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.     

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.     

有机酸强化Fe(Ⅲ)还原介导的Shewanella oneidensis MR-1降解磺胺甲噁唑

在实验室条件下,研究了Shewanella oneidensis MR-1对磺胺甲噁唑（Sulfamethoxazole,SMX）的降解特性以及低分子有机酸强化Fe（Ⅲ）还原介导的S.oneidensis MR-1对SMX的降解.结果表明,S.oneidensis MR-1对不同浓度SMX的降解能力与体系中的有机酸和Fe（Ⅲ）密切相关.低浓度SMX对其生长影响不大,高浓度时细菌生长则受到抑制,进而抑制SMX的降解率.当低分子有机酸单独加入体系后,S.oneidensis MR-1对SMX的最大降解率为58.5%;Fe（Ⅲ）单独加入体系后,S.oneidensis MR-1对SMX的最大降解率为67.6%.此外,当柠檬酸和Fe（OH）₃同时加入体系后,S.oneidensis MR-1对SMX生物降解和铁还原作用促进效果最显著,培养5 d后SMX降解率为90.3%.最后,采用液相色谱-质谱联用仪（LC-MS）对SMX的降解中间产物进行了分析,推测SMX的可能降解途径是由S-N键断裂引起的.本研究以期为地下水污染场地修复提供理论依据.     

甲酸刻蚀缺陷MOFs电芬顿高效降解磺胺甲恶唑

采用甲酸刻蚀MIL-88B(Fe)制备了一系列缺陷MOFs并用于催化降解水中磺胺甲恶唑(SMX)为代表的抗生素污染物,通过SEM、XPS、XRD分析手段对材料的形貌和结构进行了表征和分析,考察了pH、电流、SMX初始浓度等因素对SMX去除的影响,探究了SMX催化降解反应的动力学特性以及缺陷MOFs材料的可循环利用性和稳定性,探究了SMX催化降解反应的电流利用效率与能耗,通过自由基淬灭实验推测了SMX催化降解反应发生机理。结果证明,缺陷MOFs材料催化降解SMX性能优于未经刻蚀的MIL-88B(Fe),对于10 mg·L^-1 SMX,在电流为40 mA、电压为3.5 V、持续通氧气、搅拌的条件下,反应120 min后,5 mmol甲酸刻蚀制得的5A-MIL-88(Fe)对SMX的去除率可达98.72%。以5A-MIL-88(Fe)作为催化剂,协同电芬顿(Fenton)反应构建的处理体系为水中抗生素污染物高效去除提供参考。     

LVJ纳滤膜对磺胺二甲基嘧啶截留性能

用LVJ-NF102聚酰胺纳滤膜在LJ-2540ST卷式膜中试设备中进行纳滤截留水体中磺胺二甲基嘧啶实验,考察操作时间、操作压力、磺胺二甲基嘧啶浓度和离子强度等因素对纳滤膜截留磺胺二甲基嘧啶的影响.结果表明,LVJ纳滤膜对磺胺二甲基嘧啶的截留率100 min后基本稳定;随操作压力的增加,LVJ纳滤膜通量和对磺胺二甲基嘧啶的截留率都增大;随着溶液中磺胺二甲基嘧啶浓度的增加,LVJ纳滤膜通量下降,对磺胺二甲基嘧啶的截留率先增大后维持不变;随溶液中离子强度的增加,LVJ纳滤膜通量和对磺胺二甲基嘧啶的截留率都减小.在磺胺二甲基嘧啶浓度为28.2 mg/L、操作压力为0.4 MPa条件下,LVJ纳滤膜5 min可使溶液中磺胺二甲基嘧啶截留82.7％.     

抗生素和纳米银对大肠杆菌耐药性的联合效应

以大肠杆菌（E.coli）为模式生物,研究了磺胺类抗生素（SAs）和纳米银（AgNPs）在单一或联合作用下对RP4质粒接合转移效应及E.coli突变效应的影响,并对联合作用方式进行了判别,基于分子对接技术和线性回归分析,探讨了两种效应的机制及其与毒性效应的关系.结果表明,在较低浓度范围内,所测12种SAs以及AgNPs在单一或联合暴露下对接合转移和突变均有促进作用,12组SAs-AgNPs混合物对接合转移频率促进率峰值的最大值和最小值分别为105.32%和46.96%,对突变体促进率峰值的最大值和最小值分别为1410.25%和238.38%.此外,SAs和AgNPs联合暴露对RP4质粒接合转移效应主要表现为协同作用,对E.coli突变效应主要表现为拮抗作用,且接合转移效应、突变效应与毒性效应之间具有良好的相关性.     

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.     

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.