再生水回灌过程抗生素在土壤中的转归及其微生物毒性研究
结题报告
批准号:
51308252
项目类别:
青年科学基金项目
资助金额:
25.0 万元
负责人:
董莉莉
依托单位:
学科分类:
E10.环境工程
结题年份:
2016
批准年份:
2013
项目状态:
已结题
项目参与者:
沈梦楠、李娜、孟庆玲、李广、李大超、柴利峰
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中文摘要
再生水中抗生素在回灌进入地下环境的过程中,其迁移规律、衰减机制及其对土壤微生物的毒性效应尚处于探索阶段。据此,本项目以代表性抗生素-四环素类抗生素为研究对象,研究其在再生水地下回灌和储存过程中基于不同环境条件下的吸附、解吸、降解等过程,揭示抗生素在地下水波动带中的滞留规律、影响机制及其迁移转化过程,进而根据抗生素的衰减规律反演再生水中抗生素最大负荷。研究分析抗生素对土壤微生物的群落结构、生物量、生物活性等影响,进一步阐明抗生素的残留对土壤微生物的毒性效应。本项目以期为再生水进入含水层后的水质劣化预测和其生态风险评价提供一定的理论依据,在保障再生水后续的安全利用和制定相应的治理措施等方面具有一定的应用价值。
英文摘要
In the process of antibiotics in reclaimed water recharge into the underground environment ,its migration law, attenuation mechanism and toxic effects on soil microorganisms are still in the exploratory stage. Accordingly, the project chooses representative antibiotics - tetracycline antibiotics as the object of this study, studies its adsorption, desorption, degradation processes in underground recharge and storage processes of reclaimed water based on different environmental conditions , reveals the retention law ,influence mechanism ,migration and transformation law of antibiotics in the groundwater-fluctuating region, then inverses the maximum load of antibiotics in reclaimed water according to the law of antibiotics attenuation. This study analyses the impact of antibiotics on soil microbial community structure, biomass, and biological activity, and further clarifies the toxic effects of antibiotic residues on soil microorganisms. This project hopes to provide a certain theoretical basis for water quality deterioration prediction and its ecological risk assessment after reclaimed water entering the aquifer, will have application values on safeguarding the following safe use of reclaimed water and developing appropriate treatment measures.
再生水地下储存过程中增大了将有毒有害物质引入地下水的风险,包括人们近年来非常关注的持久性有机污染物、内分泌干扰物和药品及个人护理用品等在再生水中有不同程度的残留,在储存过程中必然会带来潜在的健康和环境风险。抗生素和溶解性有机物作为再生水中有机物的主要成分,其在水体中的迁移变化规律、相互作用机理及其在再生水后续利用过程中存在潜在风险。再生水在地下回灌过程中,采用地表渗滤的回灌方式时,水体中的抗生素在饱和多孔介质中,分析其在土壤中的吸附、解吸动力学拟合情况及其影响因素,模拟各影响因素下(包括pH、离子强度、离子类型等)抗生素在包气带的纵向沿程变化;通过观察再生水中的主要溶解性有机物(DOM)在饱和多孔介质中的迁移行为,了解各种影响因素对于DOM在介质中的迁移影响规律及其机理机制;研究DOM对于亲水性抗生素迁移的影响,揭示DOM对四环素易化迁移的规律。结果显示,介质对四环素的吸附动力学过程分为快慢两个阶段;四环素类抗生素在土壤中的吸附以物理吸附为主,其中液土比对吸附机理影响显著,随着液土比的降低,其吸附机理由物理吸附向化学吸附方向发展。模拟抗生素在介质中的纵向迁移实验中,将配制好的四环素溶液通过蠕动泵以上行的方式通过饱和多孔介质,当不改变外界环境条件且仅回灌四环素时,在土壤柱的末端几乎无法检出四环素的存在。在抗生素溶液pH 值>5.5时,随着实际平衡溶液中的 pH 的增加,四环素在多孔介质中的穿透性增强;当 pH 值<5.5时,随着 pH 的减小,四环素在多孔介质中的穿透性减弱。同时,增加背景溶液的离子强度或者将背景溶液从氯化钠换成氯化钙也能够促进抗生素在砂子上的吸附。通过研究还发现:溶液中含有20mg/L的腐殖酸就能够有效增加抗生素在土壤中的移动和穿透能力,穿透量提高约20%,且随着腐殖酸浓度的增加,四环素的穿透能力得以显著提升,最高可达50%左右。以上这部分研究结果对于评估、分析、预测抗生素类物质的环境风险及归宿有很强的指导意义。
期刊论文列表
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专利列表
DOI:10.1007/s11144-014-0721-3
发表时间:2014-06
期刊:Reaction Kinetics, Mechanisms and Catalysis
影响因子:--
作者:Jiguo Huang;Meng-yang Zheng;Shuo Pang;Li-guo Liu;Xiao-guang Zhao;Li-e Dong;Xing-juan Liu
通讯作者:Jiguo Huang;Meng-yang Zheng;Shuo Pang;Li-guo Liu;Xiao-guang Zhao;Li-e Dong;Xing-juan Liu
DOI:--
发表时间:2015
期刊:资源节约与环保
影响因子:--
作者:董莉莉
通讯作者:董莉莉
Preparation of undoped andZn-doped TiO2 by sol-gel method with two different procedures andphotocatalytic degradation on phenolPreparation of Na2Ti3O7/Titanium Peroxide Composites and Their Adsorption Property on Cationic Dyes
溶胶-凝胶法两种不同工艺制备未掺杂和掺杂Zn的TiO2及光催化降解苯酚Na2Ti3O7/过氧化钛复合材料的制备及其对阳离子染料的吸附性能
DOI:--
发表时间:2015
期刊:Journal of Chemistry
影响因子:3
作者:董莉莉
通讯作者:董莉莉
Preparation of titanium peroxide and its selective adsorption property on cationic dyes
过氧化钛的制备及其对阳离子染料的选择性吸附性能
DOI:10.1016/j.apsusc.2013.12.011
发表时间:2014-02
期刊:Applied Surface Science
影响因子:6.7
作者:Wang, Bo;Bi, Qiang;Dong, Li-li;Liu, Xing-juan
通讯作者:Liu, Xing-juan
Preparation and photocatalytic performance of ZnO nanorods on zinc foil
锌箔ZnO纳米棒的制备及其光催化性能
DOI:--
发表时间:2014
期刊:Optoelectronics and Advanced Materials-Rapid Communications
影响因子:0.5
作者:Hu, Xiao-Di;Dong, Li-Li;Zhao, Xiao-Guang;Liu, Xing-Juan
通讯作者:Liu, Xing-Juan
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