四环素类兽药抗生素在西北黄土上的吸附特征及淋溶降解行为研究
发布时间：2021-03-18 19:12
四环素类抗生素（Tetracyclines,简称:TCs）在黄土中的环境行为与黄土的性质,如粒径、有机质含量、黏土含量、酸碱度等密切相关。研究TCs在西北地区不同类型黄土上的环境行为,对于了解该类抗生素在西北黄土地区的环境归趋,区域土壤抗生素污染控制、修复及保障区域生态环境安全提供科学依据具有重要意义。四环素在我国应用广泛且环境中检出率较高,因此,本研究选取四环素（Tetracycline,简称:TC）为目标污染物,西北地区灰钙土、黄绵土、灰褐土及塿土等典型西北黄土作为试验土样,利用粒径分析、有机质测定和红外光谱等方法对黄土进行表征分析,采用批量平衡法研究了TC在西北地区黄土的吸附/解吸动力学、吸附热力学及不同影响因素（粒径、pH、离子强度、温度和初始浓度）对TC吸附的影响;采用柱淋溶法,研究了TC在西北黄土上的迁移能力及不同影响因素（土壤类型、离子强度、pH、土层和初始浓度）对TC在土柱中迁移的影响;通过控制试验条件（灭菌/不灭菌）研究TC在不同类型黄土中的静态降解和动态降解情况,揭示西北地区典型黄土中TCs的环境行为,以期为治理修复西北黄土提供一定的理论指导。研究结果如下所示:（1...
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TC的分子结构(pKa1=3.3，pKa2=7.7，pKa3=9.7)和TC的形态随pH的变化图[44]
(2) 四环素类兽药抗生素在西北地区不同类型黄土上的淋溶过程通过实验室模拟不同环境条件，采用柱淋溶法研究 TCs 在西北黄土上的迁移能力及不同影响因素 (黄土类型、离子强度、pH、土层和初始浓度) 对其迁移的影响；(3) 四环素类兽药抗生素在西北黄土中的降解以 TCs 为目标污染物，通过控制实验条件 (灭菌/不灭菌) 研究其在黄土上的静态降解和动态降解。1.5.3 技术路线本研究的技术路线图如图 1.3 所示。
四环素类兽药抗生素在西北黄土上的吸附特征及淋溶降解行为研究-22-图2.1不同西北黄土的FTIR谱图Figure2.1FTIRspectraofdifferentNorthwesternloesssoil2.3.2四环素在黄土上的吸附动力学图2.2为TC在不同类型黄土上的吸附动力学曲线图，TC浓度分别为5、10和15mg/L，由图2.2可知，灰钙土、黄绵土、灰褐土和塿土对TC的吸附平衡时间分别为1、1.5、2和0.8h左右。不同浓度的TC在不同类型黄土上的吸附是以快速吸附为主导，而快速吸附过程主要由化学反应及表面扩散速率所控制。另外，快速吸附所需的吸附活化能较低，可在较短时间内达到局部平衡[111-112]。且其表现出较快的吸附速率主要归因于土壤中有机和无机组份暴露在外的表面的官能团；而慢吸附吸附缓慢，主要是由于TCs向土壤中无机矿物颗粒和腐殖质的微孔中迁移及散，所需的吸附活化能较大。而慢速单元表现出较慢吸附速率则可能归因于无机组份和有机组份内部的空隙或间隙对TC的吸附所致。另外，由表2.2可知，TC在不同类型西北黄土上的吸附效率由最初的57~80%提升到7h后的98.2~99.6%，说明随着吸附时间的延长，TC在黄土上的吸附量达到平衡时间后基本达到最大。Sithole和Guy[113-114]根据他们研究中使用的每种形式的粘土的相互作用，提出了三种机理：由于粘土表面和TC的质子化胺基团之间的离子交换，TC和粘土之间的相互作用；粘土和TC上的二价阳离子之间的络合；以及TC与粘土边缘上暴露的Al3+之间存在相互作用的机理。在环境中，尤其是在受到动物粪便土地施用影响的土壤中，经常发现诸如TCs的兽用抗生素。研究表明，TCs通过与土壤有机质，粘土矿物和金属氧化物的相互作用而强烈吸附在土壤上[115]。对比图2.2可知，同浓度TC在黄土上的吸附量分别为：灰褐土＞塿土＞灰钙土＞黄绵土，通过对黄土的理化分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型磺胺类抗生素在稻田土中的纵向迁移[J]. 汪仙仙,张洪昌,沈根祥,胡双庆,张玉,顾海蓉,袁哲军. 环境化学. 2018(08)
[2]生物炭对紫色土中氟喹诺酮吸附-解吸的影响[J]. 轩盼盼,唐翔宇,鲜青松,刘琛,杨飞,黄月华. 中国环境科学. 2017(06)
[3]芦苇秸秆生物炭对水中菲和1,1-二氯乙烯的吸附特性[J]. 吴晴雯,孟梁,张志豪,罗启仕,杨洁. 环境科学. 2016(02)
[4]酸化过程对海洋沉积物中有机碳同位素分析的影响[J]. 彭亚君,王玉珏,刘东艳,唐丹玲. 海洋学报. 2015(12)
[5]Adsorption behavior of antibiotic in soil environment:a critical review[J]. Shiliang WANG,Hui WANG. Frontiers of Environmental Science & Engineering. 2015(04)
[6]小麦秸秆生物炭对高氯代苯的吸附过程与机制研究[J]. 李洋,宋洋,王芳,卞永荣,蒋新. 土壤学报. 2015(05)
[7]抗生素在地下环境中的淋溶迁移能力分析[J]. 吕颖,张玉玲,党江艳,王志忠,由民. 环境科学与技术. 2013(06)
[8]Effect of Fe/Al Hydroxides on Desorption of K+ and NH4+ from Two Soils and Kaolinite[J]. WANG Yan-Ping,XU Ren-Kou,LI Jiu-Yu. Pedosphere. 2013(01)
[9]四环素类抗生素降解途径及其主要降解产物研究进展[J]. 李伟明,鲍艳宇,周启星. 应用生态学报. 2012(08)
[10]3种四环素类抗生素在石油污染土壤上的吸附解吸[J]. 鲍艳宇,周启星,鲍艳姣,刘雨霞,李伟明,谢秀杰. 中国环境科学. 2012(07)
博士论文
[1]典型氟喹诺酮类抗生素在高岭土上吸附特征的实验研究[D]. 李艳丹.中国地质大学(北京) 2017
[2]兽用四环素类抗生素在循环农业中的迁移累积及阻断技术研究[D]. 贺德春.湖南农业大学 2011
[3]四环素类抗生素在土壤中的环境行为及生态毒性研究[D]. 鲍艳宇.南开大学 2008
硕士论文
[1]四环素类抗生素在土壤中的迁移转化模拟研究[D]. 刘玉芳.暨南大学 2012
[2]3种氟喹诺酮类抗生素在猪粪中的残留与降解[D]. 季秋洁.安徽农业大学 2012
[3]滇池沉积物及热解沉积物颗粒对磺胺甲恶唑的吸附、解吸[D]. 黄苹.昆明理工大学 2012
[4]磺胺抗生素在湖泊沉积物中的吸附和降解行为研究[D]. 钟振兴.西南大学 2012
[5]金霉素、磺胺嘧啶在土壤中的降解特征及其对土壤微生物的影响[D]. 唐非凡.浙江大学 2012
本文编号：3088791
【文章来源】：兰州交通大学甘肃省
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
TC的分子结构(pKa1=3.3，pKa2=7.7，pKa3=9.7)和TC的形态随pH的变化图[44]
(2) 四环素类兽药抗生素在西北地区不同类型黄土上的淋溶过程通过实验室模拟不同环境条件，采用柱淋溶法研究 TCs 在西北黄土上的迁移能力及不同影响因素 (黄土类型、离子强度、pH、土层和初始浓度) 对其迁移的影响；(3) 四环素类兽药抗生素在西北黄土中的降解以 TCs 为目标污染物，通过控制实验条件 (灭菌/不灭菌) 研究其在黄土上的静态降解和动态降解。1.5.3 技术路线本研究的技术路线图如图 1.3 所示。
四环素类兽药抗生素在西北黄土上的吸附特征及淋溶降解行为研究-22-图2.1不同西北黄土的FTIR谱图Figure2.1FTIRspectraofdifferentNorthwesternloesssoil2.3.2四环素在黄土上的吸附动力学图2.2为TC在不同类型黄土上的吸附动力学曲线图，TC浓度分别为5、10和15mg/L，由图2.2可知，灰钙土、黄绵土、灰褐土和塿土对TC的吸附平衡时间分别为1、1.5、2和0.8h左右。不同浓度的TC在不同类型黄土上的吸附是以快速吸附为主导，而快速吸附过程主要由化学反应及表面扩散速率所控制。另外，快速吸附所需的吸附活化能较低，可在较短时间内达到局部平衡[111-112]。且其表现出较快的吸附速率主要归因于土壤中有机和无机组份暴露在外的表面的官能团；而慢吸附吸附缓慢，主要是由于TCs向土壤中无机矿物颗粒和腐殖质的微孔中迁移及散，所需的吸附活化能较大。而慢速单元表现出较慢吸附速率则可能归因于无机组份和有机组份内部的空隙或间隙对TC的吸附所致。另外，由表2.2可知，TC在不同类型西北黄土上的吸附效率由最初的57~80%提升到7h后的98.2~99.6%，说明随着吸附时间的延长，TC在黄土上的吸附量达到平衡时间后基本达到最大。Sithole和Guy[113-114]根据他们研究中使用的每种形式的粘土的相互作用，提出了三种机理：由于粘土表面和TC的质子化胺基团之间的离子交换，TC和粘土之间的相互作用；粘土和TC上的二价阳离子之间的络合；以及TC与粘土边缘上暴露的Al3+之间存在相互作用的机理。在环境中，尤其是在受到动物粪便土地施用影响的土壤中，经常发现诸如TCs的兽用抗生素。研究表明，TCs通过与土壤有机质，粘土矿物和金属氧化物的相互作用而强烈吸附在土壤上[115]。对比图2.2可知，同浓度TC在黄土上的吸附量分别为：灰褐土＞塿土＞灰钙土＞黄绵土，通过对黄土的理化分析
【参考文献】：
期刊论文
[1]典型磺胺类抗生素在稻田土中的纵向迁移[J]. 汪仙仙,张洪昌,沈根祥,胡双庆,张玉,顾海蓉,袁哲军. 环境化学. 2018(08)
[2]生物炭对紫色土中氟喹诺酮吸附-解吸的影响[J]. 轩盼盼,唐翔宇,鲜青松,刘琛,杨飞,黄月华. 中国环境科学. 2017(06)
[3]芦苇秸秆生物炭对水中菲和1,1-二氯乙烯的吸附特性[J]. 吴晴雯,孟梁,张志豪,罗启仕,杨洁. 环境科学. 2016(02)
[4]酸化过程对海洋沉积物中有机碳同位素分析的影响[J]. 彭亚君,王玉珏,刘东艳,唐丹玲. 海洋学报. 2015(12)
[5]Adsorption behavior of antibiotic in soil environment:a critical review[J]. Shiliang WANG,Hui WANG. Frontiers of Environmental Science & Engineering. 2015(04)
[6]小麦秸秆生物炭对高氯代苯的吸附过程与机制研究[J]. 李洋,宋洋,王芳,卞永荣,蒋新. 土壤学报. 2015(05)
[7]抗生素在地下环境中的淋溶迁移能力分析[J]. 吕颖,张玉玲,党江艳,王志忠,由民. 环境科学与技术. 2013(06)
[8]Effect of Fe/Al Hydroxides on Desorption of K+ and NH4+ from Two Soils and Kaolinite[J]. WANG Yan-Ping,XU Ren-Kou,LI Jiu-Yu. Pedosphere. 2013(01)
[9]四环素类抗生素降解途径及其主要降解产物研究进展[J]. 李伟明,鲍艳宇,周启星. 应用生态学报. 2012(08)
[10]3种四环素类抗生素在石油污染土壤上的吸附解吸[J]. 鲍艳宇,周启星,鲍艳姣,刘雨霞,李伟明,谢秀杰. 中国环境科学. 2012(07)
博士论文
[1]典型氟喹诺酮类抗生素在高岭土上吸附特征的实验研究[D]. 李艳丹.中国地质大学(北京) 2017
[2]兽用四环素类抗生素在循环农业中的迁移累积及阻断技术研究[D]. 贺德春.湖南农业大学 2011
[3]四环素类抗生素在土壤中的环境行为及生态毒性研究[D]. 鲍艳宇.南开大学 2008
硕士论文
[1]四环素类抗生素在土壤中的迁移转化模拟研究[D]. 刘玉芳.暨南大学 2012
[2]3种氟喹诺酮类抗生素在猪粪中的残留与降解[D]. 季秋洁.安徽农业大学 2012
[3]滇池沉积物及热解沉积物颗粒对磺胺甲恶唑的吸附、解吸[D]. 黄苹.昆明理工大学 2012
[4]磺胺抗生素在湖泊沉积物中的吸附和降解行为研究[D]. 钟振兴.西南大学 2012
[5]金霉素、磺胺嘧啶在土壤中的降解特征及其对土壤微生物的影响[D]. 唐非凡.浙江大学 2012
本文编号：3088791
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