抗生素在土壤中的吸附行为研究进展

抗生素是人类与动植物疾病防治中被广泛使用的抑菌或杀菌药物,由于其不能完全被机体吸收转化,大部分以原形或代谢物的形式经不同途径进入土壤环境,导致土壤微环境破坏,最终影响人类健康。本文通过文献查阅,综合近几年的研究现状,分析土壤矿物质、有机质、土壤溶液及土壤生物对抗生素吸附作用的机理,探究土壤矿物质、有机质、土壤溶液及土壤生物对抗生素吸附性能的影响,并对抗生素在土壤中的吸附行为进行了展望,以期为土壤中抗生素污染防治提供理论依据。     

土壤中抗生素的环境行为及分布特征研究进展

抗生素被广泛应用于治疗和控制人类及其他动物的细菌感染性疾病,并且可以作为饲料添加剂或生长促进剂用于禽畜养殖。大量抗生素通过有机肥施用、污水灌溉等途径持续进入土壤,导致土壤环境中抗生素种类不断增加、含量逐年增高。抗生素污染会对土壤中微生物、动物、植物等产生直接或间接的影响,诱导耐药菌株及抗性基因的产生,并且抗生素还可以被植物吸收,通过食物链影响人类健康。本文系统介绍了近20年来土壤中抗生素的相关研究,并着重就土壤中抗生素的来源归趋、环境行为以及时空分布情况进行了总结。研究认为土壤中抗生素的环境行为受抗生素种类和土壤性质的强烈影响,并且土壤中抗生素的时空分布与其环境行为和人类活动密切相关。     

铬在土壤中的吸附解吸研究进展

对铬在土壤中的吸附解吸研究进行了综述,土壤中铬的吸附解吸机理包括非专性吸附(离子交换吸附)、专性吸附以及物理表面吸附,分别对pH、氧化还原电位、土壤组分(土壤矿物和有机质)、竞争离子以及离子强度等因素对铬吸附解吸的影响作了论述。文章进一步描述了土壤中铬吸附解吸的数学模型Freundlich方程、Langmuir方程、一级动力学模型、金属-腐殖酸模型(one-sitemodel)和表面络合模型-扩散层模型(DLM)等的研究情况,并对今后的研究方向进行了探讨。     

金霉素在不同耕作土壤中的吸附－解吸行为

用批平衡吸附试验研究了金霉素在河南封丘潮土、南京黄棕壤、常熟水稻土和江西鹰潭红壤4种土壤中的吸附行为。结果表明,金霉素的土壤吸附-解吸行为均可用Freundlich模型和Langmuir模型进行良好的线性拟合。其Kf值差异较大,分别为潮土1135Lkg-1,黄棕壤1250Lkg-1,水稻土2618Lkg-1和红壤4315Lkg-1,显示金霉素在4种土壤中的吸附行为存在较大的差异。此外,金霉素在4种土壤上的解吸过程存在明显的滞后现象。研究还表明4种土壤中金霉素的吸附参数Kf值与土壤pH呈显著负相关。     

兽药抗生素在土壤环境中的行为

兽药抗生素的环境暴露问题逐渐受到人们的极大关注。但是,以往的少数相关研究仅仅报道了某些兽药抗生素在水体环境和底泥中的存在,其中涉及土壤体系的则更少。同时,对兽药抗生素在土壤中的暴露途径和迁移、转化等了解较少。某些兽药抗生素如土霉素等,在环境中的持久性较强,对生物和环境可能存在着潜在的威胁。本文回顾了某些兽药抗生素在土壤体系(包括底泥)中的环境行为。     

土壤对病毒的吸附行为及其在环境净化中的作用

病毒在土壤上的吸附行为在很大程度上决定着其对饮用水的污染威胁。通过一次平衡法实验,比较研究噬菌体MS2和X174在6种不同性质土壤上的吸附行为的差别,同时阐述土壤中本身存在的微生物对土壤吸附行为的影响。总体趋势为土壤对X174的吸附能力高于对MS2的吸附能力;红黏土对病毒的吸附能力最强,而沙质潮土最弱;土壤中本身存在的微生物对土壤吸附病毒的影响依不同类型的土壤和病毒而异,除了红黏土外,灭菌土壤显著增加其对MS2的吸附;但对X174来说,灭菌后显著降低其在红黏土上的吸附,其他5种土壤的灭菌处理对X174的吸附行为没有显著影响。说明红黏土或与红黏土类似性质的材料在净化被病毒污染的水域时可能是一比较理想的病毒吸附剂;而在沙质潮土地区,病毒通过被土壤吸附而达到过滤净化的可能性则比较小。土壤中可能存在某一种或一类特殊微生物,它们可能可以控制病毒在土壤中的吸附行为,因而进一步研究其机理十分必要。     

土壤镉吸附的研究进展

综述了土壤镉吸附的机理和土壤pH、有机质含量、粘粒矿物类型及含量、土壤溶液中竞争性阳离子、共存阴离子、土壤温度等土壤性质对土壤镉吸附的影响;总结了土壤镉的吸附量随土壤pH增加、温度升高及有机质、铁锰氧化物和粘土矿物含量增加而增加的机理;竞争性阳离子的存在抑制镉的吸附,土壤溶液中共存阴离子对镉吸附的影响取决于阴离子种类和土壤类型。     

邻苯二甲酸和水杨酸在可变电荷土壤中的吸附行为

研究了2种低分子量有机酸邻苯二甲酸和水杨酸在2种代表性可变电荷土壤红壤和砖红壤中的吸附行为。结果表明,可变电荷土壤对有机酸的吸附容量较大,对邻苯二甲酸的吸附亲和力大于对水杨酸的亲和力,在砖红壤中2种有机酸的吸附量大于在红壤中的,这与土壤的游离铁、铝氧化物的含量一致。土壤氧化铁在有机酸吸附中起着重要作用,粘土矿物如高岭石对有机酸的吸附量很小。有机酸的吸附涉及专性吸附和静电吸附2种机制,并以前者为主。当pH小于4.5时,pH的改变对有机酸的吸附影响不大;当pH大于4.5时,有机酸的吸附量随pH的增加而减小。     

挥发性氯代烃在土壤中的吸附行为研究进展

挥发性氯代烃(Volatile chlorinated hydrocarbons,VCHs)是工业污染场地的常见污染物,在非饱和带存在于土壤气相、水相、固相或以高密度非水相液体(Dense non-aqueous phase liquids,DNAPL)的形式存在,形成一个动态平衡系统。土壤对VCHs的吸附不仅影响土壤中的污染物浓度,而且极大地影响VCHs的迁移转化行为。根据VCHs在土壤中的吸附机制,可以对土壤中的VCHs浓度进行预测,优化各种模型参数,指导污染修复及管理工作。本文总结了VCHs在非饱和带土壤中的相间分配特征,吸附机制及其影响因素,特别探讨了土壤有机碳、矿物及水分对吸附的影响,提出了当前研究中存在的问题,并对将来研究进行了展望。     

离子交换树脂膜吸附土壤养分的动力学研究

采用从英国进口的离子交换树脂膜和室内埋置法研究了取自河北玉田县的 4个土壤吸附土壤磷、钾、钙、镁和锰的动力学。结果表明 ,在 0 .5～ 2 4h的吸附时间内 ,随着提取时间的延长 ,树脂膜吸附的土壤磷、钙量和锰量显著增加 ,而吸附的钾量减少。     

土壤吸附铜离子的研究进展

对土壤吸附Cu的研究进行了综述。主要讨论了吸附速率,吸附等温线,表面络合模式和影响吸附量的因子等方面的问题。目前对土壤吸附Cu的速率研究主要有两种方法:一是根据实验数据绘制吸附量随时间变化的曲线,根据所绘制的曲线斜率来研究吸附动力学过程;二是选择经验性的化学动力学方程对数据进行拟和,依据较高的相关系数和较低的标准误差选择最优方程,根据吸附速率系数来进行定量的研究。土壤对Cu吸附的定量描述,经验性的吸附等温式仍不失为一个十分有用的方法;考虑到土壤性质和环境因子对吸附的影响,模型中应该加入这些参数使其更能反映土壤对重金属的吸附过程,但这方面的研究相对较少。土壤表面电荷特征、低分子有机酸对土壤吸附Cu的影响和吸附过程中Cu形态的变化等方面研究也较少。     

Boron sorption isotherm: A method to estimate boron fertilizer requirement

Abstract

The boron sorption isotherm method of soil testing may provide an estimate of the fertilizer required to bring the soil to an optimum boron level. Data from the boron isotherm experiment suggests that at low concentrations a plot of added boron vs equilibrium solution boron will be linear. The boron concentration at which this plot becomes linear will depend on the characteristics of the soil tested. The data, from this and other studies, suggest that 0.5 ppm boron in the equilibrium solution should be the approximate upper limit of boron concentration where this relationship is linear. Since boron added is linear with respect to boron in equilibrium solution, boron fertilizer required to adjust the equilibrium solution concentration can be calculated from the least squares regression equation of these two variables. This fertilizer requirement can only be determined when the optimum level of boron in equilibrium solution is known. Thus, further study is needed to establish this optimum level for all plant species.     

Removal of cadmium from aqueous solution by a soil containing magnesite

Removal of Cd (II) from aqueous solution by a soil containing magnesite and thermal activated soil containing magnesite was investigated. Maximum activation temperature was determined at 700°C for 2?h and maximum adsorption capacities were determined as 4.20?mg/g for natural magnesite, 38.91?mg/g for thermal activated magnesite at 25°C respectively. Equilibrium contact time of cadmium was determined for 2?h. Adsorption of Cd (II) on soil containing magnesite conforms to Langmuir's isotherm.     

土壤中离子扩散的动力学研究

本文首先从理论上分析了土壤中离子扩散的动力学问题,提出了土壤中离子扩散的三种动力学类型,即扩散的一级动力学、零级动力学和负一极动力学,并且还指出,一级动力学是土壤中离子扩散的普遍形式,负一级动力学只出现在过程的初期阶段,而扩散的零级动力学则存在于有快速表面反应的情况下。在此基础上进行了Ｍｇ＾２＋在土壤和石英砂中的扩散动力学实验研究,结果发现不论在２９８Ｋ还是在３０８Ｋ的温度下,两个体系中Ｍｇ＾２＋     

反应时间对对硝基氯苯在土壤上的吸附与解吸行为的影响

对硝基氯苯(p-.Nitrochlorobenzene,p-NCB)在东北黑土上吸附不同时间(1天和36天)的样品吸附等温线重合,表明吸附在1天内达到平衡。然而,不同吸附时间的两份样品解吸等温线存在显著差异,推测可能是吸附达到表观平衡后,随接触时间的增加,吸附质(p-NCB)分子和土壤有机质之间发生酶催化反应中的\"诱导-契合\"作用,从而使二者的结合更加紧密。高浓度p-NCB可能会造成黑土有机质发生结构或形态的改变,造成解吸延滞作用显著。     

磺胺嘧啶在土壤及土壤组分中的吸附/解吸动力学

抗生素在土壤中的吸附/解吸及迁移过程受其理化性质的强烈影响,其中土壤中的矿物成分,如高岭石、蒙脱石及腐殖酸等是重要控制因素。本文主要研究了磺胺嘧啶在土壤、高岭石、蒙脱石和腐殖酸中的吸附/解吸动力学过程,并对反应前后的高岭石、蒙脱石和腐殖酸进行傅里叶红外光谱(Fourier transform infrared, FTIR)表征,探讨其可能的吸附机理。结果表明:磺胺嘧啶的吸附(解吸)动力学过程,可以分为快速吸附(解吸)、吸附解吸动态平衡和吸附(解吸)平衡3个阶段;磺胺嘧啶在土壤及其3种组分中的吸附(解吸)均可在24 h内达到平衡,其浓度高低会导致土壤及其组分的吸附差异,不同土壤组分中的官能团含量、带电性质及氢键是造成吸附差异的主要原因;分别用伪一级动力学模型、伪二级动力学模型和Elovich模型对其吸附过程进行拟合,其动力学吸附过程更符合伪二级动力学模型,R20.99,主要受控于物理化学吸附;FTIR图谱表明磺胺嘧啶与高岭石以物理吸附为主,并有少量氢键作用,与蒙脱石之间主要以氢键作用完成吸附,而在腐殖酸中存在表面络合和π–π共轭作用。     

土壤矿物和胡敏酸对阿特拉津的吸附—解吸作用研究

选取了6种土壤矿物(蒙脱石、高岭石、钙饱和处理蒙脱石、钙饱和处理高岭石、无定型氧化铁和无定型氧化铝),以及从土壤中提取纯化的3种胡敏酸为材料,采用批量吸附平衡法,研究土壤矿物和胡敏酸对阿特拉津的吸附特性。结果表明,各吸附剂对阿特拉津的吸附均能采用Frundlich方程进行较好地拟合(r≥0.982,p0.01)。胡敏酸对阿特拉津具有最大的吸附性能,其固-液分配系数(Kd值)随平衡浓度(Ce值)的变化基本恒定,吸附等温线呈线性(Frundlich方程常数N≈1),吸附以分配溶解作用为主,吸附可逆性较高。黏土矿物(特别是蒙脱石)对阿特拉津也具有较强的吸附能力,Kd值随Ce值增加而增加,吸附等温线呈S型(N1),吸附主要是通过表面亲水作用。无定型氧化铁铝的Kd值随Ce值增加而降低,当Ce达到一定水平后,Kd趋于恒定,吸附等温线呈L形(N1),吸附主要是通过无定型氧化物表面的羟基与阿特拉津分子间的化学键合作用,吸附可逆性最差。