中图分类：X131.3

学科分类：610.10

成果类别：基础理论

成果水平：未评价

研究起止时间：2013-01～2015-12

评价形式：验收

该项目为海南省自然科学基金项目（NO.413123）。 近年来,抗生素类药物引起的环境污染问题引起了国内外学者的普遍关注。吸附-解吸是污染物在土壤环境中迁移转化的重要环境行为,土壤对抗生素的吸附是控制其环境行为的重要过程,是影响抗生素在环境中转归和生物有效性滞留的重要因素。同时,抗生素在土壤中的吸附行为又受到土壤的理化性质及其他环境条件的影响。而海南作为我国重要的反季节蔬菜基地,由于在种植过程中以畜禽粪便作为底肥,从而造成畜禽粪便中的抗生素类污染物进入到设施菜地土壤中。因而随着畜禽粪便施用引入土壤的抗生素导致的污染问题不容忽视。生物质炭因其具有减缓气候变化、改良土壤品质和截留污染物等特有性质,已成为国内外研究的热点。生物质炭具有多级孔隙结构、巨大的比较面积、高度的热稳定性和离子交换能力,使得生物质炭可以作为一种很好的改良剂。制备生物质炭的原材料来源广泛,可以充分利用热带农业生产过程中产生的废弃物,从而促进热带农业废弃物的资源化利用。 基于以上背景,本研究以热带农业废弃物甘蔗渣、木薯渣等为前驱物,在不同条件下制备不同生物质炭,通过扫描电镜、元素分析、红外光谱分析等表征手段,研究生物质炭的表面结构和官能团的变化。同时研究海南设施蔬菜地土壤中检出率较高的氟喹诺酮类抗生素在热带酸性土壤中的吸附-解吸特征。并在此基础上,研究不同条件下制备的生物质炭对3种氟喹诺酮类抗生素在热带土壤中的吸附-解吸行为的影响,并揭示其对土壤中抗生素的吸附-解吸影响特征及机理。研究结果可为固体废弃物资源化高效利用开辟新的途径,亦可为评价热带土壤中抗生素污染风险提供理论依据,对探讨利用生物质炭进行有机污染物污染治理具有重要的理论指导意义。 本文采用热带农业废弃物甘蔗渣和木薯渣为前驱物制备生物质炭,分析比较了在不同来源和温度下制备的生物质炭的表面性质,同时研究了氟喹诺酮类抗生素在热带土壤中的吸附-解吸特征及不同生物质炭施入对其吸附-解吸的影响及机理。实验表明,利用生物质炭特殊的表面结构和官能团特点来修复设施菜地抗生素污染能实现固体废弃物资源化利用与土壤污染修复的“双赢”,该技术具有科学性、新颖性、实用性,具有重要的理论和实际应用价值。相关研究成果可在农业、畜牧业等领域指导生产和环境保护。 本研究主要有以下几个方面的特色和创新： （1）选择以木薯渣和甘蔗渣为原料制备生物质炭,不仅丰富了生物质炭制备的原材料,同时可促进农业废弃物的循环再利用,变废为宝。 （2）海南岛地处我国热带,其分布大面积的可变电荷土壤,其对污染物的吸附特征与其他土壤存在较大差异。而目前对于抗生素在土壤中的环境行为研究虽较多,但对于氟喹诺酮类抗生素在热带农业土壤中的吸附-解吸亦未见报道。而本研究阐述了氟喹诺酮类抗生素在热带土壤中吸附-解吸行为特征,丰富了此类抗生素在热带酸性土壤中的环境行为的研究,为此类抗生素的环境风险评价提供理论依据。 （3）生物质炭对有机污染物的环境行为的影响研究报道较多,但对于其对抗生素类新型有机污染物在土壤中环境行为的影响研究报道鲜见,而本研究初步阐明了生物质炭对抗生素在砖红壤中的吸附-解吸特征的影响及机理,及其对抗生素的解吸滞后效应的影响特点,为进行土壤中抗生素污染治理及风险评估提供了理论依据,故本研究在选题上具有一定的特点和新意。 依托该项目,已成功申报国家自然科学基金项目2项,已出版专著1部,申请国家发明专利2项,在国外刊物发表论文3篇（2篇SCI收录,2篇EI收录）,国内中文核心期刊发表论文8篇,超额完成既定目标和任务。 由于经费所限,本研究未能对更多种类的抗生素（如四环素类抗生素等）进行深入研究,未能进一步探讨不同来源和条件制备的生物质炭对典型兽药抗生素环境行为影响的差异及机理。针对典型兽药抗生素在迁移、降解和生物有效性方面的研究亦有待进一步深入。