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近年来抗生素对河流、湖泊等地表水环境的污染及潜在危害引起了公众的广泛关注。其中氟喹诺酮类抗生素恩诺沙星(ENR)作为畜禽养殖业中广泛应用的兽药之一,进入畜禽体内后不仅会有残留,且其活性代谢产物还会随排泄物进入到水体、土壤等环境,对生态健康造成不利影响。
本研究主要通过室内模拟试验对ENR在天然沸石上的吸附和水中的光解行为进行了探讨。吸附试验主要研究了吸附剂(改性沸石、活化沸石及天然沸石)和环境因素(pH、T、pH、NaCl及阴阳离子表面活性剂)的影响两方面。光解试验主要研究环境因素(pH、Fe3+、NO3-、HA)、阴阳离子表面活性剂、自由基捕获剂(异丙醇、对苯醌、NaN3、I-、乙腈)等的影响,并测定了光解过程溶液对费氏弧菌和青海弧菌的抑制作用大小。
批量平衡试验的研究结果表明,ENR在天然沸石上的吸附在4h内可达到平衡,且可以用准二级动力学模型模拟该动力学过程。ENR在天然沸石上的吸附随溶液pH的升高而降低。不同温度下天然沸石对ENR的吸附符合Langmuir模型,最大吸附量为7.32g·g-1。热力学分析结果表明吸附过程是自发、吸热的反应,加入离子或阴/阳离子表面活性剂均抑制吸附作用,离子强度或表面活性剂浓度越高抑制作用越强。
光解试验研究发现,中性条件最利于ENR光降解。天然水体中普遍存在的光活性组分(Fe3+、NO3-和HA)对光解的作用受pH影响,其中Fe3+在pH6到9之间都促进光降解;NO3-仅在碱性条件下促进光解,在中酸性条件下抑制光解;胡敏酸在中性条件下抑制ENR的光解,在碱性条件下促进其降解。阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)显著促进ENR的光解,且浓度越高,促进作用越明显;而阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)对光解的影响不显著。自由基猝灭剂(异丙醇、对苯醌、NaN3、KI)等对目标物光降解反应的影响试验结果表明,水分子产生的·OH、孔及O2·-是其光降解的主要推动力。以费氏弧菌和青海弧菌为受试菌种进行的ENR毒性试验结果表明,ENR光解先是生成了一些毒性高于目标物的产物,之后部分这些产物又被降解生成毒性低于目标物的产物。
本研究通过对ENR在水环境中的吸附和光解行为的探讨,初步阐释了其在天然沸石上的吸附机理及在模拟日光下的降解机理,以对其进行的环境风险评估构成了对今后ENR去除的可靠科学依据和技术参考,具有实际意义。