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近年来我国海水养殖业发展迅速,养殖过程中细菌性疾病频发严重制约了产业的健康发展,影响了水产品的品质和产量。为预防和治疗病害的发生,多种抗生素类渔药在养殖过程中大量使用,严重破坏水域生态环境。抗生素作为“假”持久性环境污染物,在水环境中被广泛检出,浓度范围从ng/L到μg/L。抗生素在水环境中可通过吸附、水解、光解和微生物降解等一系列生物或非生物过程在环境介质中迁移转化。光解是抗生素在自然水环境中重要的消减途径,其反应机理主要是抗生素分子吸收光能后变成激发态从而引发各种反应。本文选取了水产养殖中常用的两种抗生素,恩诺沙星(Enrofloxacin,ENR)和氟苯尼考(Florfenicol, FLO),通过UVC-LED照射,研究ENR和FLO在纯水、模拟海水、模拟养殖废水中的光解行为机制,分析可能产生的光解产物及其光解路径;探讨并揭示不同水质因子对ENR和FLO光解反应的影响及作用机制;阐明ENR和FLO光解反应过程中生态毒性风险。得出的主要结论如下:
(1)UVC-LED辐照可显著降解ENR和FLO,其降解速率随光强的增强而增大,随初始浓度的升高而降低,在不同水质中表现为:模拟养殖废水>模拟海水>纯水。UVC-LED辐照ENR光解过程中,1O2可能作为主要的自由基参与自敏化反应,光解反应路径主要包括哌嗪基N4-脱烷基、ROS氧化、吸收能量、脱羧反应、哌嗪基裂解脱氨、哌嗪环和芳香环的C-N键裂解等。FLO光解过程中主要发生直接光解和间接光解反应,光解反应路径主要有羟基化、光诱导水解、光致脱氟、光致氯化。
(2)在模拟养殖废水中不同物质组分对ENR和FLO光解动力学的研究中,NaHCO3、Na2SO4、NaCl对ENR的光解影响较大,NaCl、MgCl2、Na2SO4、葡萄糖、NH4Cl对FLO的光解速率影响较大。一定浓度的Cl-和NO3-会促进ENR和FLO光解反应,随着浓度的增加,光解速率逐渐下降,抑制光解反应。
(3 )ENR和FLO经过UVC-LED光照后,其光解产物对球等鞭金藻(Isochrysisi galbana)的生长和费氏弧菌(Vibrio fischeri)发光率表现出显著的抑制作用,提示光解过程中可能生成毒性作用较大的中间产物。其中,随着光解时间的延长FLO光解产物显著抑制I.galbana生物量、总叶绿素和类胡萝卜素含量,促进ROS积累,进而影响SOD、CAT活力以及MDA含量。
综上,ENR和FLO可以发生直接光解和自敏化光解,其光解过程受到水环境因子的影响,光解的中间产物可能是造成I.galbana和V.fischeri毒性增加的原因之一。本论文的研究结果将为养殖尾水的净化及渔药抗生素的安全使用提供理论支撑,为水产养殖业的持续健康发展提供技术支持。
(1)UVC-LED辐照可显著降解ENR和FLO,其降解速率随光强的增强而增大,随初始浓度的升高而降低,在不同水质中表现为:模拟养殖废水>模拟海水>纯水。UVC-LED辐照ENR光解过程中,1O2可能作为主要的自由基参与自敏化反应,光解反应路径主要包括哌嗪基N4-脱烷基、ROS氧化、吸收能量、脱羧反应、哌嗪基裂解脱氨、哌嗪环和芳香环的C-N键裂解等。FLO光解过程中主要发生直接光解和间接光解反应,光解反应路径主要有羟基化、光诱导水解、光致脱氟、光致氯化。
(2)在模拟养殖废水中不同物质组分对ENR和FLO光解动力学的研究中,NaHCO3、Na2SO4、NaCl对ENR的光解影响较大,NaCl、MgCl2、Na2SO4、葡萄糖、NH4Cl对FLO的光解速率影响较大。一定浓度的Cl-和NO3-会促进ENR和FLO光解反应,随着浓度的增加,光解速率逐渐下降,抑制光解反应。
(3 )ENR和FLO经过UVC-LED光照后,其光解产物对球等鞭金藻(Isochrysisi galbana)的生长和费氏弧菌(Vibrio fischeri)发光率表现出显著的抑制作用,提示光解过程中可能生成毒性作用较大的中间产物。其中,随着光解时间的延长FLO光解产物显著抑制I.galbana生物量、总叶绿素和类胡萝卜素含量,促进ROS积累,进而影响SOD、CAT活力以及MDA含量。
综上,ENR和FLO可以发生直接光解和自敏化光解,其光解过程受到水环境因子的影响,光解的中间产物可能是造成I.galbana和V.fischeri毒性增加的原因之一。本论文的研究结果将为养殖尾水的净化及渔药抗生素的安全使用提供理论支撑,为水产养殖业的持续健康发展提供技术支持。