再生水灌溉下典型抗生素土壤环境过程与模型预测研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41001330
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
21.0万
负责人：
焦文涛
依托单位：
中国科学院生态环境研究中心
学科分类：
D0711.污染物环境行为与效应
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
严炜；原盛广；伊丽丽；彭驰；赵忠明；
关键词：
再生水利用动力学模型.土壤环境行为抗生素

项目摘要

近些年，我国再生水利用事业发展迅速，大量再生水被用于灌溉，然而对于再生水灌溉利用的潜在环境风险认识不足，缺乏系统性的理论研究和实验研究。抗生素是再生水中存在的一大类新型污染物，其环境风险已引起相关学者和管理部门的重视。本研究拟以北京市广泛存在的潮土为研究土壤，以性质差异较大的能同时测定的典型抗生素为目标污染物，系统研究其在土壤中的吸附、淋溶、降解等环境行为及其主要影响因素；结合土壤蒸渗系统实地实验和动力学模型HYDRUS-1D，研究再生水绿地灌溉下典型抗生素在土壤中的迁移行为，模拟预测再生水绿地灌溉过程中不同管理措施下典型抗生素的迁移和归宿，揭示不同环境条件和管理措施对其迁移归趋的影响及地下水污染风险。为科学管理再生水利用降低其环境风险提供依据。

结项摘要

近些年，我国再生水利用事业发展迅速，大量再生水被用于灌溉，然而对于再生水灌溉利用的潜在环境风险认识不足，缺乏系统性的理论研究和实验研究。抗生素是再生水中存在的一大类新型污染物，其环境风险已引起相关学者和管理部门的重视。本研究通过室内模拟和模型模拟研究了典型抗生素在潮土中土壤中的吸附、淋溶、降解等环境行为及其主要影响因素，模拟预测再生水绿地灌溉过程中不同管理措施下典型抗生素的迁移和归宿。主要研究结果表明，抗生素在土壤中的环境行为受到其自身化学性质和土壤环境特征的综合影响，具体为：（1）目标抗生素在土壤中的吸附过程分为快速反应和慢速平衡两个阶段， Elovich方程能很好的描述其动力学过程；不同种抗生素在同一土层土壤中的吸附强弱不同，顺序为四环素类抗生素>氟喹诺酮类抗生素>磺胺类抗生素；同一种抗生素在不同深度土壤的吸附参数（Kd）不同，其Kd值与剖面土壤的理化性质密切相关，土壤的阳离子含量对目标抗生素在土壤中的吸附行为影响最大，其次是土壤有机质。（2）不同种抗生素降解的难易程度不同，易降解顺序为：磺胺类>氟喹诺酮类抗生素>四环素类抗生素，且与土壤有机质含量密切相关。（3）目标抗生素在土柱中具有一定迁移性，随着土层深度、淋溶流速、淋溶液浓度的增加，抗生素在土柱中的迁移明显加快。（4）磺胺类抗生素在土壤中的吸附性较差，迁移性较强，而氟喹诺酮类抗生素则易于在土壤表层累积。以上研究结果可为科学管理再生水利用降低其环境风险提供依据。