磺胺嘧啶在作物根际土壤中的吸附/解吸特性研究

采用根际袋盆栽实验,研究了在小麦和玉米根际效应作用下,土壤对磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD)吸附/解吸热力学与动力学特性.结果表明,小麦和玉米根际与非根际对SD的吸附/解吸均较快,描述2种作物根际与非根际对SD吸附过程最优动力学方程皆为Elovich方程,其次是双常数方程和抛物线方程.在实验所采用的SD浓度范围内,不同处理小麦和玉米根际与非根际对SD的吸附量均随着SD浓度的增加而增加,但根际对SD的吸附能明显高于非根际.用Freundlich方程描述小麦和玉米根际与非根际对SD等温吸附行为最为适宜.SD在小麦和玉米根际与非根际的解吸过程都是非线性的,且在根际的解吸能力明显低于非根际.此外,将小麦和玉米根际与非根际的平均吸附常数(Kf-ads)及平均解吸常数(Kf-des)与土壤有机质、pH、黏粒3种理化性质关系进行逐步回归分析发现,有机质是影响根际SD吸附/解吸行为的关键因素.     

生物阳极型MFC对磺胺喹噁啉的降解性能研究

磺胺喹噁啉（Sulfaquinoxaline,SQX）作为一种磺胺类抗生素,广泛用于禽畜球虫病防治,易在环境中残留从而造成环境污染,对其降解研究较少.本研究通过微生物燃料电池（Microbial fuel cells,MFCs）,以10 mg·L^-1 SQX和乙酸钠为底物研究SQX降解特性、电化学性能、产物生物毒性及菌群结构.结果表明,SQX降解率随着乙酸钠浓度的升高先增大后减小,其中SQX与TOC在10 d内最大降解率分别为87.1%和94.0%;MFC体系的最大功率密度和输出电压分别为309.8 mW·m^-2和0.702 V;大肠杆菌和青海弧菌Q67毒性实验结果表明,SQX经MFC处理后可有效降低生物毒性;通过LC-TOF/MS分析,SQX生物降解过程中的主要中间产物,推测出羟基化反应、磺酰胺键断裂、吡嗪环C-N键断裂、水解反应、分子重排等降解路径;微生物群落分析表明,MFC阳极体系中Terrimonas、Aquamicrobium、Thiobacillus等菌属与SQX生物降解相关.     

过氧乙酸氧化磺胺甲恶唑及磺胺类药物：反应动力学和机理

磺胺类抗生素的大量使用和持续排放导致的水环境污染问题已经引起了国内外的广泛关注.因此,开发一种高效、低成本处理水中磺胺类药物抗生素的方法具有重要意义.本文考察了过氧乙酸（PAA）氧化磺胺类药物的性能,研究了PAA与磺胺甲恶唑（SMX）反应的动力学,阐明了SMX的降解途径.结果表明：在pH=7条件下,10 mmol·L^-1 PAA可在240 min内完全降解20 μmol·L^-1的SMX,该反应速率常数k值为0.018 min^-1,是过氧化氢的360倍;相对于分子态的SMX,以阴离子形式存在的SMX（SMX^-）更容易被PAA氧化;增加PAA浓度可有效促进SMX的 氧化降解;加入过量甲醇（甲醇与PAA的浓度比分别为20和100）,SMX的降解率未明显降低,表明SMZ的降解主要是PAA氧化所致,自由基在其中的贡献很小.通过液相色谱-质谱联用技术对SMZ的降解产物进行分析,发现PAA氧化SMX的位点为SMX分子中苯环上的氨基和五环杂环上的甲基;PAA氧化也对其它的磺胺类药物有效,如磺胺二甲恶唑（SMOX）、磺胺噻唑（STZ）、磺胺吡啶（SPY）和磺胺甲基嘧啶（SMR）. Br^-的存在促进了PAA对SMX的氧化, I^-存在下在反应初期加快了SMX的氧化降解,而HCO₃^-、Cl^-和腐殖酸的存在则显示出抑制效果.同时, 在实际环境水样（南湖水和长江水）中,PAA依然能有效氧化降解SMX,表明PAA具有应用于天然水体中磺胺类药物的氧化消除的潜力.     

磺胺嘧啶在覆铁石英砂中迁移特征及数值模拟

为了探讨磺胺类抗生素在土壤中的迁移特征,以磺胺嘧啶（SDZ）为研究对象,以石英砂（QS）为介质,采用高温加热法制备覆铁石英砂（IOCS）,通过土柱出流实验,研究不同铁含量和离子强度对SDZ在IOCS中迁移的影响,并利用Hydrus-1D软件对结果进行模拟.土柱出流实验结果表明,随着IOCS表面铁含量增加,其表面粗糙度越大,且表面携带的正电荷越多,SDZ越容易吸附在IOCS表面,其相对浓度峰值越低,不利于SDZ的迁移;离子强度的增加,促进了SDZ在QS和IOCS中的迁移,这主要是受静电作用、表面络合作用和竞争吸附作用的控制.模拟结果显示,非平衡单点吸附模型（OSM）可以较好地模拟不同铁含量和离子强度下SDZ的迁移过程,拟合曲线与实测曲线几乎重合,R²>0.97,RMSE<0.032,拟合效果较好;反演所得吸附分配系数k_F随着铁含量的增加而增加,随离子强度的增加而减小;阻滞因子R_d与其呈现相同的变化趋势;吸附特征参数β>1,而一阶动力学速率常数α均较小.     

Sakaguchia cladiensis对磺胺甲嘧啶/铜复合污染中抗生素的降解

以某畜禽养殖场土壤筛选分离到的一株对磺胺甲嘧啶（Sulfamethazine,SMZ）具有耐受性的酵母菌（Sakaguchia cladiensis,A5）为研究对象,开展生长特性及其对SMZ-Cu²⁺复合污染中SMZ降解特性研究.结果表明,SMZ和Cu²⁺胁迫下,菌A5也能较好生长.降解性能研究显示,菌A5在复合污染体系中反应3d,SMZ去除率达37.3%,共存的Cu²⁺对SMZ降解具有促进作用.当投菌量为1g/L,溶液pH值为中性,菌A5对1mg/L SMZ的降解效果最佳.透射电镜分析表明,SMZ和Cu²⁺共存时,菌A5的细胞壁膜破损严重,导致细胞质外流.     

超声、紫外增强H2O2/KI降解磺胺甲基嘧啶

实验以H_2O_2和KI作为分子碘(I2)的来源,研究比较了超声、紫外分别增强H_2O_2/KI降解磺胺甲基嘧啶(sulfamerazine,SMR)的效果、主要影响因素、分子碘的生成、主要活性物种和产物.结果表明,超声、紫外均能有效增强H_2O_2/KI对磺胺甲基嘧啶的降解,超声的增强效果明显;pH值对磺胺甲基嘧啶的去除率影响较大,pH为2.6~5.6,去除率随pH升高而降低;自由基抑制结果表明,碘自由基(I·和I-2·)是超声、紫外增强H_2O_2/KI降解磺胺甲基嘧啶的主要活性物质.HPLC/MS/MS分析检测到一碘代苯.     

磺胺与金属氧化物纳米颗粒对发光菌的急性联合毒性及其机制初探

磺胺与金属氧化物纳米颗粒同作为抗菌剂对环境与人体健康皆有危害。为探究其对细菌的毒性作用,测定了4种磺胺,包括磺胺氯哒嗪(SCP)、磺胺吡啶(SPY)、磺胺甲基异恶唑(SMZ)、磺胺嘧啶(SD),与3种金属氧化物纳米颗粒,纳米ZnO(n-ZnO)、纳米CuO(n-CuO)、纳米Cr_2O_3(n-Cr_2O_3)对发光菌(Vibriofischeri)的单一毒性及二元急性联合毒性。结果表明,SCP对V.fischeri的单一毒性明显大于其他3种磺胺;n-ZnO的单一毒性远大于n-CuO和n-Cr_2O_3;磺胺与金属氧化物纳米颗粒的二元急性联合毒性效应表现为拮抗、相加和协同,协同居多,说明金属氧化物纳米颗粒增加了磺胺的生物毒性,两者在环境中的共存带来了更大的环境生态风险。     

两种PPCPs对雅鲁藏布江沉积物硝化作用的影响

为了掌握药物及个人护理用品（pharmaceuticals and personal care products,PPCPs）对高海拔河流氮转化过程的影响,采用沉积物泥浆实验方法,研究了磺胺甲唑（sulfamethoxazole,SMX）和甲氧基肉桂酸乙基己酯（2-ethylhexyl-4-methoxycinnamate,EHMC）在不同浓度下（0.01、0.1、1.0、10和100 μg·L^-1）对雅鲁藏布江沉积物硝化作用的影响.所有处理组均显著降低了硝化速率,SMX和EHMC共暴露诱导了最大抑制率,达到66%.所有SMX和EHMC处理组均显著抑制了氨单加氧酶（ammonia monooxygenase,AMO）活性和amoA基因丰度,SMX单独及其与EHMC联合诱导了比EHMC更强的抑制效应.SMX单独或与EHMC联合暴露显著抑制了沉积物中的羟胺氧化酶（hydroxylamine oxidase,HAO）活性及hao基因丰度,共暴露的抑制效应更强,而单独EHMC处理增加了HAO活性和hao基因丰度.结果表明,PPCPs影响了高海拔河流沉积物中硝化菌群的活性,抑制了硝化过程,联合暴露进一步增加了水生态系统中氮负荷压力.     

环境相关浓度下的药物对大型蚤的多代慢性毒性

选择无脊椎动物大型蚤(Daphnia Magna)为供试水生生物,以磺胺甲恶唑、氧氟沙星和布洛芬作为目标污染物,在环境相关浓度下,对大型蚤进行6代慢性毒性研究.磺胺甲恶唑在0.8,8.0,80.0μg/L下,对大型蚤生殖和生长指标均没有发现明显的影响.200.0μg/L的氧氟沙星显著降低了F3(孤雌生殖第三代)和F4代的产卵数.900.0μg/L布洛芬明显延长了F3和F4代第一次产卵时间,并显著降低了F3、F4和F5代第一胎产卵数.在6代培养中,复合暴露M1处理(最低浓度药物混合物)没有表现明显效应,M2和M3处理在后面世代中明显延长产卵时间,降低产卵数量.相对于3种药物的单一暴露,复合暴露M2和M3处理增强了对大型蚤产卵时间和产卵数量的影响,提前表现出世代差异.2.0μg/L及20.0μg/L的氧氟沙星和9.0μg/L及90.0μg/L的布洛芬在连续6代的孤雌繁殖中没有发现明显的影响,200.0μg/L的氧氟沙星和900.0μg/L的布洛芬在前几代对大型蚤表现出一定的适应性或耐受性,而在后几代中,大型蚤出现产卵时间延后或产卵数量减少的现象,对大型蚤繁殖的影响表现出浓度依赖性和世代差异性.在目前检测环境浓度(MEC)下,3种药物单一污染和复合污染对大型蚤生态风险较低.     

磺胺甲恶唑暴露对小麦叶片蛋白和叶绿素含量及SOD酶活性的影响

为了探明磺胺甲恶唑(sulfamethoxazole,SMZ)的生态毒理效应,通过实验室人工控制毒理实验,研究了低浓度SMZ暴露对小麦体内超氧化物歧化酶(SOD)活性、叶绿素(CHL)和蛋白质(SP)含量的影响。结果显示:染毒7d后,各浓度组小麦叶片的SOD活性均被显著诱导(P<0.01),并且染毒浓度的升高增强了SOD的活性,表明SMZ暴露胁迫下,小麦可启动自身的保护机制以最大限度地减少自由基损伤。而小麦叶片的CHL含量,随着SMZ染毒浓度的增加而逐渐降低。并且当SMZ暴露浓度较高时,小麦叶片的CHL含量被显著抑制(P<0.05))。当SMZ染毒浓度为0.05～0.50mg·L-1时,SP的含量被显著诱导(P<0.01));1.00mg·L-1SMZ对SP的含量产生显著(P<0.01)抑制,这说明SMZ染毒剂量将对蛋白质的合成产生严重影响。综上,SOD的活性变化可反映出SMZ暴露对小麦的污染效应及其生态毒性作用,但将其作为评估SMZ污染暴露的生物标志物有待于进一步深入研究。