豬糞溶解性有機物對紫色土中抗生素遷移的影響
【部分圖文】：
如圖2所示,通過填裝土柱試驗,獲得模擬降雨入滲條件下飽和土柱出流液中目標抗生素的相對濃度(C/C0)隨孔隙體積(PV)變化的淋溶穿透曲線(BTC),以描述抗生素在土柱中的混合置換與運移特征.由于出流液中NOR的濃度均低于檢測限,視為未發(fā)生穿透.當流出液中溶質相對濃度為50%(即C/C0=0.5)時所對應的孔隙體積V/V0<1,可認為土壤中存在優(yōu)先水流[21],并且值越小則優(yōu)先流越明顯.本研究中,Br-相對濃度為50%時,兩種供試土壤所填裝土柱的V/V0分別在1.09～1.25與1.01～1.24范圍,因此認為供試土柱較為均質,其水分運動以基質流為主.
FFC與NOR在不同處理土柱中的殘留含量隨土壤深度的垂向分布見圖3、4.NOR在坡耕地與果園土柱中的總殘留量范圍分別為143.81～154.01μg和150.54～165.22μg,占總投加量的92.2%以上,果園土土柱略高于耕地土.NOR在0～3cm土層中的含量為7.31～8.30mg/kg,占土柱中總殘留量的96.2%～98.6%;而其余土層(3～12cm)的含量為0.025～0.290mg/kg,并隨深度迅速降低.這些結果表明,NOR主要積累在表層土壤中,因而不易被淋溶進入地下水.FFC在坡耕地與果園土柱中的總殘留量分別在5.25～6.47μg與7.31～9.18μg范圍,占總投加量的3.19%～4.09%與4.68%～5.93%,果園高于坡耕地,而在不同深度土層的分布無明顯差異,表明FFC在紫色土中隨入滲水的遷移性較強.豬糞DOM顯著增加了FFC的殘留量,當不同濃度的豬糞DOM與抗生素同時進入土柱時,FFC的殘留總量相比對照處理增加了15.21%～25.96%.但由于FFC自身較弱的吸附能力,其殘留量占總投加量的比例較低(<6%),豬糞DOM的加入對FFC殘留量的改變(比對照增加0.52%～1.17%)相對總投加量不明顯(圖4).綜上,土柱實驗與批量平衡實驗的結果基本一致,即豬糞DOM可增加FFC的吸附,增加它在土壤中的滯留,從而減少了淋溶遷移.2.3 豬糞DOM對抗生素吸附-遷移行為的影響機制
首先,土壤溶液中,未被土壤吸附的糞源DOM通過在液相中與抗生素發(fā)生相互作用而增加抗生素的溶解,即增溶效應[23].目前,增溶作用是現(xiàn)有研究針對糞源溶解性有機質降低抗生素吸附、增加其遷移性的結果所認為的最主要影響機制.通常認為,目標污染物的水溶性越低,糞源膠體產(chǎn)生的增溶效應越強[24],其中的機理是由于豬糞DOM具有類似表面活性劑的兩親性質[25].增溶作用的強弱取決于DOM的濃度和來源以及抗生素的種類和性質.然而,FFC與NOR的溶解度都在幾百到幾千毫克之間(表1),本研究中所采用的抗生素初始濃度范圍(1.0～25mg/L)都遠低于相應的溶解度,因此,增溶作用非常有限,并不會成為本研究中豬糞DOM影響抗生素吸附與遷移行為的主要機制.其次,通過對比豬糞DOM與抗生素共吸附處理與豬糞DOM預吸附處理的結果,可證明競爭機制的存在.這是由于,豬糞DOM本身也會為土壤所吸附,依據(jù)本研究的實驗結果,其在坡耕地與果園兩種供試土壤中的Kd值分別為1.47,1.56L/kg.對比可知,豬糞DOM的吸附性略高于FFC(Kd=0.24～0.58L/kg),而遠小于NOR(Kd=382～727L/kg).因此,FFC對豬糞DOM的影響非常敏感.豬糞DOM預先與土壤發(fā)生作用,從而優(yōu)先占據(jù)了粘土礦物表面可供吸附抗生素的點位,且大部分豬糞DOM難以被溶解態(tài)抗生素置換,形成競爭機制,導致FFC在豬糞DOM-預吸附處理中的吸附容量低于FFC與豬糞DOM同時加入的處理.對于NOR而言,它的吸附系數(shù)比豬糞DOM大一到兩個數(shù)量級,豬糞DOM的競爭對NOR的吸附并不產(chǎn)生顯著影響,從而導致不同豬糞DOM處理與對照的差異并不明顯.
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