抗生素磺胺噻唑和恩诺沙星在水环境中的吸附和光解行为研究

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抗生素广泛应用于人类、动植物疾病的预防与治疗,以及作为生长促进剂,促进鱼类、畜禽等的生长,是世界上使用量最大,使用范围最广的药物之一。随着药物种类、产量和使用量的不断增加,越来越多的抗生素在地表水、底泥、土壤中被检出,导致细菌耐药性加剧,引起加大恐慌的“超级细菌”。抗生素污染已成为威胁人类健康和生态安全的新型环境问题。研究抗生素的环境行为,是了解环境中抗生素迁移转化过程的重要基础,对开发抗生素污染治理技术、降低抗生素环境风险具有重要意义。目前国内水-沉积物体系中抗生素吸附行为的研究还比较少,黄河兰州段水体中抗生素的光解行为也鲜有报道。基于此,本文选取磺胺噻唑(ST)和恩诺沙星(ENR)两种典型抗生素,通过室外采样、室内模拟实验,研究其在黄河兰州段表层沉积物上的吸附行为和模拟日光光照下黄河水中的降解情况,考察了pH、腐殖酸等对吸附和光解的影响,为抗生素水环境行为的进一步研究提供了基础数据。具体研究内容与主要研究结果如下:一、通过批平衡实验模拟了磺胺噻唑和恩诺沙星在黄河兰州段表层沉积物上的吸附行为,拟合吸附方程描述了吸附的动力学和热力学特征。磺胺噻唑和恩诺沙星在沉积物上吸附的最佳动力学方程均为准二级动力学方程,等温线方程分别为Henry方程和Freundlich方程,吸附平衡时间分别为12h和8h,吸附为放热反应。考察了p H和腐殖酸对目标抗生素吸附的影响,初步分析了吸附机理。二、以氙灯光源和滤光片组成模拟日光光照系统,研究了磺胺噻唑和恩诺沙星在黄河水和纯水中的光解行为,拟合动力学方程,确定了光解的反应速率和半衰期。磺胺噻唑在黄河水和纯水中的光解反应速率常数分别为0.0110min-1、0.0011 min-1,半衰期为63.01min和630.13min,恩诺沙星的光解反应速率常数分别为0.0254min-1、0.1493 min-1,半衰期为27.29min和4.64min。考察了初始浓度、pH、水中部分共存离子(Cl-、NO3-、Fe3+)、腐殖酸对抗生素光解速率的影响,初步分析了影响机制。
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