隨著抗生素的廣泛及大量使用,其對水土生態(tài)環(huán)境和人類健康的影響受到關(guān)注�；前奉惪股厥切竽琉B(yǎng)殖業(yè)中廣泛使用的廣譜性抗菌劑,用于畜禽細(xì)菌傳染病的預(yù)防和治療,施用于動物后,大部分以原藥或代謝物的形式經(jīng)畜禽糞便、尿液排出,未經(jīng)處置排放在環(huán)境中往往造成地表水土環(huán)境污染,進(jìn)而通過淋濾進(jìn)入地下水中,導(dǎo)致地下水污染,一定條件下產(chǎn)生攜帶抗性基因的有害微生物,危害生態(tài)環(huán)境和人類的健康。目前關(guān)于地下水環(huán)境中磺胺類抗生素的研究,主要集中在水土環(huán)境的監(jiān)測、測試方法的建立、遷移轉(zhuǎn)化機理等方面,磺胺類污染地下水控制與修復(fù)技術(shù)研究較少,且主要為利用物理和化學(xué)方法進(jìn)行實驗室內(nèi)效果研究工作,特別是結(jié)合研究區(qū),針對地下水中磺胺類抗生素降解菌及其附載材料效果研究甚少報道。本論文以國家十二五水專項課題為依托,選取了東北某畜禽養(yǎng)殖業(yè)發(fā)達(dá)的地區(qū)為研究區(qū),針對東北地區(qū)地下水檢出率較高的磺胺類抗生素——磺胺噻唑(Sulfathiazole,ST)、磺胺甲基嘧啶(Sulfamethyldiazine,SM)、磺胺二甲基嘧啶(Sulfamethazine,SM2)及磺胺甲惡唑(Sulfamethoxazole,SMX),在研究區(qū)開展地下水污染調(diào)查和監(jiān)測工作,分析研究區(qū)地下水中磺胺類抗生素及微生物種群空間分布特征,進(jìn)行磺胺類抗生素土著降解菌的篩選,分析其降解效果、規(guī)律及影響因素,確定其降解特性;進(jìn)一步選取磺胺類抗生素吸附材料,考察其吸附特性及固定化降解菌效果,結(jié)合微型柱開展磺胺類污染地下水動態(tài)去除效果實驗,分析固定化降解菌后的復(fù)合降解-吸附型材料對磺胺類抗生素的去除效果及規(guī)律。研究成果為磺胺類抗生素污染地下水的控制與修復(fù)技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用提供重要科學(xué)依據(jù)。通過論文研究,主要取得以下成果:1、研究區(qū)內(nèi)磺胺類污染地下水空間分布特征以點狀為主,區(qū)域內(nèi)地下水普遍含有SM,且在靠近第二松花江及場地南側(cè)含量較高,分別為32.36ng/L和85.33ng/L;在場地西側(cè)檢出SM2,含量為133.59ng/L;SMX僅在江水底泥及部分采樣點檢出,而ST僅在江水底泥中檢測出,含量為0.92ng/L。四種磺胺類抗生素GUS值均大于2.8,具有較高的淋溶遷移性。2、研究區(qū)地下水中微生物種群較為豐富,添加磺胺類抗生素考察地下中菌群變化,結(jié)果表明地下水中DNA含量由0.28ng/μL升高到12.6ng/μL,地下水中微生物結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯變化,原地下水中微生物種群豐富比高濃度磺胺類抗生素地下高一倍以上,原地下水中約占18.9%的Acinetobacer即不動桿菌屬,在高濃度地下水中含量增加到99.7%,微生物種群結(jié)構(gòu)單一化。3、從污染場地地下水樣品中富集分離純化,獲得磺胺類抗生素土著降解菌Acinetobacer,菌落為圓形,呈黃色乳狀,邊緣光滑,直徑約0.1cm,為革蘭氏陰性菌,顯微觀察菌株為短桿狀,單個長度約為120nm。生理生化特性實驗結(jié)果表明:該菌不產(chǎn)過氧化氫酶及亞硝酸,不含丙酮酸脫羧酶,產(chǎn)尿素酶及硫化氫可發(fā)酵葡萄糖及水解淀粉;以四種磺胺類抗生素為唯一碳源,濃度為1.0g/L時,抑制該菌生長。4、在模擬地下水低溫微環(huán)境條件下,開展以四種磺胺類抗生素為唯一碳源的降解實驗,降解菌Acinetobacer生長規(guī)律為1-3d適應(yīng)期,菌未見生長,第3d開始呈明顯生長趨勢,于第5d達(dá)到峰值,為對數(shù)生長期,之后進(jìn)入穩(wěn)定期。降解于第4d達(dá)到降解平衡,對ST、SM、SM2、SMX降解率分別為:99.85%、50.14%、42.00%、35.42%;添加輔助碳源葡萄糖、氮源酵母膏、Fe3+,可以促進(jìn)菌株的生長且對四種磺胺類的降解也有促進(jìn)作用。利用指數(shù)速率模型擬合分析降解動力學(xué)規(guī)律,結(jié)果表明:降解菌Acinetobacer降解四種磺胺類抗生素過程中,動力學(xué)規(guī)律存在一定的差異性,降解ST過程較為符合一級,其他三種較為符合零級動力學(xué)方程。5、從天然礦物、資源轉(zhuǎn)化再利用和合成材料角度,采用火山渣、花生殼、合成材料作為降解菌Acinetobacer附載材料,進(jìn)行吸附效果實驗,結(jié)果表明:吸附效果花生殼㧐合成材料㧐火山渣,合成材料吸附速率較快,但是存在快速解析問題,綜合考慮采用資源轉(zhuǎn)化再利用材料花生殼作為降解菌Acinetobacer附載材料。火山渣、花生殼、合成材料吸附四種磺胺類抗生素效果,結(jié)果表明:火山渣對四種磺胺類抗生素的吸附率依次為28.36%(ST)、27.24%(SM)、29.32%(SM2)、31.14%(SMX),約在2h時可以達(dá)到吸附平衡;合成材料對四種磺胺類抗生素的吸附率依次為78.31%(ST)、12.77%(SM)、31.60%(SM2)、21.38%(SMX),吸附率在5min內(nèi)達(dá)到最大值,但存在解析問題;花生殼對四種磺胺類抗生素的吸附率依次為72.81%(ST)、46.98%(SM)、45.08%(SM2)、32.84%(SMX),約在12h時可以達(dá)到吸附平衡,效果優(yōu)于上述材料,且吸附性能穩(wěn)定,吸附規(guī)律符合準(zhǔn)二級動力學(xué)方程及Henry線性吸附模型,水化學(xué)因子Fe3+、Mn2+對介質(zhì)吸附各抗生素均有明顯促進(jìn)效果;NO3-、SO42-對介質(zhì)吸附磺胺類抗生素有明顯的抑制作用;硬度對兩種介質(zhì)吸附磺胺類抗生素有促進(jìn)作用。6、制備吸附-降解型復(fù)合材料,開展動態(tài)效果實驗。降解菌Acinetobacer固定化到附載材料實驗表明:花生殼更為適合作固定化材料,實驗條件下:花生殼1.5g,接種量1-5%,固定時間36-48h時,四種磺胺類抗生素的去除率依次為89.69%(ST)、78.39%(SM)、71.38%(SM2)、88.55%(SMX);采用微型模擬柱進(jìn)行動態(tài)吸附效果實驗研究,結(jié)果表明:當(dāng)進(jìn)水流速為1m L/min時,吸附-降解型復(fù)合材料對磺胺類抗生素去除效果明顯優(yōu)于單一吸附材料。吸附-降解型復(fù)合材料對ST的去除率均最高,為90.00%以上,對SM的去除率在80.00%以上,對SM2和SMX,低濃度情況下去除效果更好,抗生素濃度為0.05mg/L時,去除率分別為64.25%和75.03%,而當(dāng)濃度為5mg/L時去除率降低為31.75%和39.75%。7、采用掃描電鏡(SEM)和紅外光譜儀(IR),從微觀角度分析作用機理,作用后介質(zhì)表面孔隙被填充并有隆起;花生殼吸附磺胺類抗生素的過程中,有N-H、-CH3、-CH2-、C=O、C-H等化學(xué)鍵的參與;合成材料吸附磺胺類抗生素的過程中有C=CH2、C-H鍵發(fā)生了變化,但變化較小,可見在合成材料的吸附過程中主要為物理吸附。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2017
【中圖分類】：X523;X172

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 趙琪;;養(yǎng)豬不能濫用磺胺藥[J];科普天地(資訊版);2012年10期

2 王震元;;幻想:發(fā)明磺胺藥物的“催化劑”[J];科學(xué)24小時;2011年10期

相關(guān)會議論文 前3條

1 楊希國;陳玉艷;李永才;張建勛;;飼料中九種磺胺藥物的高效液相色譜測定[A];首屆中國獸藥大會動物藥品學(xué)暨中國畜牧獸醫(yī)學(xué)會動物藥品學(xué)分會2008學(xué)術(shù)年會論文集[C];2008年

2 吳翠琴;黃燕屏;謝棣君;陳迪云;鄧紅梅;;雞蛋蛋清和蛋黃中7種磺胺藥物的多殘留檢測方法[A];第五屆全國環(huán)境化學(xué)大會摘要集[C];2009年

3 葛寶坤;;高效液相色譜法測定肉類奶粉中四種磺胺藥物殘留量的方法研究[A];天津市第十二次色譜學(xué)術(shù)交流會論文集[C];1998年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 木易;老年人慎用磺胺藥[N];大眾衛(wèi)生報;2007年

2 健康時報記者　 熊江雪;吃磺胺藥盡量多喝水[N];健康時報;2006年

3 張洪軍;磺胺藥使用八原則[N];大眾衛(wèi)生報;2005年

4 上海市藥品不良反應(yīng)監(jiān)測中心 杜文民 王曉瑜;磺胺藥使用七大原則[N];中國醫(yī)藥報;2005年

5 衛(wèi)生部北京醫(yī)院藥劑科 劉治軍;過了65歲慎用磺胺藥[N];醫(yī)藥導(dǎo)報;2007年

6 李寶;磺胺藥物易致鴨中毒[N];吉林農(nóng)村報;2008年

7 張倫;磺胺靠出口走出陰霾[N];醫(yī)藥經(jīng)濟報;2004年

8 江西省獸藥飼料監(jiān)察所 姜文娟;動物健康、產(chǎn)品安全、保值的出路[N];中國畜牧獸醫(yī)報;2007年

9 洪學(xué);常用獸藥的合理安全配伍[N];云南科技報;2006年

10 盧強 華北制藥動物保健品有限責(zé)任公司;正確使用抗菌藥[N];中國畜牧報;2004年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 沈紅;抗磺胺藥抗體的制備與免疫分析法的研究[D];中國農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 王佳麗;地下水中磺胺類抗生素降解菌及附載材料研究[D];吉林大學(xué);2017年

2 王進(jìn)峰;小鼠磺胺喹VA啉急性、亞急性和蓄積性毒理學(xué)試驗研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

3 楊春花;磺胺-5-甲氧嘧啶殘留酶聯(lián)免疫分析試劑盒的研制[D];揚州大學(xué);2006年

4 鄭志高;磺胺-5-甲氧嘧啶酶聯(lián)免疫分析試劑盒的研制與應(yīng)用[D];揚州大學(xué);2006年

5 王奇;珠江三角洲典型養(yǎng)殖區(qū)磺胺類抗生素的監(jiān)測分析及其生物標(biāo)記物研究[D];暨南大學(xué);2010年

6 陳振桂;水產(chǎn)品中磺胺類和氯霉素類獸藥殘留分析方法研究[D];南昌大學(xué);2007年

7 劉兆文;雞組織中磺胺藥殘留HPLC檢測方法的研究[D];揚州大學(xué);2008年

8 韓小虎;磺胺嘧啶單克隆抗體的制備[D];吉林農(nóng)業(yè)大學(xué);2004年

9 王穎;高效液相色譜法檢測動物性食品中磺胺藥殘留研究[D];揚州大學(xué);2009年

10 熊寧;抗磺胺嘧啶及碘胺類藥母核結(jié)構(gòu)單克隆抗體的制備與鑒定[D];華中農(nóng)業(yè)大學(xué);2005年

本文編號：2811071