四环素和土霉素因其优异的抗菌性能而被广泛应用于畜禽养殖,然而由于过量的使用而导致大部分的抗生素没有被吸收而以母体的形式排到水体环境。地表水灌溉和畜禽粪便的施用使得抗生素在土壤中广泛存在,这就不可避免地造成土壤生态危害。这些抗生素不可避免地受到环境因素(如光照)的影响从而发生理化性质和生态毒性的改变。土壤酶是土壤生化反应的关键,也是植物吸收营养物质和地球元素循环的关键影响因子。因此,非常有必要研究抗生素及其降解产物对土壤酶的相互作用,然而由于抗生素降解产物成分复杂,相关研究结果不足。本文以四环素和土霉素为模型污染物,利用紫外光对其溶液进行光降解。利用紫外光谱、荧光光谱分析两种抗生素及其降解产物对脲酶和过氧化氢酶的骨架结构、氨基酸残基微环境的影响。利用分子模拟软件Molecular Operating Environment(MOE)分析四环素和土霉素及其主要光解产物与脲酶和过氧化氢酶相互作用的位置和作用点个数以及主要作用力类型等作用细节。最后,利用酶活实验进一步分析两种抗生素及其降解产物对脲酶和过氧化氢酶的催化活性的影响。相对于母体化合物,两种抗生素降解产物均展现出了更强的毒性效应。这种毒性效应不仅改变脲酶和过氧化氢酶的骨架结构和氨基酸微环境,并在一定程度上抑制脲酶和过氧化氢酶的催化活性。抗生素母体化合物与其光解产物形成的复合体系产生了联合毒性效应。具体的研究结果如下:紫外光谱分析表明:相对于其母体化合物,土霉素的光解产物对脲酶和过氧化氢酶的骨架结构的影响较小;而四环素和其光解产物对脲酶和过氧化氢酶的影响差异性较小。同步荧光光谱表明:四环素/土霉素及其光解产物都猝灭脲酶的同步荧光60且其降解产物展示了更强的猝灭效应,不同的是四环素/土霉素及其光解产物显示出对过氧化氢酶同步60的增敏效应。表明四环素/土霉素及其光解产物改变了脲酶和过氧化氢酶的色氨酸残基微环境。三维荧光光谱表明:四环素/土霉素及其光解产物都对脲酶和过氧化氢酶展示了强烈的荧光猝灭效应;其光解产物比其母体化合物对脲酶展示了更强的荧光猝灭效应,而对过氧化氢酶展示了更弱的粹灭效应。分子模拟研究表明,相对其母体化合物,四环素和土霉素的光解产物可能会与脲酶和过氧化氢酶产生更多的相互作用键,且这种增强作用除了氢键相互作用外主要为疏水相互作用。酶活分析表明四环素和土霉素的光解产物对脲酶和过氧化氢酶都展示出了更强的酶活抑制性。因此,相对于抗生素母体化合物,我们需要更加关注抗生素在环境中的迁移转化及其转化(或降解)产物的生态风险和危害。该研究不仅可以为土壤污染风险评估提供参考,也可以为土壤修复提供指导。