不同抗生素在剖面土壤中的吸附特征

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1、第３２卷第１２期环境化学Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．１２２０１３年１２月ＥＮＶＩＲＯＮＭＥＮＴＡＬＣＨＥＭＩＳＴＲＹＤｅｃｅｍｂｅｒ２０１３ＤＯＩ：１０．７５２４／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５４⁃６１０８．２０１３．１２．０２０∗不同抗生素在剖面土壤中的吸附特征∗∗伊丽丽焦文涛陈卫平（中国科学院生态环境研究中心城市与区域生态国家重点实验室，北京，１０００８５）摘要采用静态吸附实验研究了３类不同吸附性能的抗生素（四环素类、氟喹诺酮类、磺胺类抗生素）在北京市自然发育的表层土壤（０—２０ｃｍ）中的吸附动力学行为和剖面土壤（０—２０、２０—４０、４０—６０、６０—８０、８０—１００ｃｍ）中的吸附热力学行为

2、．结果表明，３类抗生素在土壤中的吸附，呈现先快后慢的反应过程，均可以在２４ｈ趋于平衡；Ｅｌｏｖｉｃｈ方程能很好地描述３类抗生素在土壤中的吸附动力学过程．不同种类抗生素在同一深－１度土层中的吸附系数（Ｋ）各不相同，吸附强弱顺序为：四环素类抗生素（５０３．１—５７４２Ｌ·ｋｇ）＞氟喹诺酮类ｄ－１－１抗生素（１６０．７—７８６．１Ｌ·ｋｇ）＞磺胺类抗生素（３．１７３—７．８９３Ｌ·ｋｇ）．同种抗生素在不同深度土层的Ｋ值ｄ也存在较大差异，其中四环素类相差２．５倍、氟喹诺酮类相差２．８—３．６倍、磺胺类相差１．１倍．抗生素自身性质的差异是影响其在土壤中吸附行为的主要因素．剖面土壤理化性质的差

3、异也会对抗生素在土壤中的吸附行为造成一定影响，土壤阳离子交换量和有机质是其主要的影响因子．关键词抗生素，剖面土壤，吸附，土壤性质．［１］抗生素是一类是全球应用最为广泛和滥用最为明显的药物之一．人类活动连续的输入使环境中［２］抗生素呈现出一种“假持续”现象，进而对人体健康及整个生态系统构成长期潜在的危害．抗生素在土壤中的累积及向地下水迁移是其主要环境问题，而吸附是影响抗生素在土壤环境中迁移的重要过程之一．关于抗生素在土壤、沉积物中的吸附行为特征及其影响因素的研究表明抗生素在土壤和沉积物的４－１［３⁃５］吸附系数（Ｋ）可以从不到１—１０Ｌ·ｋｇ不等，主要受到抗生素理化性质、土壤类型和环

4、境条件等因ｄ［６⁃１０］素的影响．为揭示不同外界输入条件下抗生素的土壤累积及迁移特征，有必要研究其在不同深度土层中的吸附行为．目前，针对抗生素在剖面土壤中的吸附特征的研究较少．本文选取北京市广泛存在的潮土为研究土壤，选取吸附性能差异较大的四环素类抗生素、氟喹诺酮类抗生素、磺胺类抗生素作为研究对象，研究其在自然发育的表层土壤（０—２０ｃｍ）中的吸附动力学行为和剖面土壤（０—２０、２０—４０、４０—６０、６０—８０、８０—１００ｃｍ）中的吸附热力学行为，揭示其在剖面土壤中的吸附特征及其影响因素，为科学预测抗生素的土壤环境行为及生态风险提供依据．１材料与方法１．１供试材料环丙沙星标准品购

5、自美国Ｓｉｇｍａ公司，纯度为９５％；四环素、土霉素、诺氟沙星、氧氟沙星、磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑标准品均购自德国Ｄｒ．ＥｈｒｅｎｓｔｏｒｆｅｒＧｍｂＨ公司，纯度均＞９０％；甲醇和乙腈为色谱纯试剂，均购自Ｄｉｋｍａ公司；其它试剂为分析纯；实验用水为Ｍｉｌｌｉ⁃Ｑ超纯水仪制备．选择四环素类抗生素（四环素、土霉素）、氟喹诺酮类抗生素（氧氟沙星、环丙沙星、诺氟沙星）、磺胺类抗生素（磺胺嘧啶、磺胺甲恶唑）作为研究对象的依据为：国内常用、在北京市再生水中有检出、具备一定的持久性、吸附性能存在较大差异．供试土壤采自北京农林科学院国家农业信息化工程技术研究中心深１００ｃｍ的自然发育的剖面土壤．经测试土

6、壤样品中不含任何抗生素类药物．自然风干后，过１００目筛．参考相关文献［１１］，对供试土２０１３年４月８日收稿．∗国家自然科学基金青年科学基金项目（４１００１３００）资助．∗∗通讯联系人，Ｔｅｌ：０１０⁃６２８４３９８１；Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｗｐｃｈｅｎ＠ｒｃｅｅｓ．ａｃ．ｃｎ２３５８环境化学３２卷壤的理化性质进行测定．其中，土壤有机质采用重铬酸钾容量法测定、ｐＨ采用酸度计（ＵＢ⁃７）测定、水分采用称重法测定、阳离子交换量（ＣＥＣ）采用乙酸铵法测定、电导率采用电导率仪（ＤＤＳ⁃３０７Ａ）测定、颗粒组成用激光粒度仪（Ｍａｓｔｅｒｓｉｚｅｒ２０００）测定，测定结果如表１所示．ＣＥＣ作为土壤性质

7、的一个重要指标，一般会随土壤深度的增加而降低，但也有文献报道ＣＥＣ在０—１００ｃｍ碱性土壤剖面中随土壤深度的增［１２］加逐渐增加，反映出土壤保肥及缓冲能力逐渐增加．表１供试土壤理化性质Ｔａｂｌｅ１Ｐｈｙｓｉｏｃｈｅｍｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｏｉｌｌａｙｅｒ颗粒组成／％土壤分层／土壤水分／土壤ＣＥＣ／电导率／ｐＨｃｍ％有机质／％（ｃｍｏｌ·ｋｇ－１）（μＳ·ｃｍ－１）粘粒粉粒砂粒（＜０．００２ｍｍ）（０．００２—０．０５ｍｍ）（＞０．０５ｍｍ