肥料中四环素类抗生素的检测方法及其在土壤中的降解与作物吸收效应

摘要

肥料中的抗生素污染已引起国内外研究者的普遍关注。土霉素、四环素、金霉素和强力霉素是四种大量应用于畜禽养殖的四环素类抗生素（TCs)。抗生素的过量使用会污染生态环境，影响动植物生长，甚至危害人体健康。目前国内外针对TCs的研究多停留在检测方法上，针对农田环境中去向和污染土壤修复的探究较少。本论文采用高效液相色谱一紫外（HPLC-UV)法对四种抗生素同时进行检测，并针对粪肥中TCs的超声处理方法进行响应面优化，在此基础上研究了TCs在土壤中的降解动态和在作物中的吸收效应，以及生物炭对其的控制作用，已获得的主要结果见下：　　(1)选用SPP C18色谱柱，以乙腈、0.1m ol/L草酸、甲醇为流动相，在紫外检测波长为355nm、柱温30° C和流速1.0 m L/m in的条件下，采用梯度淋洗的方法，建立了HPLV-UV对 TCs的检测方法。该方法下四种TCs在0.1?20^g/m L的范围内线性关系良好，检出限为0.03?0.05^g/m L。　　(2)采用Mcllvaine缓冲液：0.1mol/L Na2EDTA溶液：甲醇=1:1:2(v/v/v，p H调至7.15)为提取液，超声时间10min，超声温度40℃，提取次数3次，提取液体积各为20、20和10mL。土霉素、四环素、金霉素和强力霉素的回收率分别为92.42)、87.85)、81.89)和84.46)，相对标准偏差分别为2.94)、3.88)、4.06)和2.37)。　　(3)土霉素、四环素、金霉素和强力霉素在土壤中的降解符合一级动力学(R2>0.86)，在土壤中的降解速率常数分别为0.0047、0.0053、0.0052和0.0039 h-1，半衰期分别为6.14、5.45、5.55和7.41d。　　(4)TCs可以被生菜(Lactucasativa)吸收，并且在土壤一生菜系统中的迀移规律可用二室模型拟合。土霉素、四环素、金霉素和强力霉素分别在移栽后4.57、2.88、3.03和4.54d达到吸收顶峰，最大值分别为13.53(0.099 SW0),10.70(0.077 SWg),4.57(0.02813.50(0.080 SWo)mg/kg干重，其中SWo为土壤中抗生素的初始浓度。生菜对金霉素的吸收相对较少，对金霉素和四环素的吸收相对较快。　　(5)在土壤和生物炭对TCs的吸附为非线性，Freundlich模型和Lang muir模型均能较好地拟合实际数据，R2分别在0.815?0.994和0.898?0.994之间。添加生物炭之后，土壤对土霉素的吸附容量从2210.00mg/kg增加到2920.06mg/kg，对四环素从2678.54mg/kg增加到5069.32mg/kg，对金霉素从2522.73mg/kg增加到2778.99mg/kg，对强力霉素从2372.64mg/kg增加到2624.51mg/kg。　　(6)添加生物炭后，生菜中检测到的土霉素、四环素、金霉素和强力霉素含量均有下降，较未添加处理平均各降低了34.33%、34.76%、48.67%和40.64%，说明生物炭具有控制生菜吸收TCs的作用。

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