论文部分内容阅读
人工合成化合物的环境行为和风险已经开展很多研究。预测和控制它们潜在的环境和健康,需要系统地理解它们环境行为,尤其是与环境基质之间的相互作用。离子型有机污染物的吸附机理被认为是多种吸附机理共同贡献的结果。抗生素的环境行为还不完全被知晓,对其环境评估不能准确开展。目前,关于抗生素吸附的研究,吸附介质采用较多的是单一组分,实验条件也与现实的土壤环境有差距。在真实土壤中,这些组分几乎很少单独存在,往往是与其他组分共存在一起相互作用,从而对污染物进行吸附固定。因此,系统地研究抗生素在接近自然土壤环境条件下的吸附规律亟需开展。许多研究表明有机污染物在天然土壤上的吸附过程并不是一个瞬时平衡的过程,实际上有些污染物的吸附需要几天甚至几个月才能达到平衡。对于吸附过程中的慢吸附部分的忽略,可能会低估有机污染物的吸附能力,不能准确预测其归趋、迁移和转化,影响受污染环境的治理及修复方案的制定和选择。关于吸附动力学的具体机理目前仍然存在争议,有待进一步研究。抗生素在天然土壤颗粒上的吸附动力学研究鲜有报道,相关研究工作亟待深入开展。本研究通过吸附动力学实验结果,揭示土壤和碳基吸附剂的理化性质对氧氟沙星吸附产生的影响,探讨了抗生素在天然土壤上的吸附动力学机理。本研究主要在以下5个方面取得有价值的研究成果:1.氧氟沙星在天然土壤上的吸附动力学表现出明显的两阶段特征,即初始的快吸附阶段和后续的缓慢吸附阶段;2.双室一级动力学模型的模拟结果表明抗生素类药物普遍具有更大快室吸附速率和更小慢室吸附速率常数,两者的差别在1-2个数量级;3.随着初始浓度和吸附剂有机碳含量的增加,氧氟沙星的表观吸附速率减小,这一现象表明,扩散并不是控制氧氟沙星吸附过程的因素;4.氧氟沙星溶在高能位点(例如暴露的羟基和羧基官能团)上的吸附非常快,并且随着氧氟沙星的附着达到饱和。随着表层吸附的不断进行,部分氧氟沙星分子穿过已经在表层吸附的氧氟沙星分子,到达内层吸附位点,例如,有机-无机复合体和矿物颗粒聚集在一起形成的内孔,从而增加了氧氟沙星后续的吸附。因为这些可穿透的氧氟沙星分子能够同时被吸附的氧氟沙星分子和表层的吸附位点作用,所以,简单的扩散并不能用于解释慢吸附,慢吸附对于抗生素在天然土壤上的吸附非线性起到很大程度的贡献;5.通过对SMX和OFL在泥炭土上的动力学吸附过程进行模拟对比研究,同时结合其他研究者的研究结果,得出喹诺酮类抗生素在土壤中的吸附主要以物理吸附为主,如以静电作用力的形式与土壤有机质发生吸附行为,以及有机质隔离吸附等。