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环境因子对胡敏酸介导下SDZ光解行为的影响

刘畅;王彬;曾丹;谌书;申霞;黄莎

【期刊名称】《《中国环境科学》》

【年(卷),期】2019(039)012

【总页数】11页(P5134-5144)

【关键词】磺胺嘧啶;光降解;环境因子;胡敏酸

【作者】刘畅;王彬;曾丹;谌书;申霞;黄莎

【作者单位】西南科技大学环境与资源学院四川绵阳621101;西南科技大学固体

废物处理与资源化教育部重点实验室四川绵阳621010

【正文语种】中文

【中图分类】X703

磺胺类抗生素是以对氨基苯磺酰胺为基体,可以预防和治疗细菌感染性疾病的一类

人工合成的药物,被广泛应用于水产养殖、畜牧业以及医疗[1-2].研究表明,大量未经

处理的抗菌药物通过生活污水、医院污水等方式进入到环境中并潜在威胁人体的健

康和生态系统[3].磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SDZ)具有抗菌性广、使用便捷等优点,但

是其性质稳定易残留,很难通过污水处理、水解、生物降解等方式去除[4].因此,了解

有机污染物的环境行为和持久性对生态风险评估至关重要.

目前,光降解和吸附过程是抗生素在环境中的主要行为,其中光化学过程是其在环境

中的重要转化途径,并有研究证明抗生素主要是吸收太阳光中的紫外光引起自身降

解[5].近年来学者们报道了单一水溶液中环境因子对有机污染物光解有不同程度的

影响,黄丽萍[6]研究了NO3-对土霉素的光解为积极作用;Yang等[7]证实了离子强

度大小会抑制3种磺胺类药物的光解;Kamiya等[8]研究了在胡敏酸(HA)体系中,金

属阳离子会与HA发生络合作用,从而抑制有机磷化合物的光解.天然有机质(NOM)

中主要的成分为HA,其可作为光敏剂,普遍存在于自然环境中.据相关报道,水环境中

HA可间接光解磺胺类抗生素,一方面,HA形成激发态并随后产生各种活性氧物质

(ROS)促进抗生素光解[9-10];另一方面,HA产生活性猝灭剂或与抗生素竞争吸收光

源而抑制抗生素的光解[11-13].然而,目前还不清楚在纯水以及HA介导体系下环境

因子(如pH值、NO3-、Mg2+等)对SDZ光降解会造成何种程度的影响.

因此,本实验研究了500W高压汞灯照射下SDZ-HA体系中环境因子对SDZ光降

解动力学影响.选取2种分别从泥炭土和水稻土中提取出的HA,讨论溶液pH值、

不同初始浓度的SDZ、光敏离子(NO3-,Fe3+)、离子强度和金属离子(K+、Ca2+

和Mg2+)等环境因子对SDZ光解的影响.分析SDZ的光降解规律,为更好理解

SDZ在水及HA体系下的光化学转化提供理论参考,对评价磺胺类抗生素存在的环

境风险具有重要意义.

供试土样:选取自四川绵阳青义镇水稻土、泥炭土,土壤采集过程中去掉表面5cm

土层,向下深度为20cm.采样后手动摘除水稻土和泥炭土中的杂草、碎石以及根茎

叶等杂质,土壤自然风干后碾碎、研磨过筛并避光保存.

试剂:SDZ(理化性质及结构如表1所示),由Sigma-Aldrich公司提供,优级纯,纯度

³99%;NaOH购买自国药集团化学试剂有限公司,优级纯,纯度³98%;腐殖酸(泥炭中

提取的胡敏酸记为NTHA、水稻土中提取的胡敏酸记为SDHA);KCl,分析纯,纯度

³98%;NaCl,分析纯,纯度³98%;MgCl2,分析纯,纯度³98%;Fe2(SO4)3,分析纯,纯度为

21~23%;NaNO3,分析纯,纯度³99%;冰乙酸(HPLC,纯度³99.8%、无水乙醇(AR,纯

度³99.8%)购自成都市科隆化学品有限公司;乙腈、甲醇、异丙醇购自于德国默克医

药公司,色谱纯,纯度³99.9%,使用前用0.45µm有机相滤膜过滤并超声脱气30min;

实验过程中使用超纯水(TOC£0.2mg/L;18MΩ×cm).供实验应用的SDZ储备液均

为每日配制.

光解实验装置采用CEL-LAB500公转数控型多位光化学反应仪,购买自北京中教金

源科技有限公司;光解装置配备有冷水机(LX-1000),以达到控制光解体系实验温度,

灯源(高压汞灯和氙灯各500W);高效液相色谱仪(Agilent1260,美国Agilent);元素

分析仪(varioMACROcube,