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四环素类抗生素在土壤中的环境行为及生态毒性研究

作　者: 鲍艳宇
导　师: 周启星
学　校: 南开大学
专　业: 环境科学
关键词: 四环素类抗生素土壤吸附解吸降解小麦生态毒性
分类号: X131.3
类　型: 博士论文
年　份: 2008年
下　载: 2016次
引　用: 19次
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内容摘要

本课题以四环素类抗生素为研究对象,结合2种典型土壤即褐土和红壤,分别通过振荡平衡法和室内模拟方法研究了此类抗生素在土壤中吸附、解吸和降解行为,且在不同介质(水和土壤)中研究了此类抗生素对土壤植物-小麦的生态毒性,研究结果表明:四环素类抗生素在土壤环境中的吸附动力学:在不同条件下,土壤对四环素的吸附均能在24h时达到稳定平衡。随着液土比的降低和土壤有机质的去除,四环素在2种土壤上的吸附速度加快。Elovich方程和双常数方程对四环素在土壤中的吸附动力学具有良好的拟合效果。四环素类抗生素在土壤环境中的吸附和解吸行为:四环素和土霉素均能被土壤强烈的吸附,结果表明,在本研究所有的测定条件下,土壤吸附了>80.00%的添加在溶液中的四环素类类抗生素,且2种土壤对四环素的吸附强于土霉素。Freundlich方程对此类抗生素在土壤中的吸附等温线具有良好的非线性拟合效果。随着土壤有机质和氧化物的去除,土壤对此类抗生素的吸附容量下降;Ca2+、K+、Na+ 3种离子介质条件下,由于Ca2+与此类抗生素能够形成稳定的络合物,因此以Ca2+介质中抗生素在土壤上的吸附最弱;随着液土比的增加,土壤对抗生素的吸附容量和吸附强度均呈下降趋势;当pH值>5.5,随着实际土壤平衡溶液中的pH的增加,土壤对四环素的吸附下降。此类抗生素在褐土中的解吸滞后系数高于红壤,且土霉素的解吸滞后性强于四环素。去除土壤有机质基本上能够增加此类抗生素在土壤中的滞后性;不同离子条件下,以四环素在Ca2+介质中的解吸滞后系数最大,土霉素在K+介质中的解吸滞后系数最大。温度对此类抗生素吸附解吸的影响并不明显。四环素类抗生素在土壤中的吸附以物理吸附为主。四环素类抗生素在土壤环境中的降解行为:四环素和土霉素在土壤中的降解随着时间的延长而变缓。根据半衰期数值显示,四环素在土壤中具较易降解性,而土霉素具中等降解性;四环素在褐土中的降解快于红壤,而土霉素在红壤中的降解快于褐土。去除土壤有机质能够延缓四环素和土霉素的降解,且土壤有机质对四环素降解的影响比土霉素强烈。土著微生物并不影响此类抗生素在土壤中的降解。四环素类抗生素对小麦的生态毒性:根伸长抑制率是此类抗生素最好的生态毒性指示指标。土壤对抗生素污染有重要的缓冲作用,其中对土霉素的缓冲强度高于四环素。在不同介质中,小麦的根伸长抑制率(或芽伸长抑制率)与此类抗生素的浓度之间均存在明显的剂量-效应关系。四环素和土霉素在水溶液中的生态毒性指标IC10分别为25.88,24.22mg/L,而在土壤中分别增加至377.8,717.6mg/kg,介质类型严重影响着污染物的IC10值。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-10
第一章前言  10-27
  1 四环素类抗生素简介  10-12
    1.1 四环素类抗生素的发现  10-11
    1.2 四环素类抗生素消费和使用情况  11-12
  2 四环素类抗生素的土壤环境行为研究进展  12-20
    2.1 四环素类抗生素进入土壤环境的重要途径  12-14
    2.2 四环素类抗生素在土壤环境中的污染状况  14-16
    2.3 四环素类抗生素在土壤中的吸附和解吸  16-18
    2.4 四环素类抗生素在土壤中的降解  18-20
  3. 四环素类抗生素的生态毒性研究进展  20-25
    3.1 对水生生物的生态毒性  20-22
      3.1.1 四环素类抗生素对水体微生物的毒性效应  20
      3.1.2 四环素类抗生素对水体植物的毒性效应  20-21
      3.1.3 四环素类抗生素对水体甲壳动物的毒性效应  21
      3.1.4 四环素类抗生素对鱼类的毒性效应  21
      3.1.5 四环素类抗生素对其他水生动物的生态毒性  21-22
    3.2 对植物的生态毒性  22-23
    3.3 对土壤微生物的生态毒性  23-24
    3.4 对土壤动物生态毒性  24-25
  4. 本研究的内容、目的和意义  25-27
    4.1 主要研究内容  25
    4.2 本研究的目的和意义  25-27
第二章四环素在土壤中的吸附动力学特性  27-38
  引言  27
  1 材料与方法  27-29
    1.1 供试土壤  27-28
    1.2 药品和试剂  28
    1.3 试验设计  28-29
    1.4 仪器及其它  29
    1.5 数据处理  29
  2 结果与分析  29-36
    2.1 四环素在不同土壤中的吸附过程和吸附平衡时间  29-30
    2.2 液土比对四环素吸附动力学的影响  30-31
    2.3 水溶液中四环素浓度对其吸附动力学的影响  31-32
    2.4 土壤有机质对四环素吸附动力学的影响  32-34
    2.5 土壤中四环素吸附的动力学模型  34-36
  3 小结  36-38
第三章四环素类抗生素在土壤中的吸附-解吸  38-73
  引言  38
  1 材料与方法  38-41
    1.1 供试土壤  38-39
    1.2 药品和试剂  39
    1.3 吸附解吸试验方法  39-41
    1.4 仪器及其它  41
    1.5 数据处理  41
  2 结果与分析  41-66
    2.1 四环素在土壤中的吸附和解吸  41-60
      2.1.1 四环素在不同土壤中的吸附和解吸  41-44
      2.1.2 有机质对四环素吸附和解吸的影响  44-47
      2.1.3 氧化物对四环素吸附和解吸的影响  47-49
      2.1.4 阳离子类型对四环素吸附和解吸的影响  49-52
      2.1.5 液土比对四环素吸附和解吸的影响  52-54
      2.1.6 温度对四环素吸附和解吸的影响  54-56
      2.1.7 pH 值对四环素吸附和解吸的影响  56-60
    2.2 土霉素在土壤中的吸附和解吸  60-66
      2.2.1 土霉素在不同土壤中的吸附和解吸  60-61
      2.2.2 有机质对土霉素吸附和解吸的影响  61-63
      2.2.3 阳离子类型对土霉素吸附和解吸的影响  63-66
  3 讨论  66-71
    3.1 2 种四环素类抗生素在土壤中的吸附和解吸特性  66-67
    3.2 有机质对四环素类抗生素吸附和解吸的影响  67-68
    3.3 离子类型对四环素类抗生素吸附-解吸的影响  68-69
    3.4 四环素类抗生素在土壤中的吸附机理  69-71
  4 小结  71-73
第四章四环素类抗生素在土壤中的降解  73-82
  1 材料与方法  73-75
    1.1 供试土壤  73-74
    1.2 药品和试剂  74
    1.3 试验方法  74-75
    1.4 仪器及其它  75
    1.5 数据处理  75
  2 结果与分析  75-79
    2.1 四环素在土壤中的降解  75-77
      2.1.1 四环素在不同土壤中的降解特性  75-76
      2.1.2 土壤有机质对四环素在土壤中降解的影响  76
      2.1.3 土壤微生物对四环素在土壤中降解的影响  76-77
    2.2 土霉素在土壤中的降解  77-79
      2.2.1 土霉素在不同土壤中降解  77-78
      2.2.2 有机质对土霉素在土壤中降解的影响  78-79
      2.2.3 微生物对土霉素在土壤中降解的影响  79
  3 讨论  79-81
  4 小结  81-82
第五章四环素类抗生素对小麦生态毒性的研究  82-93
  1 材料与方法  82-83
    1.1 供试材料  82
    1.2 试验方法  82-83
    1.3 数据处理  83
  2 结果与分析  83-91
    2.1 在水溶液中低浓度四环素类抗生素对小麦根伸长、芽伸长以及发芽率的影响  83-85
    2.2 不同介质条件下四环素类抗生素对小麦根伸长抑制率的影响  85-88
    2.3 不同介质条件下四环素类抗生素对小麦发芽率的影响  88-89
    2.4 不同介质条件下四环素类抗生素对小麦芽伸长抑制率的影响  89-91
  3 讨论  91
  4 小结  91-93
第六章本研究的创新点、结论与展望  93-96
  1 本研究的创新点  93
  2 本研究的结论  93-95
  3 研究展望  95-96
参考文献  96-104
致谢  104-105
博士后期间发表的学术论文、专著、重要科研成果  105-107
个人简历  107

四环素类抗生素在土壤中的环境行为及生态毒性研究

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