磺胺二甲嘧啶在土壤中的吸附和光催化降解作用

摘要：研究了磺胺二甲嘧啶（Sｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ，ＳＭ２）在土壤中的等溫吸附和光催化降解特征，考察了催化劑ＴｉＯ２用量、土壤水分含量、光照時(shí)間和初始濃度等因素對(duì)降解效果的影響。結(jié)果表明，土壤表面對(duì)ＳＭ２吸附較小，９０%以上的ＳＭ２以游離形式存在于土壤中；催化劑ＴｉＯ２可明顯促進(jìn)ＳＭ２的光降解，增加土壤水分含量和延長(zhǎng)光照時(shí)間，均能顯著提高ＳＭ２的光降解率，而ＳＭ２的初始濃度對(duì)光降解效果影響較小。

關(guān)鍵詞：磺胺二甲嘧啶；土壤；吸附；光催化降解

中圖分類號(hào)：Ｘ５３ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ 文章編號(hào)：0439－８114（２０11）20－4163-03

Adsorption and Photocatalytic Degradation of Sulfamethazine in Soil

ＺＨＡＮＧ Ｙｕａｎa，ＸＵ Ｊｉｎｇ－ｗｅｎa，ＬＩＡＮＧ Ｗｅｉb，ＸＵＥ Ａｉ－ｆａｎｇa，ＣＨＥＮ Ｈａｏa

（a． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ； b． Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ， Ｈｕａｚｈｏｎｇ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｗｕｈａｎ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｔｈｅ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ｗｅｒｅ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ． Ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｓ ｏｆ ｃａｔａｌｙｓｔ ＴｉＯ２ ｄｏｓａｇｅ， ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ， ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ， ａｎｄ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ． Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｏｎｌｙ ａ ｓｍａｌｌ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ａｄｓｏｒｐｅｄ ｂｙ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ９０% ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ ｗａｓ ｆｒｅｅ ｉｎ ｔｈｅ ｓｏｉｌ． Ｃａｔａｌｙｓｔ ＴｉＯ２ ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ． Ｔｈｅ ｄｅｇｒａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｏｆ ｔｈｅ ｗａｔｅｒ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｓｏｉｌ ａｎｄ ｉｒｒａｄｉａｔｉｏｎ ｔｉｍｅ． Ｔｈｅ ｉｎｉｔｉａｌ ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ ｓｌｉｇｈｔｌｙ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄ ｔｈｅ ｐｈｏｔｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ； ｓｏｉｌ； ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ； ｐｈｏｔｏｃａｔａｌｙｔｉｃ ｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ

磺胺類抗生素（Ｓｕｌｆｏｎａｍｉｄｅｓ）具有預(yù)防和治療細(xì)菌感染性疾病的作用，被廣泛應(yīng)用于人類和動(dòng)物疾病的治療。在畜牧業(yè)生產(chǎn)中，磺胺類抗生素還被作為生長(zhǎng)促進(jìn)劑長(zhǎng)期添加于動(dòng)物飼料［１－３］。在我國(guó)，磺胺類抗生素的年生產(chǎn)量較高，約８０％的磺胺類藥物用于畜牧業(yè)。研究表明，獸用抗生素僅有少量可被吸收利用，約６０%~９０％會(huì)隨動(dòng)物糞便排出體外，最終進(jìn)入土壤環(huán)境［４，５］。因此，土壤就成了獸用抗生素在環(huán)境中積累的場(chǎng)所，獸用抗生素在土壤中的吸附、降解和殘留直接影響到其對(duì)環(huán)境的潛在污染。

為深入了解磺胺二甲嘧啶（Sｕｌｆａｍｅｔｈａｚｉｎｅ，ＳＭ２）在土壤環(huán)境中的吸附、遷移和降解行為，對(duì)其環(huán)境安全性進(jìn)行正確評(píng)價(jià)，研究了ＳＭ２在土壤中的吸附及納米ＴｉＯ２作用下ＳＭ２的光降解行為，為全面評(píng)估ＳＭ２在土壤環(huán)境中的安全性和抗生素污染土壤的修復(fù)提供理論依據(jù)。

１材料與方法

１．１試驗(yàn)材料

磺胺二甲嘧啶購(gòu)自Sｉｇｍａ公司。ＴｉＯ２購(gòu)自Ｄｅｇｕｓｓａ公司。土壤采自湖南省長(zhǎng)沙市近郊０~２０ ｃｍ表層耕作土，去除雜物，自然風(fēng)干后研磨過２ ｍｍ篩。……