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磺胺嘧啶对羊角月牙藻的毒性效应研究

磺胺嘧啶对羊角月牙藻的毒性效应研究

作者：折雨亭山西大学

学位级别：硕士

抗生素在医疗、畜牧业和水产养殖业等行业产生了广泛应用的同时,也对环境造成了严重危害。磺胺类抗生素是一类常用的抗生素,其优点为成本低、抗菌谱广,但由于滥用抗生素等不合理使用行为,在水体中大量积累,严重威胁到了水生动植物的生... 详细信息

抗生素在医疗、畜牧业和水产养殖业等行业产生了广泛应用的同时,也对环境造成了严重危害。磺胺类抗生素是一类常用的抗生素,其优点为成本低、抗菌谱广,但由于滥用抗生素等不合理使用行为,在水体中大量积累,严重威胁到了水生动植物的生存环境,甚至会通过食物链富集而危害人类健康。本文将磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD)作为研究对象,通过生理生化指标研究其对羊角月牙藻的毒性作用,探究其毒性机制,为后续治理抗生素污染提供基础资料。本实验共设置了磺胺嘧啶的6个浓度梯度(0,10,20,30,40,50 mg/L),通过将其暴露处理9天时间,对细胞形态、抗氧化性、膜透性及光合作用等进行测定。研究结果如下:(1)磺胺嘧啶对羊角月牙藻的生长抑制作用呈现出时间-浓度效应。当磺胺嘧啶浓度≥10 mg/L时,羊角月牙藻藻细胞生长量显著下降,藻液失绿,沉积到瓶底。50mg/L磺胺嘧啶胁迫后,羊角月牙藻变为黄色,产生絮状物。(2)当磺胺嘧啶浓度≤20 mg/L时,超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化物酶(POD)没有产生显著性的变化。但当磺胺嘧啶浓度大于等于30mg/L时,抗氧化酶SOD和POD活性显著降低,细胞内活性氧大量积累。(3)当磺胺嘧啶浓度≥20 mg/L时,藻细胞内可溶性蛋白(SP)含量会显著性降低;当磺胺嘧啶浓度≥10 mg/L时,可溶性糖含量会显著性降低,说明细胞膜受到破坏。(4)当磺胺嘧啶浓度≤10 mg/L时,叶绿素荧光参数没有明显降低,说明低浓度SD对光系统Ⅱ(PSII)没有明显毒性。当磺胺嘧啶浓度≥10 mg/L时,羊角月牙藻藻细胞中光合色素的含量显著下降,光化学反应被抑制,光合作用严重减弱。综合以上实验结果可以得出结论,羊角月牙藻对磺胺嘧啶的毒性作用较为敏感,主要通过抑制四氢叶酸的合成,破坏细胞膜系统和叶绿体,细胞渗透平衡被打破,使细胞缺少物质和能量,最终死亡。羊角月牙藻可以作为评价水体中磺胺嘧啶含量的模式生物,为磺胺嘧啶的生态风险评价等研究提供科学依据。

关键词：磺胺嘧啶羊角月牙藻毒性效应细胞形态抗氧化性膜透性光合作用

生物炭固定床净化水体磺胺嘧啶过程中微生物抗性及群落变化

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中国环境科学 2023年

作者：曾雪玉邓德麒刘康康胡美丽曹海雷吕健福建农林大学资源与环境学院福建省土壤环境健康与调控重点实验室

以磷酸改性咖啡渣生物炭(PABC-700)为吸附剂填充固定床，系统分析进水流速、吸附剂填充高度以及初始浓度对PABC-700固定床动态吸附磺胺嘧啶(Sulfadiazine，SDZ)规律的影响，进而对受SDZ长期选择压力下固定床内微生物抗性及群落变化进行... 详细信息

以磷酸改性咖啡渣生物炭(PABC-700)为吸附剂填充固定床，系统分析进水流速、吸附剂填充高度以及初始浓度对PABC-700固定床动态吸附磺胺嘧啶(Sulfadiazine，SDZ)规律的影响，进而对受SDZ长期选择压力下固定床内微生物抗性及群落变化进行了评估.结果表明，PABC-700固定床对水中SDZ的动态吸附行为符合Yoon-Nelson和Adams-Bohart模型.利用qPCR技术分析了sul1和sul2两种抗性基因的丰度变化，结果表明，固定床长期运行会导致出水中磺胺类抗生素抗性基因的增殖，且随着体系中SDZ浓度的升高，生物炭上sul1及sul2的丰度也呈现出升高趋势，暴露于1.0 mg/L磺胺嘧啶组的sul1及sul2表达量可达对照组的1.97及1.53倍.利用Miseq PE300测序对固定床反应器长期运行条件下进出水及生物炭表面的微生物群落结构分析，结果表明，固定床上微生物群落多样性较对照组发生显著衰减，出水与固定床上的细菌群落结构具有显著相关性，且滤后出水中条件致病菌分枝杆菌属的增殖需要引起重视.

关键词：生物炭磺胺嘧啶动态吸附抗生素抗性基因选择性

基于柠檬酸铁的Fe/C催化剂制备及其活化过二硫酸盐降解磺胺嘧啶的研究

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环境工程 2023年第7期41卷 116-123,251页

作者：杨佳妮赵保卫杨茂莺索进苗朱正钰邓爱琴兰州交通大学环境与市政工程学院兰州730070

针对Fe/C催化剂在催化过硫酸盐领域存在制备原料多、成本高、过程复杂等问题,以价廉环保的柠檬酸铁为原料,采用高温碳化法在不同热解温度(700,800,900,1000℃)下制备了4种Fe/C催化剂。通过SEM、EDS、BET、XRD、XPS对其进行表征,并将4种F... 详细信息

针对Fe/C催化剂在催化过硫酸盐领域存在制备原料多、成本高、过程复杂等问题,以价廉环保的柠檬酸铁为原料,采用高温碳化法在不同热解温度(700,800,900,1000℃)下制备了4种Fe/C催化剂。通过SEM、EDS、BET、XRD、XPS对其进行表征,并将4种Fe/C催化剂用于吸附和活化过二硫酸盐(PDS)降解磺胺嘧啶(SDZ)。初步筛选后,以800℃下所得催化剂Fe/C-800作为目标催化剂进行深入研究,分析其活化PDS降解SDZ的性能及作用机理。结果表明:0.05 g/L的Fe/C-800在PDS投加量为1 mmol/L、溶液初始pH值为7时,SDZ(10 mg/L)的降解率可达98.8%;Fe/C-800具有较广的pH值适用范围,在低催化剂投加量下可高效降解不同浓度SDZ,且重复利用性能良好;Fe^(0)和C可促进Fe^(3+)转化为Fe^(2+),反应结束后铁/亚铁离子溶出量低(0.3182 mg/L);反应体系中自由基途径和非自由基途径均存在,其中SO_(4)^(-)·、O_(2)^(-)·和1O_(2)占主导作用,共同作用于SDZ的降解过程。研究结果可为Fe/C非均相催化剂活化PDS降解有机污染物提供新思路。

关键词：柠檬酸铁高温碳化法过二硫酸盐催化降解磺胺嘧啶

三维生物电芬顿系统降解猪场沼液中磺胺嘧啶的研究

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三维生物电芬顿系统降解猪场沼液中磺胺嘧啶的研究

作者：钱玉霞长安大学

学位级别：硕士

猪场沼液是养猪场粪污厌氧发酵后剩余的浓缩废水,富含COD和氮磷营养,具备作为液体肥料还田的潜力。但是,猪场沼液中多种抗生素药物以及重金属的残留使得沼液还田存在较高的环境安全风险。生物电芬顿技术是以产电微生物驱动电芬顿反应的... 详细信息

猪场沼液是养猪场粪污厌氧发酵后剩余的浓缩废水,富含COD和氮磷营养,具备作为液体肥料还田的潜力。但是,猪场沼液中多种抗生素药物以及重金属的残留使得沼液还田存在较高的环境安全风险。生物电芬顿技术是以产电微生物驱动电芬顿反应的一种生物电化学技术,可以在较低的能量输入下高效地降解持久性的新兴污染物。而且与三维电极相结合的生物电芬顿法有望进一步提升生物电芬顿技术去除污染物的性能。因此,利用三维生物电芬顿系统去除猪场沼液中的抗生素对于控制抗生素污染和降低沼液还田利用风险都至关重要。本研究以猪场沼液中检出浓度较高的磺胺嘧啶为代表抗生素,通过制备三维电极,建立了一种绿色的三维生物电芬顿系统,研究该系统对猪场沼液中磺胺嘧啶的去除效果。具体研究内容如下:(1)成功构建并运行三维BEF系统。通过硝酸铁等体积浸渍法制备了三维电极,SEM结果证明铁元素以铁氧化物颗粒的结构附着在电极上,而且CV和LSV结果表明三维电极具备良好的氧还原反应活性和电催化性能。三维BEF系统产电性能得到了提升,在外电阻1000?的运行条件下,三维BEF系统的持续产电周期是二维系统的1.5倍,获得的最大输出电压比二维系统提高了37.25%。(2)探寻影响三维BEF降解磺胺嘧啶效果的运行参数和水质条件。三维BEF系统运行的最佳p H值条件为3;最佳曝气强度为12 m L/min;最佳三维电极填充体积为130m L。在以上条件下,三维BEF系统对磺胺嘧啶浓度为5 mg/L的废水去除效果最好,运行60 min后去除效率达到97.79%。猪场沼液中高浓度的COD和NH-N不利于系统对磺胺嘧啶的去除。(3)研究磺胺嘧啶在三维BEF体系中的降解机理以及降解路径。三维BEF系统降解磺胺嘧啶的主要机理是·OH氧化分解和直接电解,其次是三维电极吸附以及HO弱氧化。并且通过HPLC-MS/MS测试,检测到6种确定的降解中间体,推断出磺胺嘧啶在三维BEF系统中的3种可能降解路径。(4)三维BEF系统与污水处理工艺结合进行实际应用。将三维BEF系统与厌氧生物处理组合,处理实际猪场沼液中的磺胺嘧啶。结果表明猪场沼液中磺胺嘧啶的去除效率达到90.60%,比单一的厌氧生物处理工艺提高3.8倍。并且沼液中COD和NH+4-N浓度满足直接排放标准,还田风险降低。

关键词：磺胺嘧啶猪场沼液三维生物电芬顿系统影响因素降解机理

磺胺嘧啶对土壤氮矿化及相关微生物参数的影响

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土壤 2012年第5期44卷 782-787页

作者：王燕宋剑李芳柏广东省生态环境与土壤研究所广州510650

兽用抗生素进入土壤,已经带来了新的土壤污染生态学问题,并已引起广泛关注。本文研究了不同浓度磺胺嘧啶残留对土壤氮矿化量及相关微生物参数的影响。结果表明,磺胺嘧啶对土壤氮矿化产生抑制作用,且抑制作用在低浓度比高浓度更为敏感。... 详细信息

兽用抗生素进入土壤,已经带来了新的土壤污染生态学问题,并已引起广泛关注。本文研究了不同浓度磺胺嘧啶残留对土壤氮矿化量及相关微生物参数的影响。结果表明,磺胺嘧啶对土壤氮矿化产生抑制作用,且抑制作用在低浓度比高浓度更为敏感。通过主成分分析和多元回归分析可知,在各相关微生物参数中,土壤微生物群落功能多样性可作为预测磺胺嘧啶残留时土壤氮矿化强度变化的指标。

关键词：磺胺嘧啶氮矿化土壤微生物群落功能多样性微生物参数:抗生素

超声强化海绵铁催化过硫酸钾降解磺胺嘧啶研究

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西安理工大学学报 2019年第3期35卷 314-319,360页

作者：李文英魏红张佳桐杨小雨西安理工大学省部共建西北旱区生态水利工程国家重点实验室

本文研究了超声强化对海绵铁催化过硫酸钾(Ultrasound/Sponge Iron/ Potassium Persulfate, US/SI/PS)降解磺胺嘧啶的效果,考察了过硫酸钾和海绵铁添加量,磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD)浓度、初始pH、温度等因素的影响。结果表明,磺胺嘧啶... 详细信息

本文研究了超声强化对海绵铁催化过硫酸钾(Ultrasound/Sponge Iron/ Potassium Persulfate, US/SI/PS)降解磺胺嘧啶的效果,考察了过硫酸钾和海绵铁添加量,磺胺嘧啶(Sulfadiazine,SD)浓度、初始pH、温度等因素的影响。结果表明,磺胺嘧啶浓度15 mg/L,溶液温度25 ℃,超声功率56 W,初始pH=9.0±0.1,过硫酸钾和海绵铁添加量分别为0.4 g/L和0.6 g/L,磺胺嘧啶30 min的降解率达到93.3%。US/SI/PS降解磺胺嘧啶的过程符合准一级反应动力学。US/SI/PS体系降解磺胺嘧啶为硫酸根自由基(SO4 ^-·)和羟基自由基(HO·)的联合作用。海绵铁的重复性结果表明,使用三次后,磺胺嘧啶30 min的去除率仍保持在93 %以上,XRD分析说明海绵铁表面产生的Fe 2+氧化物一定程度上保持了海绵铁的催化能力。

关键词：超声海绵铁过硫酸钾磺胺嘧啶

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石墨烯-磺胺嘧啶污染对小麦萌发的毒性效应

河南师范大学学报（自然科学版） 2019年第1期47卷 69-73页

作者：金彩霞鲁艺杰黄刘群司晓薇鲍林林魏闪河南师范大学环境学院河南省环境污染控制重点实验室黄淮水环境与污染防治教育部重点实验室河南新乡453007

通过植物生态毒理实验,研究了纳米材料石墨烯与典型抗生素磺胺嘧啶(SD)单一及复合污染对小麦的根伸长和芽伸长的影响.结果表明,SD单一污染条件下,2mg·L-1SD促进小麦的根伸长和芽伸长,当质量浓度大于10mg·L-1时,则对小麦发芽产生明显... 详细信息

通过植物生态毒理实验,研究了纳米材料石墨烯与典型抗生素磺胺嘧啶(SD)单一及复合污染对小麦的根伸长和芽伸长的影响.结果表明,SD单一污染条件下,2mg·L-1SD促进小麦的根伸长和芽伸长,当质量浓度大于10mg·L-1时,则对小麦发芽产生明显的抑制,抑制作用随着SD浓度的增加而增强.石墨烯单一污染作用下,促进了小麦的根伸长和芽伸长.石墨烯-磺胺嘧啶复合污染作用下,SD在复合毒性中起主导作用,其复合污染效应同单一SD污染相似,在二者复合污染作用下,主要表现为协同作用,石墨烯增强了SD对小麦的毒性.

关键词：石墨烯磺胺嘧啶复合污染生态毒性种子萌发

磺胺嘧啶术前给药对腹股沟无张力疝修补术患者术后切口感染的预防作用

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抗感染药学 2019年第11期16卷 2003-2004页

作者：张智勇余干县人民医院

目的:评价磺胺嘧啶术前给药对腹股沟无张力疝修补术患者术后切口感染的预防作用。方法:选取2018年5月-2019年4月期间收治的腹股沟疝患者106例资料,按用药方式的不同将其分为对照组和观察组(每组53例);两组患者均给予腹股沟无张力疝修补... 详细信息

目的:评价磺胺嘧啶术前给药对腹股沟无张力疝修补术患者术后切口感染的预防作用。方法:选取2018年5月-2019年4月期间收治的腹股沟疝患者106例资料,按用药方式的不同将其分为对照组和观察组(每组53例);两组患者均给予腹股沟无张力疝修补术治疗,对照组患者术前未给予预防性用药治疗,观察组患者术前给予磺胺嘧啶治疗,比较两组患者用药后术后切口感染发生率差异。结果:观察组患者用药后切口感染发生率为5.66%显著低于对照组为20.75%(P磺胺嘧啶预防腹股沟无张力疝修补术患者,有效预防了术后切口感染。

关键词：腹股沟无张力疝修补术预防性给药磺胺嘧啶切口感染

土壤腐殖质介导磺胺嘧啶光降解过程及其影响机制

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土壤腐殖质介导磺胺嘧啶光降解过程及其影响机制

作者：曾丹西南科技大学

学位级别：硕士

磺胺类药物因抗菌谱广被广泛应用于临床诊治和畜禽养殖业中,其易进入到环境中并产生累积效应,对人类健康和生态系统功能构成潜在危害。土壤腐殖物质作为一类广泛存在的光活性组分,对磺胺类药物的光化学行为具有一定的介导作用。本研究... 详细信息

磺胺类药物因抗菌谱广被广泛应用于临床诊治和畜禽养殖业中,其易进入到环境中并产生累积效应,对人类健康和生态系统功能构成潜在危害。土壤腐殖物质作为一类广泛存在的光活性组分,对磺胺类药物的光化学行为具有一定的介导作用。本研究以磺胺嘧啶(sulfadiazine,SDZ)为研究对象,探讨了纯水环境及各HA介导下SDZ的光解特性,揭示了HA影响SDZ光降解的主导机理,描述了各控制性组分的贡献,并考察了环境因子对SDZ光降解的影响,为环境体系健康风险评估提供了理论参考,主要结论如下:(1)黑暗条件下,SDZ表现出良好的稳定性,而紫外光激发下发生了缓慢降解。纯水环境及各HA介导下,SDZ的光解均满足一级反应动力学模型。纯水环境中,低SDZ浓度条件及中性pH值对SDZ光解具有促进作用,但整体来说降解过程进行得较缓慢,其降解速率仅为0.0069 min。与此相似,各HA介导下,SDZ的光解也在低HA浓度(C<15 mg/L)及中性pH值(pH=7.1)时进行得最快速。(2)提取自泥炭土、水稻土、凋落物土中的HA及商品HA均主要由C、H、O、N四种元素构成。从结构种类上来说,4种HA主要结构单元为脂类、芳香类、氨基酸等化合物以及羧基、羟基等含氧官能团。就结构含量而言,商品HA含有更多的含氮类、芳香类、脂类化合物及含氧官能团。此外,商品HA样品的腐殖化程度高,结构组成最为复杂,而提取的HA结构相对简单。(3)SDZ与各HA主要以结合形态存在,结合方式均为静态淬灭。商品HA与SDZ的结合以疏水作用力和氢键作用力为主,凋落物土HA以氢键作用力为主,而水稻土及泥炭土HA与SDZ可能涉及π-π作用力等其他结合机制。(4)纯水环境中,SDZ的光解涉及直接光解和自敏化光解两个过程,·OH与O是其光敏化降解过程中的控制性组分,且O的贡献大于·OH。HA介导下,商品HA与水稻土HA对SDZ的光解的促进作用明显强于其余两者,·OH及O仍是促进各体系SDZ光解的主导机制,且O对SDZ光降解的贡献率(22.678.96%)显著大于·OH的贡献率(9.336.97%)。此外,各体系中·OH及O的来源除SDZ自身敏化光解外,还来自于HA样品,HA对SDZ光解反应的介导作用大小与其光生·OH及O的能力大小相关。(5)纯水体系中SDZ光解的快慢与溶液离子强度大小呈正相关,而HA介导下,较低的离子强度(50 mmol/L)对SDZ的光解有削弱作用,这与卤素离子对体系光生·OH的淬灭作用相关;NO能够光生·OH,但HA介导下,因HA具有光过滤效应及活性物种淬灭效应,导致SDZ的光解速率低于纯水体系;尽管Fe能够光生·OH,但其对纯水环境及HA介导下的SDZ光降解均表现为抑制效应。此外,K、Mg、Ca对SDZ在纯水中的光降解几乎无明显影响,而对HA介导的体系表现出抑制作用,且单价阳离子(K)对SDZ光降解的抑制效应较显著,而二价阳离子(Mg、Ca)相对较弱。

关键词：土壤腐殖质磺胺嘧啶光降解过程影响机制