典型外源抗生素在土壤中的轉(zhuǎn)歸及其與土壤微生物多樣性的相互作用和機(jī)理研究.pdf

1、隨著抗生素藥物在農(nóng)業(yè)上的廣泛應(yīng)用，抗生素的殘留污染已成為危害人類健康和生態(tài)環(huán)境的一個(gè)重要因素，并逐漸成為人類普遍關(guān)注的一個(gè)環(huán)境問題。由于土壤是抗生素等污染物質(zhì)的主要?dú)w宿之地，進(jìn)入環(huán)境中的抗生素最終將在土壤／沉積物中積累。因此，有關(guān)抗生素在土壤中的環(huán)境行為及其與土壤生態(tài)系統(tǒng)的相互作用已成為土壤學(xué)與環(huán)境科學(xué)研究的重要課題。本研究通過室內(nèi)培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，探討了典型外源抗生素在土壤中的轉(zhuǎn)歸及其與土壤微生物多樣性的相互作用和機(jī)理，以期為土壤抗生素污染生

2、態(tài)環(huán)境評(píng)價(jià)和土壤抗生素污染治理提供依據(jù)。研究主要獲得了以下結(jié)果： (1)對(duì)恩諾沙星在農(nóng)業(yè)土壤中的吸附-解吸特性和對(duì)土壤生物化學(xué)性質(zhì)影響的研究表明，土壤對(duì)恩諾沙星具有較強(qiáng)的吸附作用，殘留在土壤中的低量恩諾沙星主要被吸附在固體顆粒上，不易釋放和隨水遷移。但殘留在土壤中的恩諾沙星可影響土壤微生物數(shù)量和有機(jī)碳的礦化。低濃度的恩諾沙星可刺激土壤微生物活性，增加土壤有機(jī)碳的礦化；高濃度的恩諾沙星則會(huì)壓制土壤微生物活性和有機(jī)碳的礦化。恩諾沙

3、星對(duì)土壤生物學(xué)性質(zhì)影響的持續(xù)時(shí)間較短，約10天左右，這可能與土壤對(duì)恩諾沙星具強(qiáng)吸附作用及恩諾沙星在土壤中自然降解削弱了其活性等有關(guān)。 (2)對(duì)土霉素、金霉素、恩諾沙星和磺胺二甲嘧啶等4種(3類)代表性抗生素在5種土壤中避光、自然與滅菌等條件下的降解研究表明，抗生素在土壤中的降解過程符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程C=C0e-κε。光照對(duì)抗生素降解的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于微生物對(duì)抗生素降解的影響，其中四環(huán)素類抗生素受光降解影響較大。未經(jīng)滅菌且光照正常條

4、件下，抗生素在土壤中的降解速率常數(shù)K與土壤有機(jī)質(zhì)、氧化鐵、CEC及粘粒含量呈負(fù)相關(guān)。不同土壤之間金霉素、恩諾沙星和磺胺二甲嘧啶等3種抗生素降解的差異可用有機(jī)質(zhì)和粘粒含量的差異來解釋；而土壤CEC和顆粒組成的差異則可很好的解釋不同土壤之間土霉素降解的差異。 (3)土霉素濃度對(duì)土壤微生物生物量碳有輕微的影響，以培養(yǎng)時(shí)間為5d時(shí)較為明顯，但在不同土壤中有所差異。土霉素對(duì)土壤中細(xì)菌、放線菌和微生物總量均有一定的抑制作用，隨土霉素濃度的

5、增加抑制作用也有所增加；但對(duì)真菌的作用較為復(fù)雜，在低濃度時(shí)有促進(jìn)作用，高濃度時(shí)有有抑制作用。土霉素對(duì)土壤微生物數(shù)量和土壤微生物生物量碳的影響均隨培養(yǎng)時(shí)間增加逐漸減小。 (4)添加不同濃度的金霉素和土霉素等2種外源抗生素至土壤中進(jìn)行培養(yǎng)試驗(yàn)，觀察酶活性和呼吸強(qiáng)度的動(dòng)態(tài)變化，結(jié)果表明，抗生素加入對(duì)土壤脲酶活性的影響因抗生素類型、濃度和土壤性質(zhì)而異。在試驗(yàn)濃度范圍內(nèi)，添加低量土霉素，對(duì)菜地和草地土壤脲酶活性有促進(jìn)作用，但高量土霉素對(duì)