内蒙古牧区复合污染体系中兽药链霉素的土壤环境行为及生态效应研究

针对内蒙古牧区兽药对生态环境的污染，以典型抗生素链霉素、表面活性剂和自然存在物质组成的复合体系为研究对象，选定土壤生态系统作为客观环境载体，研究抗生素兽药在土壤环境系统中的分布特征、吸附/解吸、迁移、降解等环境行为及其生态效应。考察表面活性剂及自然存在物质对抗生素环境行为的复合效应，揭示链霉素对土壤微生物和种植作物的生态毒性；以及蔬菜对外源性抗生素的富集作用。为内蒙古牧区外源性抗生素污染及生态毒性提供基础研究数据，为抗生素污染的防治，土壤生态风险评价提供科学依据。

针对内蒙古牧区兽药对生态环境的污染，以典型抗生素链霉素(STR)、表面活性剂和自然存在物质组成的复合体系为研究对象，选定土壤生态系统作为客观环境载体，研究抗生素兽药在土壤环境系统中的环境行为及其生态效应。考察表面活性剂及自然存在物质对抗生素环境行为的复合效应，揭示链霉素对土壤微生物和种植作物的生态毒性。实验优化了土壤中的抗生素的检测方法，研究表明，在所考察的牧区土壤中链霉素的检出率及含量较低，而四环素和磺胺类抗生素含量高于文献报道其它地区的含量水平。STR能被土壤强烈吸附，土壤吸附了大于80.0%的添加在溶液中的STR，吸附符合Frendlich等温吸附模型，解吸无明显的滞后效应，吸附动力学符合Lagergren二级速率方程，平衡吸附量为96.173mg/g，热力学参数 范围为-15.78～-12.42kJ/mol，吸附焓变ΔH0为-25.39 kJ/mol，土壤的pH值及有机质（DOM）对其吸附解吸有重要影响。STR在土壤中纵向迁移能力不是很强，对于30cm的淋溶柱有85%的STR滞留在土柱上，而且大部分残留于土壤表层中，尤其土壤表层添加的牛粪层会增加了STR的滞留，而酸性雨水增加STR的淋溶率。STR在环境体系中的降解较快，微生物和土壤含水量是影响其在土壤中降解的重要因素，纯水中的降解半衰期为42.3d (15mg/L)，碱性环境加速降解，但在紫外光照下，酸性条件降解较快。阴离子表面活性剂SDBS抑制了STR在土壤表面的吸附及纵向淋溶，但加速其降解。土壤中Cu的存在会由于形成Cu-STR复合物增加STR的吸附，但STR会降低Cu在土壤中的吸附，表明它们在土壤上的吸附能力为Cu ＞ Cu-STR ＞ STR。土壤中添加1%的环境黑炭会显著增加STR在土壤中的吸附，吸附能力与黑炭的比表面、孔结构及表面官能团有关。土壤中的粘土矿吸附表明，STR+与蒙脱石晶层中的可交换性阳离子发生阳离子交换作用而进入到蒙脱石夹层中，作用力来自STR中质子化的碱性N与蒙脱石晶层表面形成的N-H-O-Si的结构，而高岭土在吸附STR的过程中，发生的只有表面吸附。单一的链霉素对环境生态影响较小，但与表面活性剂及重金属的复合后潜在的生态毒性效应不容忽视。以上研究为内蒙古牧区外源性抗生素污染及生态毒性提供了基础研究数据，为抗生素污染的防治，土壤生态风险评价提供科学依据。