生物炭對土壤中四環(huán)素類抗生素的有效性和形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響.pdf

1、隨著養(yǎng)殖業(yè)和醫(yī)藥業(yè)的迅猛發(fā)展，進(jìn)入環(huán)境中的抗生素日益增多，四環(huán)素類抗生素(Tetracyclines)就是其中主要的一類抗生素。研究表明，土壤中殘留的四環(huán)素類抗生素可通過食物鏈傳輸并累積風(fēng)險，給人類健康和環(huán)境帶來嚴(yán)重的威脅。因生物炭具有經(jīng)濟(jì)、安全以及高效等優(yōu)點(diǎn)，近年來被廣泛關(guān)注，利用生物炭增強(qiáng)土壤對四環(huán)素類抗生素的吸附等研究已取得諸多進(jìn)展，但生物炭對四環(huán)素類抗生素有效性的影響和老化過程中四環(huán)素類抗生素各形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化等關(guān)鍵問題仍不明確，

2、亟待研究探討。
　　本文研究了改性核桃殼基生物炭的制備及其對土霉素（Oxytetracycline）、四環(huán)素（Tetracycline）和金霉素(Chlortetracycline)為代表的四環(huán)素類抗生素的吸附性能;向土壤添加生物炭，探究生物炭對土壤吸附四環(huán)素類抗生素的強(qiáng)化作用及生物炭對四環(huán)素類抗生素有效性影響;進(jìn)行土壤老化實(shí)驗(yàn)，探討生物炭對四環(huán)素類抗生素在老化過程中形態(tài)轉(zhuǎn)化的影響。取得的主要成果如下:
　　(1)以系列濃度

3、的KOH、H3PO4、ZnCl2為改性劑，核桃殼為原料制備核桃殼基生物炭，并對其進(jìn)行表征，選擇吸附性能較好的一種生物炭用于四環(huán)素類抗生素的吸附。結(jié)果表明:當(dāng)四環(huán)素類抗生素初始濃度均為20 mg·L-1、生物炭用量為0.010 g時，反應(yīng)24 h后基本達(dá)到平衡，土霉素、四環(huán)素和金霉素的吸附率分別為97.56％、91.14％和96.01％，吸附作用強(qiáng)弱順序?yàn)橥撩顾兀窘鹈顾兀舅沫h(huán)素。該吸附動力學(xué)服從準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，吸附平衡類型與Langmu

4、ir等溫吸附模型相似，且從熱力學(xué)數(shù)據(jù)可以確定此吸附為放熱反應(yīng)。
　　(2)添加生物炭能夠增強(qiáng)黃棕壤對四環(huán)素類抗生素的吸附。對于吸附動力學(xué)實(shí)驗(yàn)，當(dāng)土樣均為1.00 g時，含1％生物炭的實(shí)驗(yàn)組的吸附速率遠(yuǎn)比不合生物炭的對照組要快;吸附平衡時，實(shí)驗(yàn)組的平衡吸附量分別為對照組的1.18、1.14和1.15倍，吸附能力強(qiáng)弱順序?yàn)?土霉素＞金霉素＞四環(huán)素。反應(yīng)均屬于準(zhǔn)二級動力學(xué)方程，吸附平衡類型接近Langmuir等溫吸附方程，回歸系數(shù)R2均

5、大于0.99，并且添加生物炭能夠大大提高對四環(huán)素類抗生素的吸附，降低有效性。
　　(3)當(dāng)含炭量為1％的黃棕壤中土霉素濃度分別為10、20、50 mg·kg-1時，隨著老化時間的增加，部分可脫附態(tài)逐漸轉(zhuǎn)化為結(jié)合態(tài)，并且隨著土霉素初始濃度的增大，轉(zhuǎn)化為結(jié)合態(tài)的量逐漸增大，但其結(jié)合態(tài)占總土霉素含量的比例卻逐漸減小。生物炭含量分別為0％、1％和2％時，隨著生物炭含量的增加，土樣對土霉素的吸附能力增強(qiáng)，一定程度上能減少被吸附土霉素的脫附，