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磺胺类抗生素(SAs)是一类广泛应用于畜禽养殖业的人工合成抗生素。然而,畜禽摄入的抗生素通常不能被完全吸收,大约有30-90%会通过排泄物以原药和代谢产物的形式排出体外,对生态环境和人类健康造成风险。本文选取了磺胺嘧啶(SDZ)和磺胺甲恶唑(SMX)这两种典型SAs作为研究对象,通过固相萃取结合液相色谱串联质谱技术(SPE-LC-MS/MS)研究了它们在农田土壤中的吸附/解吸动力学、等温线、降解机制和淋溶规律。论文主要取得如下研究结果: (1)优化了固相萃取前处理过程和LC-MS/MS色谱质谱条件,建立了SDZ和SMX的SPE-LC-MS/MS检测方法。两种抗生素检出限分别为0.77μg·L-1和7.23μg·L-1,线性相关系数(R2)大于0.974。土壤、粪便和去离子水样品中的加标回收率在71.50-117.00%之间,相对标准偏差(RSD)均小于5%。 (2)SDZ和SMX在两种土壤上的吸附/解吸动力学分为快速反应和缓慢平衡两个阶段,24小时达到平衡。在三种动力学模型中,准二级动力学方程拟合效果最好。采用Henry定律和Langmuir模型对SDZ和SMX的吸附/解吸等温线进行了拟合(R2>0.985)。两种抗生素的吸附量与pH值呈负相关,解吸量与pH值呈正相关。随离子强度增加,吸附/解吸量都呈现先增后减的趋势,且二价离子的吸附常数明显高于一价离子。与吸附过程相比,解吸均存在“滞后现象”。SDZ和SMX在土壤上的吸附属于物理吸附,氢键作用、π-π共用电子对作用和表面络合作用是吸附过程的主要机制。 (3)一级降解动力学方程能较好地拟合两种抗生素在土壤中的降解行为(R2>0.762)。无论在好氧还是厌氧条件下,SDZ和SMX在灭菌土壤中的半衰期(DT50)都比未灭菌土壤长。添加粪便能促进抗生素的降解,但并不显著(<20%),多次添加粪便土壤的DT50都比单次添加粪便长,粪便不同添加方式不会影响最终的降解率。相同初始浓度和培养条件下,降解速率差异出现在0-21天。UHPLC-Q-TOF-MS检测到SDZ和SMX分别有7种和6种降解产物。厌氧降解过程中土壤温度总体下降,pH值变化与初始浓度有关,抗生素去除率与土壤中硫酸盐和硝酸盐的浓度变化呈正相关(R2>0.750)。 (4)通过土柱淋溶实验,发现两种抗生素在供试土壤中均呈现向下迁移的趋势。土柱各层中抗生素含量和迁移距离随着施药量增加而增加,随pH值降低和粪便含量增加,土壤中保留抗生素的浓度增加,向下迁移的能力减弱。SDZ和SMX的地下水污染指数(GUS)分别为3.50和4.45,均大于2.8,表明其在供试土壤中的淋溶迁移性很强。