溶解有机质对氧氟沙星荧光响应的动态与静态猝灭

作     者：刘荧 

作者单位：昆明理工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：潘波

授予年度：2012年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 07[理学] 08[工学] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0713[理学-生态学] 

主      题：抗生素 环境风险 溶解有机质 荧光猝灭 

摘      要：作为环境中的新型有机污染物,抗生素的环境行为与风险评价受到广泛的关注。而进入环境的不同过程决定了抗生素的环境行为和对环境的潜在风险。不同的过程取决于不同的介质。溶解有机质(Dissolved Organic Matter,DOM)是溶解于水中的大分子有机质,广泛存在于各种水体中。由于其良好的移动性使得DOM成为一种特殊的环境污染物载体。通过研究DOM与抗生素的相互作用机制,更好的为抗生素的环境行为和风险评价提供可靠的理论支持。因此选取常用的抗生素—氧氟沙星(Ofloxacin, OFL)和滇池底泥提取的DOM作为研究对象,以荧光作为研究方法,通过荧光猝灭的角度理解抗生素与溶解有机质相互作用的机理,同时也从方法上为荧光猝灭提供支持补充。完成了不同温度下OFL与DOM的动力学实验,渗透膜系统中OFL与DOM的等温线以及各种相关表征和补充实验。研究实现了不同温度下(25℃～45℃)对动态与静态猝灭的区分。 实验结果表明：1、基于荧光猝灭法的动力学研究OFL-DOM相互作用是可行的。对于荧光猝灭这个方法而言,内过滤效应(Inner Filter Effect, IFE)成为了讨论的重点,因为该效应是能否进行定量的关键因素。研究中从溴化钾(KBr)与菲(PHE)的猝灭体系中对IFE因子进行讨论,发现通过计算和实验得到的IFE因子有很好的吻合度,证明了IFE矫正方法的可靠性。2、对于不同温度下的OFL动力学曲线,用拟一级双室动力学模型(Pseudo first order two-compartment kinetic model, PFOM-2)拟合效果较好。选用了不同的动力学模型进行拟合,即：拟一级单室动力学模型(Pseudo first-order one-compartment kinetic model, PFOM-1),拟一级双室动力学模型(PFOM-2),拟二级单室动力学模型(Pseudo second-order one-compartment kinetic model, PSOM-1),拟二级双室动力学模型(Pseudo second-order two-compartment kinetic model, PSOM-2)。对四种模型进行误差分析,结果表明该研究中的动力学曲线更适合于用PFOM-2进行拟合。为OFL-DOM相互作用提供了很好的动力学模型。3、分析了在PFOM-2模型——qt=q0+q1=(1-e-k1·t)+q2*(1-e-k2·t),q0,q1,q2,k1,k2所代表的实际意义。各个参数随着温度变化呈现一定规律,根据荧光猝灭的原理可以分辨出动态与静态猝灭的量,同时该方法定量的可行性进行了验证,即用传统的定量方法——渗透膜体系进行了对比。结果发现两种方法在该研究的浓度范围内呈现一致性,证实了该方法在此次研究中的可靠性。4、从参数中比较讨论了静态与动态猝灭。结果表明本研究的实验条件下,动态猝灭在整个荧光猝灭中的贡献为30%-90%。5、对于静态猝灭来说,在OFL-DOM体系中存在两个过程,一个速率较快而另一个速率较慢。我们提出了相应假设：速率较快的过程是OFL与DOM表面官能团的相互作用。速率较慢的是DOM内部疏水性区域对OFL的影响。6、红外光谱对OFL-DOM体系的表征。发现了OFL与DOM确实存在官能团的相互作用。说明研究污染物与DOM相互作用时,可从官能团入手借助光谱仪器定性、直观分析,不但有助于理解机制本身,而且能加深对DOM的构象的认识。7、荧光猝灭平衡法研究两种多环芳烃(芘和菲)与DOM相互作用,表明了有机碳含量可能是它们相互作用机制中的重要因素。