磺胺二甲嘧啶在土壤中的吸附和光催化降解作用.docVIP

磺胺二甲嘧啶在土壤中的吸附和光催化降解作用 　　摘要：研究了磺胺二甲嘧啶在土壤中的等温吸附和光催化降解特征，考察了催化剂ＴｉＯ２用量、土壤水分含量、光照时间和初始浓度等因素对降解效果的影响。结果表明，土壤表面对ＳＭ２吸附较小，９０%以上的ＳＭ２以游离形式存在于土壤中；催化剂ＴｉＯ２可明显促进ＳＭ２的光降解，增加土壤水分含量和延长光照时间，均能显著提高ＳＭ２的光降解率，而ＳＭ２的初始浓度对光降解效果影响较小。 　　关键词：磺胺二甲嘧啶；土壤；吸附；光催化降解 　　中图分类号：Ｘ５３ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８11420－4163-03 　　 　　Adsorption and Photocatalytic Degradation of Sulfamethazine in Soil 　　 　　ＺＨＡＮＧ Ｙｕａｎa，ＸＵ Ｊｉｎｇ－ｗｅｎa，ＬＩＡＮＧ Ｗｅｉb，ＸＵＥ Ａｉ－ｆａｎｇa，ＣＨＥＮ Ｈａｏa 　　 　　 　　Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｔａｌｙｓｔ ＴｉＯ２ ｄｏｓａｇｅ， ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ａｎｄ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｏｎｌｙ ａ ｓｍａｌｌ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｓｏｒｐｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ９０% ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ ｗａｓ ｆｒｅｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ． Ｃａｔａｌｙｓｔ ＴｉＯ２ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ． Ｔｈｅ ｄｅｇｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ． 　　Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ； ｓｏｉｌ； ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ； ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ 　　 　　磺胺类抗生素具有预防和治疗细菌感染性疾病的作用，被广泛应用于人类和动物疾病的治疗。在畜牧业生产中，磺胺类抗生素还被作为生长促进剂长期添加于动物饲料［１－３］。在我国，磺胺类抗生素的年生产量较高，约８０％的磺胺类药物用于畜牧业。研究表明，兽用抗生素仅有少量可被吸收利用，约６０%~９０％会随动物粪便排出体外，最终进入土壤环境［４，５］。因此，土壤就成了兽用抗生素在环境中积累的场所，兽用抗生素在土壤中的吸附、降解和残留直接影响到其对环境的潜在污染。 　　为深入了解磺胺二甲嘧啶在土壤环境中的吸附、迁移和降解行为，对其环境安全性进行正确评价，研究了ＳＭ２在土壤中的吸附及纳米ＴｉＯ２作用下ＳＭ２的光降解行为，为全面评估ＳＭ２在土壤环境中的安全性和抗生素污染土壤的修复提供理论依据。 　　１材料与方法 　　１．１试验材料 　　磺胺二甲嘧啶购自Sｉｇｍａ公司。ＴｉＯ２购自Ｄｅｇｕｓｓａ公司。土壤采自湖南省长沙市近郊０~２０ ｃｍ表层耕作土，去除杂物，自然风干后研磨过２ ｍｍ筛。土壤的基本性质为ｐＨ ５．５，阳离子交换量１２．８６ ｃｍｏｌ/ｋｇ，土壤有机质含量为１１．７３ ｇ/ｋｇ。试验前间歇式高压蒸汽灭菌２ 次。 　　１．２ＳＭ２的等温吸附 　　在一系列１０ ｍＬ离心管中，分别加入适量ｐＨ ５．５ ＮａOＡｃ缓冲液，０．５０ ｍＬ ２０ ｍｇ/ｍＬ土壤悬液和不同体积１００ ｍｇ/Ｌ ＳＭ２溶液，控制体系的总体积为２．５０ ｍＬ，使体系中ＳＭ２的初始浓度依次为０、５、１０、２０、３０、４０和５０ ｍｇ/Ｌ。将上述离心管置于摇床中，在２５ ，２００ ｒ/ｍｉｎ下振荡２４ ｈ。振荡完毕后取出，在１２ ０００ ｒ/ｍｉｎ下离心２０ ｍｉｎ，取上清液用ＨＰＬＣ测定溶液中残余ＳＭ２的浓度。同时做１~５０ ｍｇ/Ｌ的ＳＭ２标准系列，由外标法求出溶液中残余ＳＭ２的浓度，计算ＳＭ２在土壤表面的吸附量。 　　１．３ＳＭ２的光催化降解试验 　　１．３．１ＴｉＯ２用量对ＳＭ２光降解的影响称取５．００ ｇ灭菌后的土壤，滴