素简介18-20
• 1.3.2 水环境因子对四环素类抗生素光化学降解的影响20-22
• 1.3.3 四环素类抗生素光降解路径研究22-25
• 1.4 选题思路与研究内容25-27
• 1.4.1 选题思路25-26
• 1.4.2 研究内容26-27
• 1.5 本课题创新点27-28
• 2 纯水中土霉素的光化学降解研究28-36
• 2.1 引言28
• 2.2 实验部分28-30
• 2.2.1 实验药品28
• 2.2.2 实验仪器设备28
• 2.2.3 实验步骤28-29
• 2.2.4 分析方法29-30
• 2.3 结果与讨论30-35
• 2.3.1 模拟太阳光照下土霉素光化学降解可行性30
• 2.3.2 初始浓度对土霉素反应动力学的影响30-32
• 2.3.3 pH对土霉素反应动力学的影响32-33
• 2.3.4 溶解性物质对土霉素反应动力学的影响33-34
• 2.3.5 溶解氧及活性氧物种对土霉素反应动力学的影响34-35
• 2.4 结论35-36
• 3 高盐水中土霉素的光化学降解研究36-44
• 3.1 引言36
• 3.2 实验部分36
• 3.2.1 实验药品36
• 3.2.2 实验仪器设备36
• 3.2.3 实验步骤36
• 3.2.4 分析方法36
• 3.3 结果与讨论36-42
• 3.3.1 氯离子浓度对土霉素反应动力学的影响36-37
• 3.3.2 初始pH对高盐水中土霉素反应动力学的影响37-38
• 3.3.3 溶解性物质对高盐水溶液中土霉素反应动力学的影响38-40
• 3.3.4 溶解氧对高盐水体中土霉素反应动力学的影响40-42
• 3.4 结论42-44
• 4 实际海水中土霉素的光化学降解研究44-54
• 4.1 引言44
• 4.2 实验部分44-45
• 4.2.1 实验药品44
• 4.2.2 实验仪器设备44
• 4.2.3 实验步骤44-45
• 4.2.4 分析方法45
• 4.3 结果与讨论45-53
• 4.3.1 水样理化性质及土霉素背景值45-46
• 4.3.2 实际海水光降解动力学46-49
• 4.3.3 Ca2+和Mg2+对诱导期的影响49-53
• 4.4 结论53-54
• 5 土霉素的光化学降解产物及机理54-68
• 5.1 引言54
• 5.2 实验部分54-55
• 5.2.1 实验药品54
• 5.2.2 实验仪器设备54
• 5.2.3 实验步骤54-55
• 5.2.4 分析方法55
• 5.3 结果与讨论55-66
• 5.3.1 土霉素降解过程中总有机碳的变化55-56
• 5.3.2 土霉素光降解产物56-63
• 5.3.3 pH = 8.0 时土霉素的光反应路径63-64
• 5.3.4 pH = 8.0 时土霉素的光反应机理64-66
• 5.4 结论66-68
• 6 结论与展望68-70
• 6.1 结论68-69
• 6.2 今后工作展望69-70
• 参考文献70-80
• 附录 实验试剂与仪器设备详细信息80-82
• 作者简历82
• 攻读硕士期间发表文章82
• 参与的科研项目及获奖情况82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 葛林科;任红蕾;鲁建江;高会;张蓬;那广水;;我国环境中新兴污染物抗生素及其抗性基因的分布特征[J];环境化学;2015年05期

2 沈怡雯;黄智婷;谢冰;;抗生素及其抗性基因在环境中的污染、降解和去除研究进展[J];应用与环境生物学报;2015年02期

3 李圆杏;黄宏;刘臻;;模拟日光照射下三种抗生素的光降解行为[J];环境化学;2013年08期

4 张楠;刘国光;刘海津;汪英灵;李通;;双氯芬酸在水环境中光降解的初步研究[J];环境化学;2013年01期

5 ;Photolysis of chlortetracycline in aqueous solution:Kinetics,toxicity and products[J];Journal of Environmental Sciences;2012年02期

6 陈桂秀;吴银宝;;兽药土霉素的环境行为研究进展[J];动物医学进展;2011年05期

7 王伟颖;欧晓霞;刘宝金;李世昌;;水体中活性氧物种的种类与光化学来源[J];当代生态农业;2010年Z2期

8 何鑫;杜洁;齐璐;梁磊;殷博;;抗真菌类抗生素的研究进展[J];安徽农业科学;2010年30期

9 董璐玺;谢秀杰;周启星;黄盼盼;;新型环境污染物抗生素的分子生态毒理研究进展[J];生态学杂志;2010年10期

10 徐维海;张干;邹世春;颜文;杨琛;;模拟水流环境中抗生素的行为特征与归宿[J];环境科学研究;2009年10期

中国硕士学位论文全文数据库 前3条

1 何占伟;环丙沙星在水溶液中的光化学降解研究[D];河南师范大学;2011年

2 黄丽萍;水中典型抗生素的光化学降解研究[D];东华大学;2011年

3 刘子儒;表层土壤中部分多环芳烃的光化学降解研究[D];大连理工大学;2009年

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本文编号：791262