汾河沿岸农田土壤喹诺酮类抗生素残留特征及风险评估

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  • 发布时间:2019-06-15
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简介汾河沿岸农田土壤喹诺酮类抗生素残留特征及风险评估 箭头的长度表示因子所占比重,箭头之间的交角表示相关关系.由、可以看出,第1轴环境因子解释物种变异的%,前4轴共解释物种变异的100%,土壤中4种

汾河沿岸农田土壤喹诺酮类抗生素残留特征及风险评估

汾河沿岸农田土壤喹诺酮类抗生素残留特征及风险评估

箭头的长度表示因子所占比重,箭头之间的交角表示相关关系.由、可以看出,第1轴环境因子解释物种变异的%,前4轴共解释物种变异的100%,土壤中4种QLs的残留量受到多种环境因素的共同影响.抗生素在土壤中的吸附直接或间接地影响抗生素的迁移、降解和生物有效性,而土壤pH值、离子强度、有机质等土壤环境因素是影响抗生素在土壤中吸附的重要原因().pH与3种QLs,尤其是OFC、NFC含量呈负相关.土壤pH通过改变抗生素和吸附介质的电荷状态对吸附产生显著影响(),刘明亮等曾报道,pH升高时,OFC、NFC的生物活性增强,因此在土壤中迁移性增强,不易滞留在土壤表层,因此OFC、NFC含量与pH值呈现负相关().这与的研究结果是一致的.OFC含量与土壤有机质含量呈正相关,这与的研究结果相同,而与的研究结果不同.有机质是天然土壤中主要的吸附活性组分之一(),抗生素吸附能力和土壤有机质有强烈的联系,抗生素可以与有机质中的极性官能团,尤其是腐植酸中的羧基、酚羟基、羰基、胺基和甲氧基等发生氢键作用而被吸附(),导致表层土壤对抗生素吸附较强,影响其迁移转化,从而易滞留在土壤表层.但有机质可通过屏蔽土壤颗粒表面的吸附位点减少抗生素在土壤中的吸附,导致有机质并不总是抗生素吸附土壤的主要因素().本研究中土壤有机质含量与EFC、CFC、NFC这3种QLs无明显的相关关系,可能屏蔽作用是主要因素.值得注意的是,OFC分子中含有电负性较强的氧,形成环醚结构,因此与其它3种QLs相比,更容易与有机质中的极性官能团发生氢键作用而被吸附,从而与有机质含量呈正相关.CFC、EFC两种抗生素与土壤CEC呈正相关,NFC与土壤CEC呈较弱的正相关,这与、等的研究结果类似.CEC是影响抗生素吸附的主要因素之一(),QLs通过羧基和土壤中阳离子之间的键桥吸附在土壤表面的负吸附位点上(),占据土壤表面的吸附位点,而OFC由于具有环醚结构,极性相对较弱(),与土壤矿物表面结合较弱(),这可能是导致OFC与土壤CEC相关性较弱的重要原因.Leal等的研究显示,NFC、CFC、EFC的吸附主要受土壤CEC的影响,而土壤有机质的吸附影响较小(),这与本研究的结果基本相同.土壤粉砂粒含量与NFC、OFC呈正相关,而粘粒含量与QLs含量无明显相关关系.土壤粒径是影响抗生素在土壤中吸附、迁移、转化的重要指标.一般而言,土壤颗粒越小,抗生素越易被土壤吸附,富含粘土的土壤具有较大的比表面积、较高的表面能和夹层,因而具有较高的吸附能力().但本研究中,汾河沿岸农田土壤的土壤粒径以砂粒为主,平均含量占到%,而粘粒平均含量很低,仅占%,这可能是汾河沿岸农田土壤中粘粒成分未对QLs吸附作用起主要作用,导致QLs残留浓度普遍低于其他农田土壤的重要原因之一.总体来看,OFC与有机质含量呈正相关,CFC、EFC、NFC与CEC含量呈正相关,NFC、OFC含量与土壤砂粒含量呈正相关,而pH值与QLs残留含量呈负相关.根据欧洲风险评估技术指导文件,用风险商值法(riskquotients,RQs)对汾河沿岸农田土壤抗生素进行生态风险评估(;;).RQs可以通过污染物的环境预测浓度(predictedenvironmentalconcentration,PEC)或者每个样品的实际监测浓度(measuredenvironmentalconcentration,MEC)除以预测无效应浓度(predictedno-effectconcentration,PNEC)求得(;),即:RQs={预测环境浓度(PEC)或实测环境浓度(MEC)/预测无效应浓度(PNEC)},QLs生态风险参数见.表5(Table5)。