發(fā)布時間：2019-11-04 20:43

【摘要】：據(jù)報道濫用抗生素目前已經(jīng)成為困擾中國的巨大難題之一。而濫用抗生素的后果除了醫(yī)療費增長,耐藥性增強(qiáng)外,其對環(huán)境安全帶來的潛在威脅也不容忽視�？股乇蝗祟惔罅康氖褂煤�,大部分以原形或代謝產(chǎn)物的形式進(jìn)入環(huán)境,目前地表水、地下水、河流、土壤等環(huán)境體系中都能檢測到抗生素的殘留,濃度由ng·L-1到μg·L-1不等。由于環(huán)境水體中的殘留抗生素濃度小,且結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,不易被破壞,一般的物理處理方法基本無能為力,而Fenton試劑氧化等各種化學(xué)方法都不同程度地存在著方法復(fù)雜及產(chǎn)生二次污染等各種各樣的問題。本論文針對抗生素污水處理技術(shù)的瓶頸,提出了一個氯過氧化物酶(Chloroperoxidase,簡稱CPO)催化、H202氧化快速、高效降解抗生素分子的體系,選取三類抗生素,主要包括磺胺類抗生素磺胺甲惡唑、磺胺二甲氧嘧啶、磺胺甲基嘧啶、磺胺二甲基嘧啶、乙�；前�,林可酰胺類抗生素林可霉素和喹諾酮類抗生素諾氟沙星等七種底物為研究對象,系統(tǒng)研究了降解條件、降解產(chǎn)物、降解途徑和機(jī)理,并對降解體系的性能及其安全性通過COD的檢測和綠藻的生長抑制率為評價指標(biāo)進(jìn)行了評價。取得的主要結(jié)果如下：(1)酶促降解的過程優(yōu)化：反應(yīng)體系的pH,氧化劑H202濃度,酶用量及反應(yīng)時間是影響降解過程的主要因素：總體來看,降解體系需要處于酸性環(huán)境中,適宜pH應(yīng)維持在3-5；雙氧水濃度應(yīng)保持在mM級以下(0.1 mmol·L-1～0.12 mmol·L-1);降解反應(yīng)所需的酶用量極少,處于nM級之間(0.6nmol·L-1～15 nmol·L-1),這是此降解體系的一大優(yōu)勢。在最佳反應(yīng)條件下,降解率可在10 min-20 min之內(nèi)基本達(dá)到100%,顯示出誘人的應(yīng)用前景。(2)降解產(chǎn)物測定及降解途徑推測：以HPLC-MS對CPO酶促降解抗生素的產(chǎn)物進(jìn)行分析,并依據(jù)主要產(chǎn)物對底物降解途徑進(jìn)行了推測。本文所選擇的七種抗生素經(jīng)過CPO-H2O2-Cl-酶促氧化處理后,底物分子經(jīng)過一系列變化最終均有效斷裂成較小的碎片,再與活性淤泥微生物降解過程結(jié)合,以COD數(shù)值評價的降解效果十分理想。表明經(jīng)酶法處理后,抗生素的生物可降解性提高。這種CPO酶法前處理+活性淤泥的二級處理方法為環(huán)境抗生素殘留的深度處理提供了一種有效手段。(3)CPO酶促降解機(jī)理：CPO因獨特的活性中心而使其具有多種催化活性。本文中的降解反應(yīng)利用的是CPO最典型的催化活性——氯化氧化活性。首先H202氧化CPO產(chǎn)生一種不穩(wěn)定的中間體高鐵卟啉自由基陽離子[(Fe4+=O)+], Compound I。當(dāng)體系中引入Cl-時,CompoundI快速氧化Cl-在線產(chǎn)生了氧化性很強(qiáng)的活性小分子,如C12.HClO等,此時底物無需進(jìn)入酶活性中心即可在溶液本體中被氧化降解,這樣就擺脫了CPO分子中底物通道對底物分子的大小的限制。(4)CPO-H2O2-Cl-方法的性能和安全性評估：以COD為評價指標(biāo),結(jié)果表明經(jīng)CPO酶法處理后,底物的COD值都有一定程度的下降,尤其是與活性淤泥生物處理聯(lián)用后,其COD去除率達(dá)到42.61%～65.31%。同時還進(jìn)一步對抗生素底物和降解產(chǎn)物對單細(xì)胞綠藻的生長抑制率(EC50)為評價指標(biāo)進(jìn)行了毒性評估,結(jié)果表明隨著降解率的增大,EC50值不斷的增大,即綠藻的抑制生長率逐漸減小,說明經(jīng)酶法降解后得到的降解產(chǎn)物與原藥相比毒性減小了。
【圖文】：

ｄｉｍｅ比ｙｌｐｙｎｏｌ地ｎｅ－２NBａｒｂｏｘａｍｉｄｅ）。產(chǎn)物ｍ的相對分子量為邋１７６．０７，［２Ｉ＋Ｈ］＋的分逡逑子量為３５３．１４，在質(zhì)譜圖上對應(yīng)的ｍ／ｚ峰為３５３．２６。林可霉素經(jīng)ＣＰＯ－Ｈ２化－Ｃｒ逡逑體系降解后的降解產(chǎn)物列于表３－９。林可霉素的降解機(jī)理為圖３－１３所示。逡逑￣邐—邐＋ＭＳ邋Ｓ，６ｍｉｎ邋＃５１１１逡逑３巧．ｐ６６７邐章逡逑＂邐Ｉ逡逑０．８邐Ｉ邐＾邐＾２逡逑ＣＩ逡逑０．６－逡逑０．４－邐ｊ逡逑０，２邐３０１．１４１２邐Ｉ逡逑。。＾Ｉ邐Ｉ邋，，邋Ｉ邐１．１邋ｉ邋Ｌ邋您嚴(yán)泌侶畔０１邐椒．

本文編號：2555818