氮磷肥对土霉素在土壤及黏土矿物中吸附的影响及相关机理研究

摘要

本文以典型的土霉素作为研究对象，以天津褐土、蒙脱土及高岭土作为吸附剂，将OECD Guideline106作为参考方法，研究了氯化铵，尿素，硝酸钙及重过磷酸钙对土霉素在上述三种吸附剂上吸附的影响，并利用FTIR、XRD、XPS分析了相关机理。同时探究了上述四种化学肥料对土霉素在褐土中形态变化的影响。研究结果表明:
　　(1)由于肥料本身就以已经有了一定的酸碱性或是进入土壤发生生物化学转化产生了一定的酸碱性，加入化学肥料后土壤悬浮液的pH会产生一定的变化，随着用量的增加，NH4Cl、CO(NH2)2、 Ca(NO3)2处理组没有显现出明显的规律，而Ca(H2PO4)2则有降低的趋势，最显著的为NH4Cl，pH值降低了0.24，而CO(NH2)2则增长了0.04。
　　NH4Cl、CO(NH2)2、Ca(NO3)2及Ca(H2PO4)2四种农业化肥对褐土吸附土霉素过程影响显著，且吸附等温线依然可用Langmuir和Freundlich方程拟合(p＜0.01)。不同氮磷肥处理下褐土对土霉素的饱和吸附量顺序为:Ca(NO3)2＞NH4Cl＞ CK＞Ca(H2PO4)2＞CO(NH2)2，而在吸附率和分配系数方面影响最大的则是CO(NH2)2，数值平均下降了2.43％、13.19％，最小的则是Ca(H2PO4)2，其值平均下降了1.75％、9.59％。
　　利用FTIR分析可以确定土霉素的羟基和羰基可以与褐土相互作用形成氢键或螯合物。
　　(2)蒙脱土作为吸附介质时，CO(NH2)2处理组悬浮液的pH值随着浓度的增加呈现出先减后增的趋势，其它三组则无明显规律。
　　环A上的两个甲基的弯曲振动向低频方向偏移，说明质子化的二甲氨基也可能与蒙脱土上的氧产生了相互作用。
　　土霉素作为离子型有机物，可以通过阳离子交换或配位络合进入蒙脱土层间，增加层与层之间的间距。
　　(3)高岭土吸附实验中，添加后NH4Cl、Ca(H2PO4)2悬浮液pH值均有降低趋势，而CO(NH2)2的变化趋势为先增后减，Ca(NO3)2则无明显规律。
　　土霉素在高岭土上的吸附符合Langmuir、Frenudlich等温方程。
　　通过FTIR可以认为高岭土上的AlOH可以与土霉素的羰基产生相互作用。
　　高岭土的层间紧密，土霉素很难进入层间。吸附主要发生在矿物表面。
　　(4)无论是处理组还是对照组，各个形态所占的百分比都有如下规律:吸附态＞可交换态＞水溶态＞固定态。
　　低浓度的肥料并未对土霉素的形态产生显著性的差异，NH4Cl和CO(NH2)2对吸附态含量有显著差异。将处理组的浓度水平提高后可以发现，水溶态和交换态的量有明显的减少，而吸附态和固定态则有明显的升高。

目录

声明

摘要

第一章 前言

第一节 四环素类抗生素的污染现状

1．1．1 四环素类抗生素的简介

1．1．2 四环素类抗生素的来源及环境中的浓度水平

第二节 四环素类抗生素的环境行为及其检测

1．2．1 四环素类抗生素的吸附研究

1．2．2 四环素类抗生素的降解

1．2．3 四环素类抗生素的HPLC检测

第三节 化学肥料的污染现状及危害

第四节 本研究的内容、目的和意义

1．4．1 本研究的内容

1．4．2 本研究的目的和意义

第二章 氮磷肥对褐土吸附土霉素的影响

第一节 材料与方法

2．1．1 供试土壤

2．1．2 供试化肥与试剂

2．1．3 实验方法

第二节 结果与讨论

2．2．1 土霉素在褐土中的吸附平衡时间及其动力学

2．2．2 不同化肥对平衡溶液pH的影响

2．2．3 不同化肥对褐土吸附等温方程的影响

2．2．4 不同化肥对吸附率及分配系数的影响

第三节 相关机理分析

2．3．1 实验材料

2．3．2 实验仪器

2．3．3 分析方法

2．3．4 结果与讨论

第四节 小结

第三章 氮磷肥对蒙脱土吸附土霉素的影响

第一节 材料与实验方法

3．1．1 供试材料

3．1．2 实验仪器

3．1．3 实验方法

第二节 结果与讨论

3．2．1 TEM表征

3．2．2 蒙脱土的吸附平衡及其动力学

3．2．3 不同化肥对平衡溶液pH的影响

3．2．4 不同化肥对蒙脱土吸附等温方程的影响

3．2．5 不同化肥对吸附率及分配系数的影响

第三节 相关机理分析

3．3．1 FTIR分析

3．1．2 XRD分析

3．1．3 XPS分析

第四节 小结

第四章 氮磷肥对高岭土吸附土霉素的影响

第一节 材料与实验方法

4．1．1 供试材料

4．1．2 实验仪器

4．1．3 实验方法

第二节 结果与讨论

4．2．1 TEM表征

4．2．2 高岭土的吸附平衡及其动力学

4．2．3 不同化肥对平衡溶液pH的影响

3．2．4 不同化肥对高岭土吸附等温方程的影响

4．2．5 不同化肥对吸附率及分配系数的影响

第三节 相关机理分析

4．3．1 FTIR分析

4．3．2 XRD分析

第四节 小结

第五章 氮磷肥对土霉素在褐土中形态分布的影响

第一节 材料与方法

5．1．1 供试土壤

5．1．2 所选试剂

5．1．3 实验方法

第二节 结果与讨论

5．2．1 低浓度肥料对土霉素分布形态的影响

5．2．2 中等浓度肥料对土霉素分布形态的影响

5．2．3 高浓度肥料对土霉素分布形态的影响

第三节 小结

第六章 研究的创新点、结论与展望

第一节 本研究的创新点

第二节 本研究的结论

第三节 研究展望

参考文献

致谢

个人简历、硕士期间发表的学术论文和科研成果