水稻秸秆生物炭对磺胺类抗生素的吸附研究

研究了3种热解温度分别为300℃(S300)、450℃(S450)、600℃(S600)的水稻秸秆生物炭对两种磺胺类抗生素的吸附性能及机制,同时考察了溶液p H值及离子强度对吸附的影响。结果表明,生物炭对磺胺二甲基嘧啶(SM_2)和磺胺甲恶唑(SMX)的吸附均符合准二级动力学方程;等温吸附曲线用Langmuir方程拟合优于Freundlich方程,3种生物炭的最大吸附量随热解温度的升高而升高,且对SM_2的吸附能力优于SMX,600℃热解的秸秆炭对SM_2和SMX的最大吸附量分别可达到2 857.1 mg/kg和1 724.1 mg/kg。溶液p H显著影响吸附,SM2和SMX的吸附以中性形态为主,p H在3~11的范围内,SM_2和SMX的最佳p H分别为5和3。生物炭对2种抗生素的吸附能力随离子强度的升高而轻微下降。红外光谱分析表明,氢键结合、π-π共轭是秸秆生物炭吸附2种磺胺抗生素的主要机理。     

除草剂甲基磺草酮在土壤中的吸附及淋溶特性

分别利用振荡平衡法和柱淋溶法研究了甲基磺草酮在不同土壤中的吸附和淋溶特性及其影响因素.结果表明,甲基磺草酮在5 种供试土壤上的吸附特性能较好地用线性吸附等温线拟合,吸附常数Kd 为0.77~4.43L/kg,很难被土壤吸附.影响吸附的因素主要是土壤pH 值,其次是有机质含量.土壤pH 值增高,离子态的甲基磺草酮量增加,吸附减弱;甲基磺草酮在土壤中具有较强的淋溶性,影响其淋溶性能的主要因素是土壤pH 值,pH 值越高,淋溶性能越强.     

氟啶胺在土壤中的吸附解吸与淋溶特性

采用批量平衡法研究了氟啶胺在南京黄棕壤、江西红壤、东北黑土中的吸附解吸特性.结果表明,25℃下,氟啶胺在3种供试土壤中的等温吸附-解吸曲线能较好地符合Freundlich模型,其吸附常数分别为南京黄棕壤119.34,江西红壤202.23,东北黑土311.88,与土壤有机质含量、阳离子代换量和粘粒含量有良好的相关性,相关系数分别为0.9973,0.9690,0.8586.土壤对氟啶胺的吸附自由能变化均小于40kJ/mol,属于物理吸附.氟啶胺在3种土壤中均难淋溶.     

有机肥源磺胺类抗生素在土壤中的降解规律及影响因素分析

运用室内模拟降解法,研究了有机肥源磺胺类抗生素(磺胺嘧啶、磺胺甲嘧啶、磺胺二甲嘧啶、磺胺二甲氧嘧啶和磺胺甲恶唑)在光照或避光条件下、不同类型土壤中的降解能力.结果表明,5种磺胺类药物在土壤-粪便混合基质中的降解规律均呈\"L\"型;不同磺胺在土壤中的降解性与药物自身性质相关,江西红壤中降解半衰期长短顺序为:磺胺甲恶唑>磺胺二甲嘧啶>磺胺嘧啶>磺胺甲嘧啶>磺胺二甲氧嘧啶;土壤中有机质含量越高,磺胺类药物在土壤中降解性越强,其降解速率大小为:东北黑土≈太湖水稻土>江西红壤;磺胺类药物在土壤-粪便混合基质中的降解速率显著大于单一土壤,粪便的加入对磺胺类抗生素的降解性有较大促进作用,光照作用则相对影响较小.     

典型磺胺类抗生素在土柱中的淋溶规律研究

通过室内土柱淋溶试验,对2种磺胺类抗生素——磺胺嘧啶和磺胺甲基异噁唑在土壤中的淋溶行为,及其受到淋溶流速、淋溶浓度和不同剖面土壤理化性质的影响进行了研究.结果表明,随着剖面土层深度增加磺胺类抗生素的淋出速率变快且在土柱中的残留量减少,磺胺甲基异噁唑在0~20 cm土层土柱中的残留含量是其在40~60 cm土层土柱中的2倍.淋溶流速越快,淋出液中磺胺类抗生素浓度越大且在土柱中的残留含量越低.用浓度为500μg·L-1淋溶液以2 mL·min-1的速度淋溶时,淋出液中磺胺类抗生素的浓度接近500μg·L-1,而以1 mL·min-1和1.5 mL·min-1速度淋溶时,其浓度仅为100~200μg·L-1.随淋溶液浓度升高,磺胺类抗生素淋溶性增强,其在土柱中的残留含量也明显增高.用浓度为250μg·L-1和125μg·L-1淋溶液以2 mL·min-1进行淋溶时,磺胺甲基异噁唑在淋出液中仅有少量检出,而用浓度为500μg·L-1淋溶液淋洗时,其在淋出液中的浓度接近500μg·L-1,其在土柱中的残留含量是低浓度淋溶液淋溶时的2~3倍.本研究结论可为管理含磺胺类抗生素的水源灌溉方式提供理论依据.     

磁性纳米复合材料CoFeM48对水中磺胺类抗生素的吸附去除研究

通过自组装技术在CoFe2O4表面包裹分子筛MCM-48,合成了一种新型的\"核/壳\"结构磁性纳米复合材料CoFeM48.采用X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、BET比表面积仪、振荡样品磁强计(VSM)等分别对CoFeM48的晶型、形貌、比表面积及磁性能等进行了系统表征分析.该复合材料对水中5种常见磺胺类抗生素表现出了良好的吸附性能,15℃时的平衡吸附量在68.9 μg·g-1(磺胺二甲嘧啶)至99.6 μg·g-1(磺胺甲二唑)之间.吸附过程符合准二级动力学模型,吸附等温线能用Freundlich模型拟合.热力学计算结果表明CoFeM48对磺胺类抗生素的吸附是以物理吸附为主的自发放热过程.红外结果表明氢键是CoFeM48表面官能团和磺胺之间的一个主要作用力.此外,分子筛外壳有序的二氧化硅结构和磺胺之间的π-π电子共轭作用也可能促进两者之间的吸附.     

杨木生物炭对水溶液中3种磺胺类抗生素的混合吸附

利用杨树木屑在限氧条件下,制备出3种不同热解温度下的生物炭,以探究其对水溶液混合磺胺类药物（SAs）的吸附机制。结果表明：350 ℃烧制的生物炭（BC350）孔径以大孔为主,而500 ℃（BC500）与650℃（BC650）以介孔为主;生物炭表面芳香性随着热解温度提高而增强。伪二级模型较适合描述生物炭吸附SAs的动力学过程;Freundlich等温模型对杨木生物炭拟合度较好;杨木生物炭具有较大的SAs吸附容量,BC650的SAs吸附容量为秸秆类生物炭的2.6~104倍。吸附热力学计算表明,杨木生物炭对磺胺吸附兼有物理吸附与化学吸附,以化学吸附为主。根据不同pH值条件下3种SAs的分子形态,得出3种SAs的竞争吸附能力依次为SPD>SMZ>SDZ。     

灭幼脲Ⅲ号在土壤中的吸附与淋溶

用批量平衡法研究了昆虫生长调节剂灭幼脲Ⅲ号在四种不同类型土壤中的吸附行为,测定其吸附常数,给出吸附等温线;并研究了它在上述四种土壤中的淋溶行为.结果表明,Freun-dlich经验公式能较好地描述灭幼脲Ⅲ号在土壤中的吸附状况.试验表明,该农药在土壤中的迁移能力较差。     

灭幼脲Ⅲ号在土壤中的吸附与淋溶

用批量平衡法研究了昆虫生长调节剂灭幼脲Ⅲ号在四种不同类型土壤中的吸附行为,测定其吸附常数,给出吸附等温线;并研究了它在上述四种土壤中的淋溶行为.结果表明,Freun-dlich经验公式能较好地描述灭幼脲Ⅲ号在土壤中的吸附状况.试验表明,该农药在土壤中的迁移能力较差。     

粪肥施用对抗生素在土壤上吸附的影响

磺胺类抗生素和氟苯尼考(FFC)是浙江省普遍使用的抗生素,在土壤上吸附弱而易于迁移,存在较高的环境风险.近年来,粪源抗生素对农田土壤潜在风险的研究多是在实验室条件下添加粪肥的方式进行,无法评估自然施肥状态下抗生素的污染风险.因此以浙江省长期施用不同肥料(鸡粪、猪粪和化肥)的5种旱地农田土壤[临安(LA)、嘉善(JS)、龙游(LY)、开化(KH)和金华(JH)]为对象,选用4种常用的抗生素[磺胺嘧啶(SD)、磺胺二甲基嘧啶(SMT)、磺胺甲基异噁唑(SMZ)和FFC],进行批量平衡实验,探究土壤不同类型和粪肥类型对抗生素在土壤中吸附的影响.结果表明,4种抗生素在实验土壤中的吸附都较弱,吸附次序为：SMT(1.44～13.23 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·kg^-1)>SMZ(0.73～6.05 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·kg^-1)>SD(0.16～5.57 mg⁽1-(1/n))·L^1/n·...     

水产养殖尾水中抗生素抗性基因的去除及磺胺类耐药细菌研究

水产养殖环境中抗生素的大量使用促进了抗生素耐药细菌（antibiotic resistant bacteria,ARB）和抗生素抗性基因（antibiotic resistance genes,ARGs）的出现及传播.利用荧光定量PCR分析了浙江省某水产养殖尾水集中处理系统中8种ARGs的分布特征.结果表明,出水中ARGs的绝对丰度降低了0.91个数量级.磺胺类抗性基因（sul1、sul2）在所检测的抗性基因中占主导地位,且绝对丰度在出水中依然维持较高水平(4.94×10⁹、1.79×10⁹copies·L^-1).16S r RNA基因高通量测序结果显示变形菌门、蓝藻门、拟杆菌门、厚壁菌门和放线菌门是优势菌门,变形菌门和绿弯菌门与sul1、sul2和sul3呈显著相关.筛选出一株对磺胺类抗生素具有耐药性的弗氏柠檬酸杆菌,该菌株为条件致病菌,全基因组测序结果显示该菌株共携带了17个ARGs,其中sul1、sul2、tet A、bla_TEM-1等ARGs均位于1个Inc FIB质粒上,质粒图谱揭示了磺胺...     

3种常规消毒方法对磺胺类抗性基因削减效果的比较

近年来,抗生素抗性基因(antibiotic resistance genes,ARGs)对人类和环境的潜在风险引起了广泛关注.本研究从1家城市污水处理厂二级出水中分离出两株磺胺类抗性细菌,控制浓度投加到灭菌后的出水中,分别进行氯消毒、紫外消毒、臭氧消毒处理,采用菌落计数法、q PCR法对消毒后目标细菌及磺胺类抗性基因(sulⅠ、sulⅡ)进行分析比较.同时采用\"消毒+DNase I酶\"实验研究磺胺类抗性基因在各消毒过程中的行为特征.结果表明,3种消毒均有效削减细菌浓度,但对抗性基因削减程度不高.结合\"消毒+DNase I酶\"实验分析,氯消毒削减磺胺类抗性基因与微生物量的降低有关;紫外消毒能直接破坏抗性基因;而臭氧消毒在大量削减细菌量的同时,抗性基因进入到胞外环境中,其潜在环境风险不容忽视.     

我国不同利用方式土壤的磺胺类和大环内酯类抗生素抗性基因积累

为揭示农用土壤中抗生素抗性基因（ARGs）和可移动元件的积累和分布特征,应用普通PCR和荧光定量PCR技术对我国具有代表性的14个地区的不同利用方式和种植年限土壤进行磺胺类（sul1、sul2）、大环素内酯类（ermB、mefA）的ARGs和整合子（intl1）的定性和定量分析.结果表明,在不同利用方式土壤中sul1、sul2和intl1的检出率均为100%,在设施菜田土壤中ermB和mefA的检出率也为100%,而在露地菜田和粮田土壤中ermB的检出率为94%,mefA的检出率分别为92%、90%.磺胺类和大环内酯类ARGs的绝对丰度在黑龙江地区种植15 a的设施土壤中最高,intl1的绝对丰度在内蒙古地区种植15 a的设施土壤中最高.各地区种植3、7和15 a设施菜田土壤中sul1、sul2、ermB、mefA和intl1的绝对丰度显著高于相同年限下的露地菜田和粮田土壤,设施菜田7 a和15 a土壤中ARGs和intl1的绝对丰度显著高于3 a土壤.除露地菜田土壤sul1和sul2外,露地菜田和粮田土壤中的ARGs和intl1与土壤种植年限无显著相关性,而设施菜田土壤中ARGs和intl1的绝对丰度与种植年限呈显著正相关.相关性分析表明,磺胺类和大环内酯类ARGs的丰度与intl1的丰度呈显著正相关.研究可为农业安全生产提供参考,也进一步为食品安全提供有力支撑.     

磺胺类抗生素在辽西河流沉积物中吸附行为研究

为了研究磺胺抗生素在辽西流域沉积物中的吸附行为特性。实验采用OECD Guideline批量平衡法,研究了磺胺甲恶唑在辽西流域沉积物中吸附动力学特性和热力学特性。动力学研究结果表明磺胺甲恶唑在沉积物中吸附动力学过程以容积扩散为主,并且是一个先快速后缓慢的非均相扩散过程。热力学研究表明磺胺甲恶唑在沉积物中的吸附,是一个自发进行的吸热过程,升高温度能够增加磺胺甲恶唑在沉积物中的吸附能力(Kd)。因此,磺胺甲恶唑容易在辽西河流沉积物中吸附残留,应当重视其在水-底泥环境体系中潜在的环境风险。     

铝锆改性生物炭对水体低浓度氟的吸附特性

针对低浓度含氟水难处理,氟超标排放造成水污染等问题,制备了铝锆改性生物炭(AZBC),研究其对水体低浓度氟离子(F^-)的吸附特性及吸附机制.结果表明,AZBC是具有均匀孔隙结构的介孔生物炭,能够快速吸附水体F^-,可在20 min内达到吸附平衡.当初始ρ(F^-)为10mg·L^-1,AZBC投加量为30 g·L^-1时,F^-去除率为90.7%,出水浓度低于1mg·L^-1.AZBC的pH_pzc为8.9,推荐pH使用范围为3.2～8.9.其吸附动力学符合拟二级动力学,吸附过程符合Langmuir模型,在25、 35和45℃下的最大吸附量分别为8.91、 11.40和13.76mg·g^-1.可用1mol·L^-1 NaOH脱附F^-,5次循环使用后,AZBC的吸附量下降约15.9%. AZBC的吸附机制为静电吸附和离子交换共同作用.以某工业园区污水厂污水为实验对象...     

人粪便好氧堆肥过程中典型抗生素的消减特性

以人粪便和锯末为试验材料,进行3种不同温度(55℃、35℃和无温控)控制条件下的好氧堆肥试验,对比温度对堆肥过程中4种人们大量应用的抗生素(四环素、金霉素、磺胺嘧啶和环丙沙星)消减特性的影响.同时分别对抗生素在水环境、锯末载体和人粪便加锯末堆肥中的降解进行针对性试验,分析人粪便好氧堆肥中影响抗生素降解的主要因素或作用,并对其贡献进行了评价.结果表明,4种抗生素在高温堆肥中的去除效果最好,其去除率都在90%以上.相比磺胺嘧啶和环丙沙星,金霉素和四环素的降解对堆肥温度依赖更强.四环素和金霉素在堆肥中的去除主要为水解作用导致的去除,而磺胺嘧啶和环丙沙星的去除则主要归因于锯末有机质对其吸附的影响.与其它3种抗生素不同,微生物作用对堆肥中环丙沙星降解的影响是重要的,贡献率接近20%.     

聚丙烯酰胺对磷素在土壤中吸附-解析与迁移的影响

通过等温吸附-解析试验和土柱淋溶试验,研究了土壤(填土)经聚丙烯酰胺(PAM)处理后对磷素的吸附、解析规律以及磷素在土柱中迁移的影响.研究结果表明,和原土样相比,PAM减少了土壤在慢速吸附阶段对磷的吸附,不仅使土壤对磷的最大吸附量(Xm)降低,而且使被吸附磷的解析率升高;PAM与土壤复合后可以促进有效磷在土柱中向下迁移,增加淋溶液中磷的浓度.     

木屑生物炭在雨水径流中的氮磷淋出和吸附特性

现阶段生物滞留系统的填料存在氮磷营养素淋出及吸附净化效果不稳定的问题.为评估木屑生物炭作为生物滞留系统过滤层填料的可行性,选用传统填料（椰糠、堆肥、陶粒和火山石）作为对比材料,通过理化性质测试、批量淋洗实验、等温吸附和解吸实验,研究木屑生物炭的基本性质、淋出特性和吸附特性,探究木屑生物炭对生物滞留系统的优化效果与改良机制.结果表明,经高温热解生成的木屑生物炭具有疏松和多孔的特性,饱和含水率为195.65%,持水效果好;热解后木屑生物炭表面的氮磷元素转换为稳定的化合物,在批量淋洗实验中其氮素淋出量低、淋出速度快,磷素淋出滞缓但在人造雨水径流的淋洗中保持线型负值增长,吸附效果稳定;在典型雨水径流浓度（2mg·L^-1的NH₄⁺及2mg·L^-1的PO₄^3-）下,木屑生物炭可吸附34.6mg·kg^-1的NH₄⁺和59.5mg·kg^-1的PO₄^3-,具有突出的综合吸附能力;NH₄⁺及PO₄^3-吸附平衡后的木屑生物炭在去离子水中的平均解吸率为21.23%和17.43%,吸附效果稳定.综上所述,木屑生物炭的施用可解决填料营养盐过剩淋出的问题,且具有较好的氮磷吸附效果,可用作生物滞留系统的填料解决雨水径流污染问题.