重金属与有机污染物对抗生素在土壤上吸附/解吸的影响及机理研究

迄今为止似无重金属、有机污染物和抗生素共存时交互吸附/解吸作用的研究报导。本项目研究重金属和有不同吸附机理的有机污染物对若干典型抗生素在不同性质的土壤（或土壤矿物、土壤有机质）上吸附/解吸的影响，并应用多种光谱与波谱手段如红外（FTIR）、核磁（NMR）、X-射线粉末衍射（XRD）、原子力显微镜（AFM）、透射电镜（TEM）、X-射线吸收光谱（XAS）等表征土壤矿物和土壤有机质的性质，揭示反应位点，在分子水平上阐明重金属和有机污染物影响抗生素吸附/解吸的机理，推动分子环境科学的进步。

研究了重金属或疏水性有机污染物与抗生素共存时，它们在土壤中的交互吸附/解吸行为及其微观机理。结果如下：（1）Cu和Al的存在减小了泰乐菌素（T）、阳离子诺氟沙星（Nor+）和阳离子磺胺噻唑（STZ+）的吸附，但是却增加了Nor±、Nor-和STZ-的吸附。利用多种光谱手段，从溶液化学和土壤的性质结构变化等角度总结了复合污染物交互作用的机理：a.如果抗生素和重金属可以在溶液中形成络合物，会改变两种污染物的存在形态，很大程度上能够影响它们在土壤中的吸附行为；b. 重金属的吸附减小了土壤表面的负电性，不利于阳离子形态抗生素的吸附，却有利于阴离子形态抗生素的吸附；c.重金属的吸附改变了土壤的部分物理化学性质，例如减小了土壤的孔径和孔容，这不利于大体积T向土壤微孔扩散。（2）Nor的存在减小了1,3-二硝基苯在蒙脱石上的吸附，但是却增加了萘、菲和芘的吸附容量。且增加顺序与三种多环芳烃的供π电子能力成正比。结合核磁技术，我们推断产生这种现象的机理包括疏水性分配、π-π和阳离子-π作用；（3）证明了疏水性有机污染物所带的含氧官能团能够直接与碳质吸附剂上的含氧基团作用。当与Cu、Pb、Zn或Al共存时，发现它们减小了2,4,6-三氯酚、敌草隆和敌草腈的吸附容量。其原因主要是由于金属离子和这些有机污染物具有相似的吸附位点，吸附位点之间的竞争不利于这些有机污染物的吸附。