李宗宸，魏群山＊，羅專溪，徐龍鳳，劉亞男，顏昌宙＊，柳建設(shè)

1.東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620；2.中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所，福建 廈門 361021；3.國家環(huán)境保護紡織工業(yè)污染防治工程技術(shù)中心，上海 201620

九龍江沉積物主要組分對四環(huán)素類抗生素吸附性能對比

李宗宸1,2,3，魏群山1,2,3＊，羅專溪2，徐龍鳳1,3，劉亞男1,3，顏昌宙2＊，柳建設(shè)1,3

1.東華大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620；2.中國科學(xué)院城市環(huán)境研究所，福建 廈門 361021；3.國家環(huán)境保護紡織工業(yè)污染防治工程技術(shù)中心，上海 201620

沉積物作為一種重要的水體環(huán)境介質(zhì)，因其復(fù)雜的組成結(jié)構(gòu)和時空差異性而具有巨大的研究前景，抗生素濫用引起的環(huán)境污染同樣引起了廣泛關(guān)注。四環(huán)素類抗生素（TCs）形態(tài)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，能夠以多種方式被沉積物吸附。為了更深入地了解四環(huán)素類抗生素在河流中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，以四環(huán)素和土霉素作為研究對象，采用選擇性萃取方法分離出九龍江沉積物中起主要吸附作用的組分（鐵氧化物、錳氧化物、有機質(zhì)）并獲得各組分的含量，運用等溫平衡吸附法在TCs與沉積物質(zhì)量比為0.01～0.06范圍內(nèi)進行吸附試驗，利用Langmuir和Freundlich吸附等溫方程擬合吸附過程并進行統(tǒng)計分析，從而研究各組分對TCs的吸附特征、能力和吸附貢獻量。結(jié)果表明，沉積物及其主要組分對TCs的吸附過程特征符合Langmuir吸附等溫方程，相關(guān)系數(shù)達0.95以上；沉積物中各組分對TCs的吸附能力大小順序為錳氧化物＞有機質(zhì)＞鐵氧化物＞殘渣態(tài)；各組分對TCs的絕對吸附貢獻量大小順序為錳氧化物＞殘渣態(tài)＞鐵氧化物＞有機質(zhì)。其中，錳氧化物在沉積物中所占比例較小，只有0.05%，卻對TCs的吸附貢獻率最大（56%），所采集的九龍江典型沉積物對TCs的吸附起最主要和關(guān)鍵作用的組分是錳氧化物。不同地理位點的沉積物理化性質(zhì)差異很大，對TCs的吸附能力與錳氧化物含量有一定的相關(guān)性，這驗證了前述結(jié)論。

四環(huán)素；九龍江；沉積物；主要組分；吸附

近年來，抗生素類藥物環(huán)境污染問題在國內(nèi)外引起了普遍關(guān)注。四環(huán)素類抗生素（TCs）可對革蘭氏陽性菌、革蘭氏陰性菌、立克次體和衣原體類微生物發(fā)揮作用，憑借其廣譜抗菌性、副作用小、易吸收等優(yōu)點得到了廣泛應(yīng)用（楊曉芳等，2014）。目前四環(huán)素主要被應(yīng)用于畜牧業(yè)和水產(chǎn)業(yè)，這些抗生素通常不會被生物體完全分解代謝，而未被分解的部分會通過排泄物進入到環(huán)境中。國內(nèi)外學(xué)者已經(jīng)大量研究抗生素在水環(huán)境中的分布特征。在國內(nèi)，Liu et al.（2009）等在研究南明河抗生素分布情況時發(fā)現(xiàn)沉積物中四環(huán)素（TC）和土霉素（OTC）的質(zhì)量分數(shù)分別為312 ng?g-1和335 ng?g-1；Zhou et al.（2011）等發(fā)現(xiàn)海河沉積物中TC的質(zhì)量分數(shù)達到了422 ng?g-1，遼河沉積物中OTC質(zhì)量分數(shù)達到了653 ng?g-1；而Zhang et al.（2011）發(fā)現(xiàn)九龍江流域養(yǎng)殖場附近沉積物中四環(huán)素類抗生素的質(zhì)量分數(shù)最高達到了14667 ng?g-1，說明四環(huán)素的污染已經(jīng)非常嚴重并且極易富集在沉積物中。

吸附作用是四環(huán)素從水中向沉積物遷移的主要過程。四環(huán)素和土霉素都是極性分子并都帶有多種官能團。這些官能團的酸度系數(shù)（pKa）不同，TCs在不同pH條件下的水體中會發(fā)生去質(zhì)子化作用而以不同的離子形態(tài)存在（Zhao et al.，2011），因此TCs可以多種方式與環(huán)境介質(zhì)發(fā)生吸附作用。目前已有研究者探討了四環(huán)素在各種單一環(huán)境介質(zhì)及合成材料，如氧化鐵（Figueroa et al.，2005；Zhao et al.，2011）、軟錳礦（Rubert et al.，2006）、腐植酸（Gu et al.，2007）、蒙脫石（鄒星等，2011）、活性炭（陳建等，2012）、改性材料（趙文杰等，2014）等吸附劑上的吸附行為，研究內(nèi)容包括TCs的吸附動力學(xué)、熱力學(xué)特性，及各種環(huán)境條件如pH、鹽度對吸附作用的影響。

在江河生態(tài)系統(tǒng)中，沉積物作為一種重要的環(huán)境介質(zhì)，對TCs在水體中的遷移有著重要的作用，對于土壤、沉積物這類天然體系對TCs的吸附作用，研究者通常將其作為一個整體進行研究。胡佶等（2010）通過研究膠州灣沉積物對低濃度TC的吸附發(fā)現(xiàn)吸附等溫線可以用線性等溫式擬合；萬瑩等（2010）發(fā)現(xiàn)TC在褐土和紅壤中的吸附可以用Freundlich等溫吸附方程進行擬合。由此可知，不同來源的土壤、沉積物對TCs的吸附過程是存在差異的。沉積物是一種非常復(fù)雜的體系，其中包含了粘土礦物、金屬氧化物、有機質(zhì)等多種組分（秦曉鵬等，2015），對TCs的作用方式以及吸附性能與環(huán)境因素以及沉積物本身的理化性質(zhì)有很大的關(guān)系，目前國內(nèi)外鮮見對河流沉積物各組分進行分步剖析，并分別研究對于TCs的吸附作用。因此，本文以九龍江不同理化性質(zhì)的沉積物作為研究對象，通過選擇性提取方法分離出沉積物中起吸附作用的主要組分，并探究各主要組分對四環(huán)素的吸附性能對比，進一步了解四環(huán)素在河流環(huán)境中的遷移、歸趨，以期為此類抗生素的環(huán)境風險評價提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 沉積物樣品采集及理化性質(zhì)表征

九龍江分為西溪和北溪兩個流域，于2015年11月采集西溪和北溪各兩個點位表層沉積物并標記為A（24.661°N，117.633°E），B（25.021°N，117.565°E），C（24.582°N，117.502°E），D（24.496°N，117.406°E）。去除沉積物中的雜物后冷凍干燥，研磨過100目篩后置于干燥器中待用。為了減小沉積物樣品間各組分含量的差異，便于與各位點沉積物進行比較，將用于組分分析實驗的4種沉積物樣品等質(zhì)量混合，標記為E。

沉積物的pH值采用pH計測定（水土比2.5∶1）；金屬元素總量采用X射線熒光光譜儀測定；總含碳量（C）采用CNS元素分析儀測定；比表面積采用ASAP2020型全自動比表面積、微孔孔隙和化學(xué)吸附儀測定。各沉積物主要理化性質(zhì)參數(shù)如表1和表2所示。

1.2 試劑與儀器

四環(huán)素（TC）、土霉素（OTC）標準品（Dr.Ehrenstorfer GmbH公司，95%）；乙腈、甲醇（Tedia公司，色譜純）；草酸銨、草酸、鹽酸羥胺、乙酸鈉、乙酸、過氧化氫（國藥集團化學(xué)試劑有限公司，分析純）等試劑。

高效液相色譜（日立L-2000），CNS元素分析儀，X射線熒光光譜儀，ASAP2020型全自動比表面積、微孔孔隙和化學(xué)吸附儀等。

表1 萃取前后沉積物基本理化性質(zhì)Table 1 Physiochemical properties of theextracted sediments

表2 不同點位沉積物基本理化性質(zhì)Table 2 Physiochemical properties of sediment from different places

1.3 沉積物組分萃取

通過選擇性萃?。↙i et al.，2006）分別去除沉積物中的錳氧化物、鐵錳氧化物以及有機質(zhì)。具體方法如下：

（1）去除錳氧化物：稱量（1.000±0.001） g沉積物E于50 mL離心管中，加入40 mL 0.1 mol?L-1NH2OH?HCl、0.1 mol?L-1HNO3混合溶液，振蕩30 min后離心過濾（水洗6次），轉(zhuǎn)速為9000 rpm，標記為E1。

（2）去除鐵錳氧化物：稱量（1.000±0.001）g沉積物E于50 mL離心管中，加入40 mL (NH4)2C2O4（用H2C2O4調(diào)節(jié)pH至3.0），避光振蕩4 h后離心過濾（水洗6次），轉(zhuǎn)速為9000 rpm，標記為E2。

（3）去除有機質(zhì)：將10 g沉積物E裝入燒杯中，加入10 mL超純水攪拌均勻后持續(xù)加入H2O2，攪拌進行充分反應(yīng)，反應(yīng)過程中產(chǎn)生大量氣泡。待反應(yīng)充分不再有氣泡產(chǎn)生時停止加H2O2，用去離子水反復(fù)清洗，記為E3。

參照改進過的Tessier連續(xù)萃取方法（六態(tài)分級）（Guo et al.，2006），獲得沉積物的殘渣態(tài)。稱取一定質(zhì)量的沉積物E，依次經(jīng)過1 mol?L-1MgCl2溶液（NaOH、HCl調(diào)節(jié)pH至7.0）、1 mol?L-1NaOAc溶液（NaOH、HOAc調(diào)節(jié)pH至5.0）、0.1 mol?L-1NH2OH?HCl+0.1 mol?L-1HNO3混合溶液、0.04 mol?L-1NHOH·HCl+5% HOAc（V/V）混合溶液、0.1mol?L-1HNO3+20 mL H2O2（30%）的萃取，可提取出總可萃取態(tài)的鐵氧化物、錳氧化物以及有機質(zhì)，所有步驟完成后用超純水清洗6次，凍干研磨待測，標記為E4。

1.4 儀器分析條件

液相色譜操作條件：色譜柱（Athena C18-WP）：5 μm×4.6 mm×250 mm；檢測波長：278 nm；柱溫25 ℃；進樣量：80 μL；流動相：0.01 mol?L-1草酸乙腈甲醇（72/18/10，V/V/V）；流速1.0 mL?min-1，運行時間8 min。該色譜條件下TC和OTC的保留時間為5～6 min。

1.5 吸附實驗

吸附動力學(xué)實驗：分別稱取0.05 g沉積物E加入50 mL玻璃血清瓶中，再加入25 mL TC、OTC質(zhì)量濃度均為60 mg?L-1的水溶液，并加入100 mg?L-1疊氮化鈉抑制微生物生長，玻璃瓶身用鋁箔包裹避光后，在恒溫25 ℃，250 r?min-1條件下振蕩，分別在吸附開始后的0.08、0.25、0.5、1、2、4、8、12、24、28、32、36、48 h時取出，用注射器取離心管中上清液，經(jīng)0.22 μm有機濾膜過濾至2 mL進樣瓶中待測。未含TC和OTC的處理作為空白對照，同時以無沉積物處理作為對照。

等溫吸附實驗：分別向裝有0.05 g沉積物A、B、C、D、E、E1、E2、E3的50 mL玻璃血清瓶中加入25 mL濃度10、20、30、40、50、60 mg?L-1的TC、OTC混合溶液（TCs與沉積物質(zhì)量比為0.01～0.06），并加入100 mg?L-1疊氮化鈉抑制微生物生長，避光處理后放入恒溫振蕩箱中在25 ℃下，250 r?min-1振蕩48 h。用注射器取離心管中上清液，經(jīng)0.22 μm有機濾膜過濾至2 mL進樣瓶中待測。未含TC和OTC的處理作為空白對照，同時以無沉積物處理作為對照。

表3 沉積物選擇性萃取前后各組分含量及萃取率Table 3 Contents and extraction rates of the major components in sediments

2 結(jié)果與討論

2.1 沉積物對TCs的吸附平衡時間確定

沉積物E對TCs的吸附動力學(xué)曲線即吸附量Qt隨時間t的變化曲線如圖1所示。由圖可知，TC和OTC的吸附趨勢基本一致，在一定時間內(nèi)，吸附量隨著吸附時間的增加而增大。吸附過程可分為兩個階段，第一階段（0～4 h）為快速吸附，第二階段（4～36 h）為慢速吸附，在36 h內(nèi)均能達到平衡。考慮到組分差異造成不同沉積物吸附速率的偏差，故選擇48 h作為后續(xù)實驗的吸附平衡時間。從圖中可知，沉積物對TC的吸附效果要略高于OTC。

圖1 吸附平衡時間曲線Fig.1 Equilibration curves of sorption

2.2 沉積物主要組分的萃取及其理化性質(zhì)變化

本研究在去除沉積物中的鐵氧化物、鐵錳氧化物以及有機質(zhì)的前提下，探究沉積物中主要組分對吸附四環(huán)素類抗生素的影響。沉積物經(jīng)過Tessier連續(xù)萃取后只剩下了對污染物遷移和生物利用性貢獻不大的殘留物質(zhì)，因此殘渣態(tài)的物質(zhì)含量可以代表沉積物中的背景值，萃取前后沉積物與殘渣態(tài)各元素含量的差值則為該沉積物中各組分的含量。表3所示為沉積物選擇性萃取的結(jié)果。通過NH2OH?HCl+ HNO3處理，79.17%的錳氧化物被萃取而出，同時萃取了16.45%的鐵氧化物和0.26%的有機質(zhì)，這是因為沉積物中有一部分鐵是以錳氧化物的形式存在，且此處理方法可萃取出部分無定形鐵和碳酸鹽（Turner et al.，2004），所以對鐵的影響比較大；通過(NH4)2C2O4處理，萃取了95.54%的鐵氧化物及86.25%的錳氧化物，同時萃取了6.66%的有機質(zhì)；通過H2O2處理，萃取了86.09%的有機質(zhì)，由于Tessier連續(xù)萃取過程中會去除一部分碳酸鹽，故實際萃取率會更高。這說明選擇性萃取可以有效地將沉積物中的主要組分提取出來，與前人的研究結(jié)果一致（陳蕾等，2014）。

2.3 沉積物主要組分對TCs的吸附特性及相對貢獻

萃取前后沉積物（E、E1、E2、E3）吸附TCs的吸附等溫線即平衡濃度Ce和平衡吸附量Qe的關(guān)系曲線如圖2所示，并分別利用Langmuir和Freundlich吸附等溫方程對數(shù)據(jù)進行擬合。

（1）Langmuir等溫式：

（2）Freundlich等溫式：

式中，Qe——平衡吸附量，mg?g-1；Ce——平衡濃度，mg?L-1；Qm——最大吸附量，mg?L-1；Kl——langmuir常數(shù)，表示吸附劑對吸附質(zhì)結(jié)合力的大小，L?mg-1；Kf——Fruendlich常數(shù)，反映了吸附能力的強弱；n——特征常數(shù)。擬合相關(guān)參數(shù)見表2。

圖2 萃取前后沉積物吸附TCs的吸附等溫線Fig.2 Adsorption isotherms of TCs on sediments before and afterextration

表4 萃取前后沉積物吸附等溫線模型參數(shù)Table 4 Values of Freundlich and Langmuir Parameters obtained for sediments before and afterextration

從圖2和表4中可知，Langmuir和Freundlich方程均可描述沉積物吸附TCs的熱力學(xué)吸附過程，Langmuir方程的擬合效果更好，R2值均大于0.95。

去除了各主要組分后的沉積物對TCs的吸附量發(fā)生了明顯的變化。以TC為例，萃取出了氧化錳后，沉積物對TCs的吸附量大幅減少，降低了48.01%；而去除有機質(zhì)后吸附量僅下降了11.83%；去除鐵錳氧化物使吸附量降低了62.86%，因此可以認為去除鐵氧化物降低了14.85%的吸附量（各組分間的相互作用較弱，忽略不計）。但由于鹽酸羥胺在萃取錳氧化物同時也會去除部分無定形鐵，因此鐵氧化物的貢獻會偏高一些。

為了更直觀地表示各主要組分的相對貢獻，將吸附量與不同組分在沉積物中的質(zhì)量濃度結(jié)合起來分析。同樣忽略各主要組分之間較弱的相互影響的情況，可以認為經(jīng)過處理后的沉積物對TCs的吸附量的改變是由于組分去除造成的，則沉積物主要組分對TCs的吸附貢獻可表示為（李魚等，2006）：

式中，Γ為萃取前后單位質(zhì)量沉積物的最大吸附量，mg?g-1；a、b、c、d分別為鐵氧化物（FeOx）、錳氧化物（MnOx）、有機質(zhì)（OM）及剩余物質(zhì)（Re）的質(zhì)量分數(shù)，%（見表3）；Mx為不同組分對TCs的吸附能力，mg?g-1；Γx=xMx為不同組分的吸附貢獻，將E、E1、E2、E3的實驗結(jié)果帶入其中，聯(lián)立方程組得到表5結(jié)果。

表5 表層沉積物中主要組分對TCs的相對吸附貢獻Table 5 The TCs adsorption contribution on major major components of the sediment

從表5可知，不同組分的吸附能力順序為錳氧化物＞有機質(zhì)＞鐵氧化物＞殘渣態(tài)，但是吸附貢獻順序為錳氧化物＞殘渣態(tài)＞鐵氧化物＞有機質(zhì)（吸附貢獻是指沉積物中的某一組分對TCs的吸附量在沉積物總吸附量中所占的比例）（?；莸?，2010）。由于剩余物質(zhì)中的粘土礦物在沉積物中所占比重較大，粘土礦物在形成過程由于同晶替代作用使其微粒表面帶有負電荷，在酸性或者中性環(huán)境中可以在離子交換及靜電作用下將陽離子或以兩性離子形態(tài)存在的TCs吸附在表面，故剩余物質(zhì)對沉積物吸附TCs也做出了較多的貢獻。這同樣也可以解釋為什么鐵氧化物的吸附貢獻比有機質(zhì)高。綜合各組分吸附能力和吸附貢獻量的結(jié)果可知，九龍江沉積物中錳氧化物是吸附TCs的最關(guān)鍵組分。

值得注意的是，由于有機質(zhì)會占據(jù)粘土礦物中的部分孔隙（梁重山等，2005），因此在采用H2O2去除沉積物有機質(zhì)后其比表面積增加了，然而其對TCs的吸附量卻有所降低，這說明有機質(zhì)自身對TCs起到的吸附貢獻要大于由于占據(jù)粘土礦物吸附位點造成的吸附損失。而且沉積物中有相當比例的有機質(zhì)易于分散或溶解于水體中，并易隨水體發(fā)生遷移作用。雖然靜態(tài)的沉積物中有機質(zhì)含量較少，對TCs的吸附貢獻量不大，但是，較活躍部分的有機質(zhì)在水相和沉積物相中的不斷溶解-沉淀轉(zhuǎn)化中（凌婉婷等，2004），可能對TCs進入沉積物發(fā)揮著重要作用，特別是水相中的有機質(zhì)（含溶解態(tài)）含量往往遠高于水相中顆粒礦物的含量，因此天然水體中有機質(zhì)的作用也值得關(guān)注。

2.4 不同位點沉積物對TCs的吸附性能對比

沉積物A、B、C、D采集于九龍江流域不同地點，其中樣品A、C采集于村鎮(zhèn)上游，樣品B采集于村鎮(zhèn)下游，樣品D距離村鎮(zhèn)較遠。理化性質(zhì)表征如表2所示。在九龍江采集的表層沉積物樣品中，所有位點均顯示鐵元素相對含量最高，有機質(zhì)其次，錳元素最低。不同地點的沉積物組成差異很大。樣品B錳元素和有機質(zhì)含量最高；樣品A各組分所含比例均略小于B，相對大小近似；樣品C金屬元素總量最高，但是有機質(zhì)及錳元素含量很低；樣品D含沙率比較高，因此金屬元素和有機質(zhì)均偏低。吸附空白試驗結(jié)果表明，各沉積物均未出現(xiàn)TCs釋放。

以A、B、C、D作為吸附劑對TCs進行等溫吸附試驗，并采用Freundlich和Langmuir吸附等溫方程對等溫吸附數(shù)據(jù)進行擬合，結(jié)果分別如圖3和表6所示。

從圖3可知，樣品吸附量大小為B＞A＞C＞D，這與表5中樣品錳元素以及有機質(zhì)的相對含量大小有一定的關(guān)聯(lián)性，結(jié)合萃取實驗得出的結(jié)論，推斷錳元素對沉積物吸附TCs起到了關(guān)鍵的作用。

圖3 不同位點沉積物吸附TCs的吸附等溫線Fig.3 Adsorption isotherms of TCs adsorbed by different sediments

結(jié)合組分與TCs的作用機理進行分析。作為土壤膠體的一部分，錳氧化物除了可通過靜電作用吸附四環(huán)素外，還能夠通過氧化作用降解吸附在表面的TCs，將其分解成小分子（彭軼瑤等，2014）。在TCs初始濃度比較高的情況下，錳氧化物表面吸附達到飽和一段時間后會將TCs分解，同時空出吸附位點并繼續(xù)對TCs進行吸附。因此當錳氧化物表面達到吸附飽和后就會進入慢速吸附過程（Rubert et al.，2006），這可能是造成圖1中慢速吸附過程時間較長的主要原因。

除此之外，在TCs濃度水平高于沉積物的吸附飽和濃度時，沉積物組分自身與TCs發(fā)生的作用效果會被放大，而比表面積不再是表征沉積物吸附作用強弱的唯一標準。除了上述錳氧化物對TCs的氧化作用外，有機質(zhì)、鐵氧化物也會與TCs發(fā)生作用。在酸性或中性條件下，有機質(zhì)中的羧基、酚羥基、酯基等酸性官能團將發(fā)生去質(zhì)子化并與陽離子或者兩性離子形態(tài)的TCs中的基團發(fā)生離子交換和配位反應(yīng)（Gu et al.，2007），這也是萃取有機質(zhì)后雖然沉積物的比表面積增加，但是吸附量下降的原因。氧化鐵與TCs的主要作用方式除了靜電作用外，當pH高于氧化鐵的零電點（PZC=8.2）時，氧化鐵上的表面羥基會與TCs上的羧基或酮基形成內(nèi)層絡(luò)合物并將其吸附（Zhao et al.，2011）。有研究表明，針鐵礦對土霉素的吸附量隨著pH的上升而增加，在pH=9時達到最大值（Figueroa et al.，2005）。本研究采集的沉積物樣品pH在5～6范圍內(nèi)，屬于弱酸性，絡(luò)合作用受到了抑制，因此本實驗中鐵氧化物的吸附能力較弱。

從以上的結(jié)果可知，在一定的環(huán)境條件以及較高排放濃度下，九龍江沉積物中的錳氧化物含量可能在很大程度上控制著TCs的吸附作用，從而影響TCs在九龍江中的遷移轉(zhuǎn)化，顯示了其在江河環(huán)境中的重要作用。同時，有機質(zhì)的作用也值得重點關(guān)注。

表6 不同位點沉積物吸附等溫線模型參數(shù)Table 6 Values of Freundlich and Langmuir Parameters obtained for the different sediments

3 結(jié)論

九龍江不同理化性質(zhì)的沉積物經(jīng)過不同方法萃取后，其吸附等溫線均符合Langmuir等溫吸附規(guī)律。可通過選擇性萃取有效地去除沉積物中的不同組分，各組分對TCs的吸附能力和貢獻不同，吸附能力順序為錳氧化物＞有機質(zhì)＞鐵氧化物＞殘渣態(tài)，吸附貢獻順序為錳氧化物＞殘渣態(tài)＞鐵氧化物＞有機質(zhì)。錳氧化物在九龍江沉積物吸附較高濃度的四環(huán)素類抗生素中起主導(dǎo)作用，有機質(zhì)的吸附能力也較強，對于TCs的遷移轉(zhuǎn)化作用也值得重點關(guān)注。

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Comparison of the Performances of Major Components of the Surface Sediment from Jiulong River to Tetracyclines Adsorption

LI Zongchen1,2,3, WEI Qunshan1,2,3*, LUO Zhuanxi2, XU Longfeng1,3, LIU Yanan1,3, YAN Changzhou2*, LIU Jianshe1,3
1.College of environmental science and engineering, Donghua university, Shanghai 201620, China; 2.Institute of urban environment, The Chinese academy of sciences, Xiamen 361021, China; 3.State Environmental Protection Engineering Center for Pollution Treatment and Control in Textile Industry, Shanghai 201620, China

As an important part of the aquatic environment, sediments have great importance for research on enviromental pollution caused by the abuse of antibiotics because of their complex structure and spatio-temporal differences.Tetracyclines (TCs) can be adsorbed by sediments in various ways because of the complex structure.To explain the migration and transformation mechanisms of TCs across the river more clearly, this study using a chemical selective extraction method to separate the major components (Fe oxides, Mn oxides, organic matter) of sediments from the Jiulong river.Adsorption for each of these three components was investigated by batch sorption experiments with mass ratios of TCs to sediment were 0.01～0.06.Langmuir and Freundlich equations were used to characterize the adsorption capacities of each component and contribution to total adsorption mass.The results show that the Langmuir isotherm can be applied well to describe the TCs adsorption process for different sediments and major components with correlation coefficients above 0.95.The adsorption capacities for TCs for each component rank in decreasing order from as manganese oxide＞organic matter＞iron oxide＞residual sand.The order of adsorption contribution is manganese oxide＞residual sand＞iron oxide＞organic matter.Manganese oxide provides the maximum contribution (56%) to the adsorption of TCs.Only 0.05% of the sediment from the Jiulong river is manganese oxide.The physical and chemical properties of sediments from different sites of the river differ greatly.Their adsorption capacity for TCs is correlated with the manganese oxide content.

tetracycline; Jiulong River; sediment; major components; adsorption

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.10.017

X13

A

1674-5906（2016）10-1714-07

李宗宸, 魏群山, 羅專溪, 徐龍鳳, 劉亞男, 顏昌宙, 柳建設(shè).2016.九龍江沉積物主要組分對四環(huán)素類抗生素吸附性能對比[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報, 25(10): 1714-1720.

LI Zongchen, WEI Qunshan, LUO Zhuanxi, XU Longfeng, LIU Yanan, YAN Changzhou, LIU Jianshe.2016.Comparison of the performances of major components of the surface sediment from Jiulong River to tetracyclines adsorption [J].Ecology and Environmental Sciences, 25(10): 1714-1720.

國家自然科學(xué)面上基金項目（21277138）；東華大學(xué)中央高校基本科研業(yè)務(wù)費專項資金項目（2232014D3-17）；國家國際科技合作專項項目（2001DFB91710）；國家自然科學(xué)面上基金項目（21377203）

李宗宸（1992年生），男，碩士研究生。E-mail: lizongchenDHU@163.com *通信作者，魏群山（1979年生），男，副教授，博士，主要從事環(huán)境水質(zhì)（化）學(xué)及水污染控制理論與工程技術(shù)研究。E-mail: qswei@dhu.edu.cn；顏昌宙（1969年生），男，研究員，博士，主要從事水環(huán)境過程與生態(tài)風險評價研究。E-mail: czyan@iue.ac.cn

2016-07-26