磺胺二甲嘧啶及其主要代谢产物在砂质壤土中转归的研究

【摘要】：兽药在环境中污染的研究越来越受到广泛重视,这是因为在许多土壤和水域中发现了抗生素的残留。磺胺类药物也已在排出的农业废水中发现。磺胺二甲嘧啶(sulfamethazine,SM_2)是一类十分重要的兽用药物,广泛应用于兽医临床以预防或治疗细菌性传染病。近年来磺胺二甲嘧啶在动物性食品中的残留现象十分严重,各国都对该药制定了严格的残留限量要求。N~4-乙酰化磺胺二甲嘧啶(N~4-acetylsulfamethazine, N~4-ACE-SM_2)是SM_2在动物体内的主要代谢产物,它可以同母体化合物一同随动物的粪尿排泄到环境中,对环境造成潜在的威胁。本文以SM_2及N~4-ACE-SM_2为研究对象,系统地开展它们在土壤环境中转化和运移特性的试验研究。 首先,建立了SM_2及N~4-ACE-SM_2在土壤中残留分析的高效液相色谱法。土壤样品中的SM_2及N~4-ACE-SM_2用碱性NaCl水溶液提取,SPE柱净化,反相高效液相色谱测定。添加水平分别为20μg·kg~(-1)、100μg·kg~(-1)和1000μg·kg~(-1),测得SM_2和N4-ACE-SM_2的平均回收率范围分别为85.53%～91.93%和90.09%～95.74%。该方法中SM_2和N~4-ACE-SM_2的检测限分别为15μg·kg~(-1)和12μg·kg~(-1)。其次,对SM_2及N~4-ACE-SM_2在水中残留分析的高效液相色谱法进行改进。用乙酸乙酯提取,旋蒸,过SPE柱除去土壤基质中色素及其它杂质,反相高效液相色谱测定,在20μg·L~(-1)、100μg·L~(-1)和1000μg·L~(-1)添加水平上,其回收率范围分别为81.98%～85.08%,88.33%～94.47%。 基于所建立和改进的试验分析方法,首先,采用批量平衡法,进行了SM_2及N~4-ACE-SM_2在砂质壤土中的吸附特性研究,以Frenundlich吸附等温方程匹配实验数据,分别得到它们的吸附等温线,从而获得土壤吸附特性参数K_f和1/n。结果表明:SM_2的K_f为1.0134,1/n为0.8921;N~4-ACE-SM_2的K_f为0.7236,1/n为0.8334,其吸附特性可很好地用Freundlich方程加以描述;接着,在实验室条件下,利用批培养法开展了SM_2及N~4-ACE-SM_2在供试土壤中的降解实验,对试验数据应用一级降解动力学方程,分别获得了SM_2及N~4-ACE-SM_2的微生物降解和化学降解的一级降解速率常数,结果表明:SM_2、N~4-ACE-SM_2在供试土壤中的降解很快,它们的微生物降解半衰期T_(1/2)分别为3.44 d和1.58 d,化学降解半衰期T_(1/2)分别为8.9d和7.12d;另外,降解实验还揭示出代谢产物N~4-ACE-SM_2在供试土壤中可部分地转化成母体化合物SM_2,这一现象得到了质谱检测的确定。最后,我们在实验室条件下使用易混合置换实验装置,对SM_2及N~4-ACE-SM_2在稳定流场饱和砂质壤土中的运移动态开展了实验观测,并以Br~-作为示踪溶质,分别获得它们淋溶动态的穿透曲线。实验结果显示:与示踪溶质相比,SM_2及N~4-ACE-SM_2的穿透曲线都呈现出非对称和拖尾的形状,它们的出峰时间均滞后,出峰高度也降低。这说明:SM_2及N~4-ACE-SM_2在土壤中的运移同时伴随吸附和降解作用的发生。质量守恒计算表明:在本文实验条件下SM_2及N~4-ACE-SM_2在土壤中的回收量分别为1419.54μg和1219.48μg,它们分别占添加量的95.86%和78.23%。