论文部分内容阅读
抗生素自发现至今被广泛应用于医疗、生物科学研究、畜牧业、农业等方面,随着抗生素大量使用,尤其是滥用率较高使得土壤抗生素污染问题日趋突出。我国西南地区分布着广泛的紫色土,由于紫色土有机质含量低、大孔隙发育等特点,加快了抗生素污染,尤其以磺胺类等弱疏水性抗生素为主。生物炭作为具有较大比表面积的环境友好型材料,可以通过吸附环境中抗生素从而降低抗生素生物有效性,从而降低抗生素的污染风险。故本文选取川渝丘陵区紫色土,包括绵阳市盐亭县土壤、乐山市土壤、重庆市忠县土壤为研究对象,施加生物炭后开展野外生物炭老化实验,经过两年的自然老化过程,测定老化施炭紫色土的基本理化性质;并针对三种弱疏水性抗生素（磺胺嘧啶（SD）、磺胺甲恶唑（SMZ）及氟苯尼考（FFC））开展批量平衡实验,进而探究了紫色土施用生物炭（投加质量分数以次为0、0.5%、1%、2%、3%、5%）对三种典型抗生素在紫色土中吸附特征的影响。主要研究结果如下:（1）通过老化施炭紫色土基本理化性质的测定,施加生物炭对于乐山土壤和忠县土壤pH的变化无关。而在盐亭土壤施加生物炭可以提高盐亭土壤的pH值;三种紫色土壤的有机碳含量关系为:忠县>乐山>盐亭。在施加生物炭之后,三地老化施炭紫色土有机碳含量得到了明显地提高;三种老化施炭紫色土的阳离子交换量的大小关系:忠县>盐亭>乐山;在施加生物炭后,三地施炭土的阳离子交换量均出现的先增加随后减小的趋势。通过三维荧光光谱分析施炭土溶解性有机质性质指标,数据显示老化施炭紫色土DOM荧光强度与施加炭量呈正相关关系,并且通过计算比较三种老化施炭紫色土的紫外-可见吸收光谱参数(SUVA254)、腐殖化指数（HIX）、荧光指数（FI）三项光谱学参数,结果表明三种供试土壤均属于外源输入型溶解性有机质;在未施加生物炭的三地土壤中,忠县土的腐殖化程度是最低的,盐亭土的腐殖化程度是最高的;投加生物炭后,三种老化施炭紫色土腐殖化指数HIX均得到提高,表明生物炭可能促进土壤腐殖化的进程,施炭盐亭县土通过有机质对于抗生素的吸附能力进而影响施施炭土壤对于抗生素的吸附效果;施炭忠县土的芳构化程度最高,施炭盐亭土的芳构化程度最低,相比于对照组,芳构化程度均得到提高,这表明生物炭溶出的溶解性有机质本身具有高度芳构化结构提高了土壤本身芳构化的水平。（2）通过实验研究紫色土施加生物炭对于抗生素吸附特征的影响,结果表明:三种施炭土与对照组对SD、SMZ、FFC抗生素的吸附相比,添加生物炭均能增加土壤对三种抗生素的吸附能力。实验数据显示指出,生物炭的施加可以显著增加FFC的吸附（P<0.05）。通过Liner、Langmiuer、Freundlich吸附模型进行拟合,Liner与Freundlich模型拟合结果较好（R2>0.85）。FFC在三种供试土壤中的吸附常数为:0.4812.05（mg/g）,SMZ在三种供试土壤中的吸附常数为:1.059.21（mg/g）,SD在三种供试土壤中的吸附常数为:0.323.86（mg/g）。三种抗生素吸附强弱的顺序都表现为FFC>SMZ>SD;通过计算吸附自由能,三种抗生素在三种老化施炭紫色土中的吸附自由能均小于-40kJ/mol,所以其吸附过程均属于物理吸附。（3）通过相关性分析,对于吸附SMZ,土壤理化性质有机质含量（OC）与SD吸附容量常数Kf正相关,并且达到极显著水平（P<0.01）;腐殖化指数（HIX）与SD吸附容量常数Kf正相关,并且达到显著水平（P<0.05）;对于吸附SD,土壤理化性质HIX与SD吸附容量常数Kf正相关,并且达到极显著水平（P<0.01）;黏粒含量（CC）与SMZ吸附容量常数Kf正相关,并且达到显著水平（P<0.05）;对于吸附FFC,土壤理化性质HIX与FFC吸附容量常数Kf正相关,并且达到极显著水平（P<0.01）;CC与FFC吸附容量常数Kf正相关,并且达到显著水平（P<0.05）。通过主成分分析方法的分析,溶解性有机质含量（DOC）在乐山市和忠县施炭土中理化性质因素中所占权重是最高的,OC在盐亭县施炭土理化性质因素中所占权重是最高的。进而得到施加生物炭后的紫色土吸附容量常数Kf与四种理化性质指标HIX、OC、CC和DOC存在着密切的关系。（4）通过多元线性回归分析,得到三种抗生素对于紫色土主要理化性质的多元线性拟合方程,其中拟合方程的R2均大于0.56,较好的构造描述三种抗生素的吸附特征与理化性质之间的关系。