水环境中抗生素的光降解研究进展

抗生素的大量使用已经成为了全球环境问题.由于其在环境水体中难以被微生物降解,且能导致细菌抗药性越来越受到关注.光降解是污染物在水环境中非常重要的非生物降解途径.本文介绍了水环境中抗生素的直接、间接和自敏化光降解动力学,着重阐述了抗生素的光降解过程的影响因素、降解产物和可能降解途径等最新研究成果,指出抗生素光降解产物的分离提取与结构鉴定,以及预测抗生素降解过程的动力学模型构建将成为今后主要的研究方向和趋势.     

三氯生光降解动力学过程及其光降解产物生物毒性评价

光化学降解是药品及个人护理用品(PPCPs)在环境中转化归趋的重要途径之一,同时光解过程对该类化合物的生态毒性产生重要影响。本研究以抗菌药物三氯生为模型化合物,研究在紫外光照射下,三氯生初始浓度、腐殖酸含量、pH、光强对其光降解动力学的复合影响。采用发光细菌、羊角月牙藻2个不同营养级生物的毒性响应变化评价三氯生母体化合物及光降解过程中毒性变化。研究表明:三氯生光降解遵循准一级反应动力学。初始浓度为10μmol·L~(-1)、腐殖酸含量为0 mg·L~(-1),初始p H值为11、光强为0.44 m W·cm-2时,该光化学降解反应体系三氯生有最高的反应速率和降解效率。三氯生光降解过程中产生了对受试生物有较高抑制作用的中间产物,随着光降解时间的延长,光降解中间产物的毒性逐渐降低,在光降解30 min后无显著毒性。     

非离子表面活性剂溶液中2,4,4'-三溴联苯醚的光降解特性及机理

本研究将2,4,4'-三溴联苯醚(BDE-28)溶解于500 mg·L~(-1)的非离子型表明活性剂曲拉通X-100(TX-100)中,探讨了TX-100中的BDE-28在不同的光源、底物浓度、p H、柠檬酸浓度等条件下的光降解,用HPLC测定其浓度并利用GC-MS测定其产物.研究结果表明,不同的光源对BDE-28的光降解有较大影响,在紫外光下降解最快,在可见光下降解较慢;在高p H和低p H条件下,BDE-28均易发生光降解,中性条件下BDE-28的光降解相对较慢;柠檬酸对BDE-28光降解几乎没有影响;通过对其降解产物分析发现BDE-28的光降解主要是脱溴还原反应,并且脱溴反应主要发生在邻位上,邻位上的溴原子比对位上的溴原子更容易脱去.     

水中典型光敏剂引发金雀异黄酮三线态敏化光降解机理

金雀异黄酮(genistein,Gs)在水体中频繁检出,其环境行为备受关注。为深入探讨水中溶解性有机质(DOM)激发三线态敏化Gs间接光降解的机理,以3-甲氧基苯乙酮(3-MAP)、亚甲基蓝(MB)、2-萘乙酮(2-AN)和2-苯甲酮(BP)模拟DOM引发三线态光敏化反应,阐明Gs发生间接光降解活性与敏化剂性质、pH值的关系。通过光化学实验结合密度泛函理论计算发现,激发态能量高的BP或3-MAP对Gs的敏化效率低,二者虽可与Gs发生能量或电子转移敏化,但对λ290 nm的模拟太阳光吸收少,因此激发态产率低;激发态能量低的MB或2-AN对Gs的敏化效率高,且随pH升高而增强,因二者能吸收较多的模拟太阳光,激发态产率高。以MB为例,发现Gs分子形态几乎不能被光敏化降解(pH≤5); Gs由一价阴离子逐渐解离成二、三价阴离子,kin增大102倍(pH 6～12),说明Gs不同解离形态的敏化光降解活性具有显著差异。因Gs阴离子更易发生敏化光降解,因此带正电荷的MB分子比中性分子态的2-AN更易与Gs阴离子结合,表现出更高的敏化能力,相同pH (9或12)条件下,敏化光降解速率相差25～47倍。敏化剂三线态性质及pH值对Gs光敏化降解的影响机理,对于深入认识化学组成复杂的环境DOM的光化学活性具有重要意义。     

多溴联苯醚(PBDEs)光降解研究现状

多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)为一类新型的持久性有机污染物,因其在环境中的广泛分布和生物累积性而备受关注,环境中PBDEs的降解也成为研究热点.光降解是自然环境中PBDEs降解的主要途径之一,而光降解过程中会形成毒性更高的溴代二英.本文在总结国内外PBDEs光降解研究的基础上,对影响PBDEs光降解的因素(诸如:分子结构、光源、介质等)、途径和产物,特别是溴代二英的形成进行了综述,对目前存在问题及进一步的研究方向进行了讨论和展望.     

地表水中典型磺胺类抗生素的自然衰减

近年来,磺胺类抗生素因大量使用,在河流等地表水中广泛检出,其环境行为及生态危害,成为备受关注的环境问题.本文以10种常见磺胺类抗生素为研究对象,通过微宇宙实验,模拟其在河流表层水中的自然衰减规律,同时模拟直接光降解、间接光降解、水解、细菌降解和微生物降解等多种条件,以阐明不同环境因素对磺胺类抗生素自然衰减的作用机制.结果显示,10种磺胺类抗生素在168 h内的自然衰减率可达55%—100%,半衰期为14.7—115.5 h,表明磺胺类抗生素在进入河流等地表水后可发生自然衰减.结构方程模型分析表明,直接光降解及间接光降解是磺胺类抗生素自然衰减的主要途径,而水解和微生物降解的作用不大.采用高分辨率质谱,共检出7种降解产物,推测磺胺类抗生素的转化路径主要包括N—S键断裂及羟基化作用.ECOSAR毒性分析结果表明,转化产物毒性多低于母体抗生素,但仍可能存在潜在的环境风险,需进一步深入研究.     

206nm紫外光降解水相中的氯化三苯基锡

研究了氯化三苯基锡不同初始浓度、光照时间、初始pH值和添加H2O2等因素对光降解效果的影响.结果表明,弱酸条件更有利于氯化i苯基锡的降解;当pH=2.0时,120mg·1-1氯化三苯基锡溶液光照75min后,其降解率约为89.4%;氯化三苯基锡浓度愈低,其光降解效果愈好.在氯化三苯基锡水溶液中加入双氧水后,光照75min后光降解率基本能达到100%.根据产物GC-MS分析结果,初步探讨了氯化三苯基锡光降解的机理.     

高碑店湖表层水中雌激素的分布及其光降解影响因素

雌激素等内分泌干扰物在水体中普遍存在,其在再生水中的存在以及在水体中的迁移转化会产生潜在的健康和生态风险。光降解是水体中雌激素消除的主要途径之一,水体中共存的无机离子及有机质等对雌激素的光解存在不同的影响。对高碑店湖再生水体中雌激素的污染状况进行了调查,结果显示表层水中天然雌激素雌酮(E1)和人工合成雌激素17α-乙炔基雌二醇(EE2)的浓度最高。在模拟太阳光照射条件下对E1在水溶液中的降解规律及影响因素进行了研究,发现在模拟1 SUN的光密度条件下,15 min时E1降解率可达85%(C0=5μg·L-1),而氨氮对E1的光降解存在一定的抑制作用,并且抑制作用随着氨氮的升高而变大。与纯水系统相比,高碑店湖表层水基质中E1的光降解速率较低,说明整体上氨氮、HCO-3、浊度等因素对E1光降解产生的抑制作用占主导。对雌酮及其降解产物进行了红外光谱分析,结果显示1 720 cm-1对应的C=O键特征峰在光照时间为0、10和20 min样品中的强度逐渐减弱,而2 854 cm-1和2 925 cm-1对应的脂肪碳的C-H键特征峰先增强后减弱,可能是因为E1结构中的C-C=O发生了反应生成了C=C-OH,而随着反应的继续,C=C也被进一步氧化,但降解产物的结构需要进一步研究推断。随着E1的光降解,E1水溶液的内分泌干扰活性逐渐下降,氨氮虽然对E1的光降解有一定的抑制作用,但随着降解反应的进行E1水溶液的内分泌干扰活性依然呈下降趋势。     

螺旋霉素在水溶液中的光降解

螺旋霉素(Spiramycin,SPI)是一种广泛存在于水体中的新兴有机污染物.在表层水体,光降解是其主要的降解方式.本实验研究了高压汞灯(250W)、氙灯(1000W)和太阳光照射下SPI在超纯水和天然湖水中的光降解过程,探讨了SPI在水溶液中的光降解动力学及环境因素对其光降解的影响.结果表明,SPI在高压汞灯照射下降解最快,其次是氙灯,太阳光照射下降解最慢,均符合准一级反应动力学.高压汞灯照射下,SPI在纯水中的光降解速率小于天然湖水中,在纯水中SPI发生了直接光降解和自敏化光降解,并以直接光降解为主.SPI的光降解速率常数(k)与其初始浓度(C0)呈负相关;随水体pH增大k增大;NO_3~-对SPI光降解具有促进作用,NO_3~-浓度升高降解速率增大;而HA、NO_2~-对其光降解具有抑制作用,HA、NO_2~-浓度升高抑制率增加.     

表面活性剂存在下水溶液中溶解态蒽的光降解

本文利用荧光法研究了表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)和聚氧乙烯月桂醚(Brij35)溶液以及水溶液中蒽(An)的光降解,初步探讨了Brij35溶液中An的光降解机理.结果表明,An在不同表面活性剂胶用中的增溶位点不同,对其光降解的影响显著.实验证实An在Brij35溶液中的光降解是一个由激发三重态发生且无自由基产生的过程,与其在水溶液中的光降解机理一致.     

阴离子态养分从第四纪红壤中的淋失特征

在实验室条件下，将第四纪红壤进行淋洗试验，旨在研究第四纪红壤中阴离子态养分的含量及其淋失特征。结果表明，第四纪红壤中各种可溶发生 阴离子态养分含量除ＮＯ＾－３和Ｃｌ＾－外，其它都是很低的，６种阴离子在第四纪红壤中的淋失强弱顺序是：Ｃｌ＾－〉ＮＯ＾－３〉Ｈ２ＢＯ＾－３〉ＳＯ＾２－４〉ｍＯｏ＾２－４？〉ｈ２ｐｏ＾－４，而土壤对它们的固定或吸附能力则相反。     

A study on major inorganic ion composition of atmospheric aerosols

Atmospheric aerosol samples were collected from Akola and Buldana region covering around 40 sqkm area during October-November 2002 and were analyzed for ten major inorganic ions namely F-, Cl-, NO3-, SO4(2-), PO4(2-), Na+, K+, Ca2+, Mg2+ and NH4+ using ion chromatographic technique. The average mass of aerosols was found to be 225.81 microg/m3 with standard deviation of 31.29 and average total water soluble load of total cations and anions was found to be 4.32 microg/m3. The concentration of ions in samples showed a general pattern as SO4(2-) > NO3- > Cl- > PO4(2-) > F- for anions and Na+ > Ca2+ > NH4+ > Mg2+ > K+ for cations. The overall composition of the aerosols was taken into account to identify the sources. The trend showed higher concentration of sodium followed by calcium, sulfate, nitrate, phosphate and ammoinum and found to be influenced by terrestrial sources. The presence of SO4(2-) and NO3- in aerosols may be due to re-suspension of soil particles. Ca2+, Mg2+ and Cl- are to be derived from soil materials. The presence of NH4+ may be attributed to the reaction of NH3 vapors with acidic gases may react or condense on an acidic particle surface of anthropogenic origin. The atmospheric aerosol is slightly acidic due to neutralization of basicity by SO2 and NO(x).     

Fe（Ⅲ）水解过程中无机阴离子的影响作用

本文通过ＰＯ＾３－ ４，Ｆ＾－，ＳＯ＾２－ ４，Ｃｌ＾－，ＮＯ＾－ ３和ＣｌＯ＾－ ４存在时，０．１ｍｏｌ／１ ＦｅＣｌ３溶液的碱中和曲线的分析对比，说明了用曲线斜率区分滴定曲线为三个区域：（Ａ）自发水解反应；（Ｂ）聚合反应；（Ｃ）沉淀反应，以及阴离子对中和曲线的影响及其规律，指出阴子子对Ｆｅ（Ⅲ）浓度中和反应影响为不同程度的竞争配位，参与聚合及电中和脱稳，使沉淀反应提前等。并与ＯＨ＾－共同形成Ｆ     

无机阴离子对TiO2/SiO2光催化降解酸性红B活性的影响

以酸性红B为模型化合物，分别考察了6种常见的无机阴离子对TiO2/SiO2复合光催化剂活性的影响，并考察了导致催化剂失活的无机阴离子的最低浓度。结果表明，除了HCO3^-能引起催化剂部分不可逆中毒外，其余5种离子并没有在催化剂形成占位。失活的催化剂通过简的HCl冲洗即可再生。另外，对催化剂的失活机制作了初步探讨。     

第四纪红壤不同熟化措施下的阴离子态养分含量及其剖面分布

本文对第四纪红壤及其发育的土壤中的６种必需阴离子态养分含量及其在土壤剖面中的分布进行了系统的讨论．结果表明，第四纪红壤中的各种必需阴离子态养分含量与土壤耕作熟化措施有关．荒地的ＮＯ、Ｃｌ－、Ｈ２ＢＯ较高，而开垦为旱地后，它们的含量下降；Ｈ２ＰＯ在土壤经过耕作熟化后有所提高；ＭｏＯ的含量则基本保持不变；与其它阴离子显著不同的是．经耕作熟化后，土壤有效性ＳＯ含量急剧增加，不同的阴离子态养分在土壤剖面中的分布特点不同．     

北京市大气PM2.5中四种水溶性阴离子的水平变化比较

了解北京市城区和郊区大气细颗粒物中的四种水溶性阴离子F-、Cl-、SO42-、NO3-的浓度水平,并分析影响其水平高低的因素。使用聚四氟乙烯滤膜分别采集北京市城区和郊区大气中的PM2.5,用纯水提取后采用离子色谱法测定水溶性阴离子质量浓度。采样期间北京市大气PM2.5、F-、Cl-、SO42-和NO3-质量浓度几何均数分别为55.36、0.02、0.46、6.72和1.09μg·m-3,四种水溶性阴离子质量浓度总和占PM2.5质量浓度的19.14%;同一季节(春季)郊区监测点大气PM2.5、SO42-和NO3-质量浓度显著高于城区监测点;城区大气PM2.5与四种水溶性阴离子质量浓度秋季高于春季,但差异无统计学意义;大气PM2.5与Cl-、SO42-和NO3-质量浓度均高度相关。Cl-、SO42-、NO3-是北京市大气PM2.5的重要组成成分。     

北京市大气PM_（2.5）中四种水溶性阴离子的水平变化比较

了解北京市城区和郊区大气细颗粒物中的四种水溶性阴离子F-、Cl-、SO42-、NO3-的浓度水平,并分析影响其水平高低的因素。使用聚四氟乙烯滤膜分别采集北京市城区和郊区大气中的PM2.5,用纯水提取后采用离子色谱法测定水溶性阴离子质量浓度。采样期间北京市大气PM2.5、F-、Cl-、SO42-和NO3-质量浓度几何均数分别为55.36、0.02、0.46、6.72和1.09μg·m-3,四种水溶性阴离子质量浓度总和占PM2.5质量浓度的19.14%;同一季节（春季）郊区监测点大气PM2.5、SO42-和NO3-质量浓度显著高于城区监测点;城区大气PM2.5与四种水溶性阴离子质量浓度秋季高于春季,但差异无统计学意义;大气PM2.5与Cl-、SO42-和NO3-质量浓度均高度相关。Cl-、SO42-、NO3-是北京市大气PM2.5的重要组成成分。     

春节燃放爆竹对大气气溶胶水溶性无机离子的影响

2007年冬季在兰州市区进行了连续30天的大气气溶胶观测取样,重点对春节燃放与非燃放烟花爆竹期间,大气气溶胶水溶性阴离子(F-、Cl-、NO2-、Br-、NO3-、PO34-、SO23-、SO24-)和水溶性阳离子(Li+、Na+、NH4+、K+、Mg2+、Ca2+)的污染状况做了研究。结果显示:春节燃放烟花爆竹会使大气污染加重,大气气溶胶质量浓度日均值比非燃放期上升了22.4%,其中使气溶胶粗颗粒(TSP)上升5.5%,气溶胶细颗粒(PM10)上升55.1%,呈细粒污染加重现象。部分水溶性离子浓度在燃放期间明显升高。上升幅度最大的是K+,其次为SO32-、NO3-、NH4+、SO42-、Cl-、F-、Mg2+、Li+、NO2-等离子。除夕夜采集的大气气溶胶样品,粗细颗粒中K+浓度分别为27.413μg/m3和26.180μg/m3,比非燃放期平均含量高出10.70倍和11.52倍。     

饮用水中消毒副产物及常见阴离子的离子色谱分析

本文研究了一次进样同时测定饮用水中包括消毒副产物 (BrO_3~-,ClO_3~-)在内的九种阴离子的离子色谱法条件,相对标准偏差小于2.7％,样品测定的回收率在95％—103％。     

多势派氯代二噁在土壤表面的紫外光解研究

本文利用500W中压汞灯研究了二(口恶)(口英)在干燥土壤中的紫外光解.根据光解结果计算了土壤中二(口恶)(口英)的降解深度,并分析了五氯代二(口恶)(口英)(PeCDD)的光解产物.结果表明,二(口恶)(口英)在土壤表面发生了较快的光解反应,反应在2h内基本完成,降解深度为0.027mm.对PeCDD光解产物的分析结果显示,二(口恶)(口英)在土壤表面紫外光降解的主要途径为脱氯,而且脱氯优先发生在邻位上.