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采集我国3种地带性土壤:红壤、棕壤和黑土,分离提取粗粘粒(0.2-2μm)和细粘粒(<0.2μm),并对提取粘粒进行去有机质处理,分别得到0.2-2μm含有机质粗粘粒、0.2-2μm去有机质粗粘粒、小于0.2μm含有机质细粘粒和小于0.2μm去有机质细粘粒。以不同的土壤胶体和矿物(高岭石、针铁矿和蒙脱石)为材料,研究了土霉素在15种胶体颗粒表面的吸附解吸特性;运用红外光谱技术,考察了土霉素分子在土壤胶体表面固定后功能团的变异特征,利用等温滴定量热技术获得了土霉素吸附的自由能变、焓变、熵变等热力学参数,探讨了环境因素如:pH值和离子强度等对矿物吸附土霉素的焓变影响。试图从等温吸附、化学动力学和热效应等方面探明土霉素与土壤胶体的结合机理,阐明影响抗生素在土壤环境中存留的根本原因,为评价抗生素在环境中的生态风险提供理论依据。获得的主要结果如下: 1)阐明了土霉素在土壤胶体表面吸附的动力学机制。土霉素在土壤胶体和矿物表面的吸附均为慢反应,其中在红壤胶体表面的吸附过程以双常数方程拟合度最高,表明土霉素在红壤胶体表面的吸附速率与红壤胶体的比表面积和矿物组成有关。棕壤胶体、黑土胶体和矿物对土霉素的吸附以Elovich方程的拟合程度最高,说明吸附过程为一非均相扩散过程,是一个较复杂、多种机理控制的过程。 2)运用化学方法,系统探讨了土霉素在土壤胶体和矿物表面的吸附解吸特征。土霉素在矿物和土壤胶体表面的等温吸附可用Langmuir和Freundlich方程拟合。土霉素在矿物表面的最大吸附量顺序为:蒙脱石>针铁矿>高岭石。对于红壤胶体,土霉素在含有机质和去有机质粗粘粒或细粘粒表面的吸附量相当,表明有机质在红壤中对土霉素的贡献较小。对于棕壤胶体和黑土胶体,土霉素在去有机质粗粘粒或细粘粒表面的吸附量显著高于含有机质粘粒,表明棕壤胶体和黑土胶体中有机质的存在可能抑制了土霉素的吸附。在红壤、棕壤和黑土胶体体系中,土霉素在去有机质粘粒表面的亲和力均高于含有机质粘粒。随体系pH升高,土霉素在矿物表面的吸附量逐渐下降。电解质的存在对土霉素的吸附起抑制作用,其中CaCl2比NaCl的抑制作用更强。通过NaCl、Tris及磷酸盐溶液,连续解吸土壤胶体和矿物表面土霉素,计算通过阳离子交换和配位交换吸附的比例。在红壤胶体和棕壤胶体体系中,有机粘粒表面阳离子交换与配位交换作用相当,约占13-24%,而在无机粘粒表面,配位交换作用约占16-23%,而阳离子交换作用仅占5-9%。对于黑土胶体,有机粘粒表面的阳离子交换作用比例较高,达到35-45%,配位作用仅占4-6%;无机粗粘粒表面的配位交换和阳离子交换作用相当,约占16%,而无机细粘粒表面的配位交换作用约占12%,而阳离子交换作用仅占4%。 3)运用现代仪器分析手段如红外光谱和微量热分析技术,基本揭示了土霉素在不同类型土壤胶体和矿物表面的结合机制。土壤胶体和矿物吸附土霉素后,羟基振动峰和水峰均发生了不同程度的位移,表明有氢键形成;指纹区出现新的吸收峰,且土霉素分子中酰胺Ⅰ带和酰胺Ⅱ带的特征峰消失,表明羰基中的O与氨基中的N可能提供孤对电子与土壤胶体或矿物中缺电子的阳离子发生了配位作用。土霉素在红壤胶体、棕壤胶体、黑土胶体及矿物表面的吸附均是自发的放热过程,放热值远小于40kJmoL-1,说明土霉素的吸附以物理作用力为主,且吸附均由熵增推动。随体系pH增加,土霉素在矿物表面的放热量增加,配位作用逐渐主导吸附过程;随离子强度的升高,高岭石和针铁矿对土霉素的吸附与碱性条件下的吸附作用力相似,配位作用主导吸附过程,而在蒙脱石体系中,随离子强度升高,疏水作用可能主导吸附过程。