水体中微污染磺胺嘧啶药物的氧化降解

环境中残留的微量抗生素药物对生态环境的危害和修复越来越受到人们的重视.对广泛使用的广谱抗菌素磺胺嘧啶(SD)微污染水体的Fenton氧化降解进行了研究,探讨了SD、H2O2、Fe2+质量浓度、pH和反应时间对SD降解率的影响.研究结果表明,当SD初始质量浓度为2.0 mg·L-1,水体中添加H2O2、Fe2+至质量浓度分别为30 mg·L-1和1.25 mg·L-1,反应时间为60 min时,降解率可以达到99.8%,说明Fenton法是一种有效的处理微量磺胺嘧啶带来的水体污染的修复方法.     

青海湖嗜盐菌的分离与优势菌株QHL5的特性

采用高盐选择性培养基从20份青海湖水样中筛选分离获得35株青海湖嗜盐微生物.耐盐梯度实验分析表明:水体中以中度嗜盐菌为主,约占65.7%;弱嗜盐菌次之,约占25.7%;非嗜盐菌与耐盐菌相对较少,约占8.5%.其中优势菌QHL5的生长盐度耐受范围为0.04～3.0 mol/L,最适生长范围为0.3～0.9 mol/L,隶属于中度嗜盐菌.菌体形态和生长特性分析表明:QHL5菌落大小为4～6 mm,圆形或椭圆形,边缘整齐厚实,乳白色,中间微隆起,不透明,革兰氏染色阴性.显微形态呈杆状,最适生长pH为8.5～9.5,最适生长温度为35℃.生理生化、16S rRNA的全序列Blast和系统发育分析表明:QHL5菌株分类定位于γ变形菌纲海洋螺菌目盐单胞菌属樊氏盐单胞菌(Halomonas ventosae).通过80%乙醇法抽提胞内相溶物质,采用TLC法检测出该菌积聚四氢嘧啶.     

碳纳米管高效活化高铁酸盐降解水中磺胺二甲基嘧啶的机理研究

过往的研究表明,引入均相/非均相还原剂或额外能量来诱导Fe(Ⅵ)形成铁活性中间体(Fe(Ⅳ和Fe(Ⅴ))对水中污染物进行处理会导致Fe(Ⅵ)的利用率低,需要创新的活化策略.基于此,本文采用碳纳米管(CNT)/Fe(Ⅵ)体系对水中磺胺二甲基嘧啶(SMT)进行降解,并研究体系的作用机理和SMT的降解机制.研究发现,CNT可以介导从SMT到Fe(Ⅵ)的直接电子转移,CNT在体系中起电子介体而不是电子供体的作用.在50 mg·L^-1 CNT和100.0μmol·L^-1 Fe(Ⅵ)的作用下,5.0μmol·L^-1 SMT能够在10 min内实现完全降解,它在该体系中的转化途径主要包括苯胺部分的氧化、磺酰胺键的断裂和Smiles型重排.另外,CNT/Fe(Ⅵ)体系在不同天然水体中都有较好的SMT去除率.本研究相关结果为活化Fe(Ⅵ)氧化污染物过程中的电子转移机制提供了新的解释.     

温度驱动的离子液体分散液-液微萃取法同时检测环境水体中磺胺类药物

以l-辛基-3-甲基咪唑六氟磷酸离子液体([C8MIM][PF6])为萃取剂,利用温度驱动离子液体分散液-液微萃取技术,结合高效液相色谱(HPLC)同时测定环境水体中2种磺胺类化合物:磺胺间二甲氧嘧啶(sulfadimethoxine,SDM)和磺胺甲噁唑(sulfamethoxazole,SMZ).对影响萃取效果的一系列因素(萃取剂、分散剂、萃取剂和分散剂的体积、pH、温度、萃取时间、盐度和离心时间等)进行了优化,在最优条件下,该方法具有较宽的线性范围(2—200μg.L-1)、较低的检出限(SDM,1.22μg.L-1;SMZ,0.50μg.L-1)、良好的重现性(RSD:SDM,1.94%;SMZ,1.9%;n=7)和较高的准确性(回收率,SDM,88.7%;SMZ,101.3%;n=7).以该方法对几处环境水样进行测定,获得了良好的回收率(63.0%—124.0%;RSD:2.1%—4.9%;n=6).     

毫米级根际微域磺胺嘧啶的降解动态研究

采用特制根际箱,研究了玉米根际效应作用下磺胺嘧啶在土壤中的降解动态.在空间上将根-土界面(0~5 mm)细化到1 mm,箱内磺胺嘧啶剂量分别设为1 mg·kg-1和5 mg·kg-1,分别在出苗后第20、40和60 d取样,并将磺胺嘧啶降解率与根-土界面4种有机酸含量进行回归分析,从而得出影响磺胺嘧啶在根际土壤降解的关键因素.结果表明,种植作物可有效促进磺胺嘧啶的降解,且磺胺嘧啶的最大消减水平发生在距离根室3 mm的近根区,降解顺序依次为:近根际根室远根际.通过对不同剂量磺胺嘧啶胁迫下有机酸响应的相关分析发现,苹果酸和乙酸是影响磺胺嘧啶在根际土壤中降解的关键因素之一.     

水体中磺胺嘧啶对斑马鱼的生态毒性效应

选取在水产养殖过程中广泛使用的磺胺类抗生素磺胺嘧啶对斑马鱼胚胎进行毒性试验,依据水环境磺胺类药物的检出水平,研究了低质量浓度(0.001 mg/L、0.1 mg/L、10 mg/L)磺胺嘧啶对斑马鱼早期发育的毒性效应。在磺胺嘧啶暴露过程中,以孵化的斑马鱼胚胎为试验模型,设置空白对照组和药物组,观察记录孵化率、死亡率、发育畸形、心率和自主运动次数。在标准条件下将斑马鱼胚胎置于培养皿,对其进行96 hpf的磺胺嘧啶暴露处理,分别在第8 h、24 h、48 h、96 h观察所得的毒理学终点。结果表明,低质量浓度的磺胺嘧啶对斑马鱼胚胎的孵化、心率和自主运动产生了不利的影响,且孵化率、致死率、致畸率、心率和自主运动等指标呈现剂量依赖性。低质量浓度的磺胺嘧啶暴露,可显著促进斑马鱼的自主运动(p0.001),增大斑马鱼的心率(p0.001),未见斑马鱼心脏组织异常。斑马鱼胚胎在药物暴露处理过程中,均产生畸形效应,主要表现为出血、凝血、尾部弯曲、心包水肿和鳔缺失。这些现象表明,水体中抗生素残留存在潜在生态风险,抗生素的生态风险问题不容忽视,并证明了利用斑马鱼建立简便、准确、直观、快速的检测模型和检测方法的可行性。     

水中磺胺对甲氧嘧啶抗生素的平面波导免疫传感器检测

为满足对水中磺胺类抗生素磺胺对甲氧嘧啶(SMD)快速灵敏检测的需求,本研究基于间接竞争免疫反应原理,结合本课题组自主研发的平面波导免疫传感器,建立了快速检测水环境中的磺胺对甲氧嘧啶(SMD)抗生素的方法.研究结果表明,当抗体浓度优化为1.50μg·mL~(-1)、溶液pH值为中性时,磺胺对甲氧嘧啶(SMD)的检测限可至5.24 ng·L~(-1),定量检测区间为0.03—1.37μg·L~(-1),满足水中SMD抗生素的检测需求;四环素、林可霉素及双酚A三类典型污染物对SMD的检测无明显干扰,本方法具有良好的特异性和选择性,检测周期(包括检测及再生)仅20 min.传感芯片再生性研究表明,检测的核心单元免疫芯片可再生后重复使用,其检测性能在运行100个工作周期后无明显衰减.利用本方法对两种实际水样进行加标回收测试,回收率分别在86.3%—93.2%、86.7%—90.5%之间,相对标准偏差均小于10%.结果表明本方法可用于实际水中SMD的快速检测,同时为其它磺胺类抗生素快速灵敏检测方法的建立提供了参考.     

不同钙离子浓度下铜对磺胺嘧啶在土壤中的吸附/解吸特征

为探究重金属-抗生素共存时环境条件对土壤吸附/解吸抗生素的影响,通过批次平衡试验研究不同Ca²⁺浓度下Cu²⁺对磺胺嘧啶(SDZ)在土壤上的吸附和解吸行为及其交互作用。结果表明,Cu²⁺浓度的增大显著促进了土壤对SDZ的吸附,同时Ca²⁺的竞争吸附会抑制这种促进作用。Freundlich、Langmuir模型能较好地拟合SDZ在土壤中的吸附曲线,其拟合相关系数(R²)均大于0.90,而滞后系数(HI)在0.726～1.155,接近于1,表明土壤对SDZ的吸附和解吸过程中没有明显的滞后现象。吉布斯自由能变化量(ΔG)在-20.051～-17.468 kJ/mol,|ΔG|均低于40 kJ/mol,是物理吸附;而进一步的傅里叶红外光谱(FTIR)分析表明,Cu²⁺和SDZ在土壤中的主要吸附机制是物理吸附,伴随着氢键效应和络合作用。从一定意义上说明,Cu²⁺可明显提高SDZ在土壤中固持能力,降低其环境迁移的危险性。     

光助-二茂铁/H2O2非均相体系降解磺胺二甲基嘧啶

抗生素在废水和地表水中经常检出,因其可诱导细菌菌群的抗药性而备受关注,因而亟需发展新型高效的抗生素去除技术.本研究构建了基于二茂铁(Fc)的光助非均相氧化体系,并选取水体中广泛检出的磺胺二甲基嘧啶(SMZ)为模型化合物,研究了SMZ在该体系中的降解动力学、转化途径和产物.结果表明,相对于Fc、Fc+UV、H_2O_2、H_2O_2+UV、Fc+H_2O_2体系,SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中呈现更好的降解效率.自由基淬灭实验证实·OH是Fc+H_2O_2+UV体系中决定SMZ降解的最主要活性物种.电子自旋共振实验发现Fc+H_2O_2+UV体系中产生了超氧自由基阴离子,说明Fc在光照条件下可产生电子. H_2O_2接受电子后歧化产生·OH进而促进SMZ降解.采用轨道离子阱高分辨质谱对SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中的降解产物进行了鉴定,发现有SMZ的羟基化、脱SO_2和C—S、S—N及N—C键断裂的产物形成.水中常见溶解性组分,如DOM、Cl~-及Br~-,可淬灭·OH而抑制SMZ降解,但离子强度对SMZ在Fc+H_2O_2+UV体系中的降解无显著影响,说明该技术对于含有高盐度抗生素废水的处理仍具有较好的效果.