川西平原還田秸稈DOM對礦物細顆粒吸附SMX的影響

黎 明,王 彬*,朱靜平,諶 書,白英臣,王有志,4,譚江月,付新梅(.西南科技大學環(huán)境與資源學院,四川 綿陽 6200；2.西南科技大學,固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室,四川 綿陽 6200；.中國環(huán)境科學研究院,環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室,北京 0002；4.成都樹德懷遠中學,四川 成都 627)

川西平原還田秸稈DOM對礦物細顆粒吸附SMX的影響

黎 明1,2,王 彬1,2*,朱靜平1,諶 書1,2,白英臣3,王有志1,4,譚江月1,付新梅1(1.西南科技大學環(huán)境與資源學院,四川 綿陽 621010；2.西南科技大學,固體廢物處理與資源化教育部重點實驗室,四川 綿陽 621010；3.中國環(huán)境科學研究院,環(huán)境基準與風險評估國家重點實驗室,北京 100012；4.成都樹德懷遠中學,四川 成都 611237)

為探明還田秸稈溶解性有機質(zhì)(DOM)對礦物細顆粒吸附磺胺甲惡唑(SMX)的影響機理,研究了礦物細顆粒吸附SMX的動力學過程以及DOM對此過程的影響,比較分析了礦物顆粒吸附前后的傅里葉變換紅外光譜(FI-IR)特征.結(jié)果表明, SMX在礦物表面的吸附動力學過程符合雙室一級動力學模型,表明其吸附過程存在多域吸附或多點位吸附;DOM作用下蒙脫石、鈉長石和方解石的吸附量不同程度得到提升,其增量分別為 28.94,28.34,2.40μg/g,而 3種礦物的模型擬合度均有所降低.通過紅外光譜分析,吸附后的蒙脫石較吸附前在波數(shù) 3700、1600與1000cm-1附近的尖銳吸收峰和在波數(shù)3600～3000cm-1的寬吸收帶明顯減弱,而與DOM作用下波譜基本一致, DOM作用下吸附量的提升與蒙脫石溶出Al3+與DOM結(jié)合使得吸附位點增加有關(guān);鈉長石在吸附前后紅外光譜一致,而DOM作用下在波數(shù)1013、781和460cm-1處的吸收峰明顯減弱,表明DOM被吸附于鈉長石表面,通過共吸附或累積方式增加了吸附量;方解石在吸附前后以及DOM作用下紅外光譜基本一致,說明DOM對方解石無影響,吸附的增量則源于DOM對SMX的結(jié)合.

溶解性有機質(zhì)；磺胺甲惡唑；還田秸稈；礦物顆粒；動力學

土壤是人類賴以生存的物質(zhì)基礎(chǔ)和不可缺少的自然資源,以其電負性及高比表面積成為天然吸附劑和載體[1].無機礦物占土壤總量的 95%左右,對其物理化學性質(zhì)的表現(xiàn)起到了關(guān)鍵作用.環(huán)境工作者一度認為無機礦物對有機污染物(OCs)遷移行為影響不顯著,尤其是憎水性 OCs[2].近期研究發(fā)現(xiàn),無機礦物對離子型OCs(如抗生素)的影響與有機質(zhì)相當,甚至更高[3].本文所研究的目標化合物––磺胺甲惡唑(sulfamethoxazole, SMX),在天然環(huán)境中主要以分子和負離子兩種形式存在.SMX常用于預(yù)防和治療人類和家畜疾病,它可以通過不同途徑,如污水灌溉、養(yǎng)殖場畜牧糞便肥田、醫(yī)藥廢棄等方式進入環(huán)境[4].

大量研究表明[5-10],溶解性有機質(zhì)(DOM)是陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)中的一種重要的、活躍的化學組分.其在環(huán)境中起著重要的天然配體和吸附載體的作用[11-12],對污染物環(huán)境地球化學行為具有顯著影響[13-15].農(nóng)作物秸稈在還田過程中會釋放出特有的植物特性 DOM,研究表明[16-18]農(nóng)作物秸稈有機質(zhì)中提取的 DOM能夠降低土壤對除草劑(如撲草凈、綠麥隆等)的吸附并促進其解吸,且比太湖底泥來源的 DOM影響更顯著.對OCs在土壤中環(huán)境行為研究,不僅要考慮土壤的吸附作用,還需關(guān)注農(nóng)作物秸稈釋放 DOM的影響,這是農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)環(huán)境風險評價和控制不可忽視的問題.

川西平原屬亞熱帶濕潤季風氣候區(qū),其熱量豐富、雨量充沛,成為我國主要農(nóng)業(yè)生產(chǎn)基地.近年來,在國家政策引導(dǎo)和扶持下,保護性耕作技術(shù)得到長足發(fā)展,實現(xiàn)了秸稈還田覆蓋地表,油菜作為主要的農(nóng)作物還田秸稈參與到農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的生物地球化學循環(huán)過程中,對有機污染物環(huán)境行為產(chǎn)生重要影響.本文以礦物細顆粒吸附SMX為基礎(chǔ),研究秸稈 DOM存在下對該吸附過程的影響及機理, 將為SMX遷移行為和風險評估提供理論依據(jù).

1 材料與方法

1.1 儀器與試劑

Agilent 1260高效液相色譜儀(HPLC)(美國Agilent公司)、傅里葉變換紅外光譜儀Spectrum 100(美國珀金埃爾默公司)、真空冷凍干燥機FreeZone6Liter(美國Labconco公司).乙腈為色譜純級,其他化學試劑為分析純;試驗用水為超純水(美國Millipore公司).

1.2 供試材料

如表1所示,試驗用礦物細顆粒為蒙脫石、鈉長石和方解石,均由國家建筑材料分析測試中心提供.

表1 礦物細顆粒的成分Table 1 The components of mineral fine particle

DOM的制備：取一定量油菜秸稈粉末,過20目篩,按固液比(秸稈：超純水)為 3：100配置;在 4℃、150r/min條件下恒溫振蕩18h,用雙層紗網(wǎng)過濾后收集濾液,再經(jīng) 4℃、10000r/min離心

15min,然后將上清液過0.45μm孔徑濾膜,最后經(jīng)冷凍干燥后制成DOM干粉.

試驗中所用吸附質(zhì)SMX由Sigma-Aldrich公司提供,色譜純級.其性質(zhì)及分子結(jié)構(gòu)如表2所示.

表2 SMX的基本信息Table 2 Fundamental information of SMX

1.3 試驗方法

1.3.1 溶液配制 背景溶液：配置濃度 0.02mol/ L的NaCl和200mg/L的NaN3溶液,分別用于保持溶液離子強度和抑制微生物對SMX降解.

標準儲備液：準確稱取一定量的SMX固體粉末,用背景溶液配制濃度為100mg/L的標準儲備液.

1.3.2 標準曲線繪制 取不同體積的 SMX標準儲備液溶于 15mL棕色試劑瓶中,加入背景溶液,分別配制濃度為 1～60mg/L的溶液,再在 25℃,200r/min條件下振蕩 48h.利用高效液相色譜儀(HPLC)檢測SMX的濃度.以SMX濃度為橫坐標,色譜峰面積為縱坐標,繪制SMX標準曲線.

1.3.3 礦物顆粒紅外光譜表征 紅外光譜特征：采用中/遠紅外光譜分析儀的紅外衰減全反射法(ATR-FT-IR)分析,掃描范圍為 400～4000cm-1,掃描間隔0.4cm-1,所有樣品設(shè)定條件一致.

1.3.4 吸附動力學實驗 礦物細顆粒對 SMX吸附試驗：根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果,選擇固液比為50mg：3mL,SMX濃度為30mg/L開展試驗研究.分別稱取礦物顆粒250mg置于15mL棕色試劑瓶中,再加入15mL SMX溶液,置于恒溫搖床,在25℃、200r/min條件下振蕩;每種礦物顆粒取 9個吸附時間點,各平行 3次,共 81個樣品,并于0.5h、1h、3h、6h、12h、24h、48h、72h和96h時每種礦物顆粒各取出3個平行樣品(1個月內(nèi)SMX沒有降解[19]),分別取1.5mL溶液進行離心、過濾,然后轉(zhuǎn)入進樣小瓶,用高效液相色譜儀進行分析測定其濃度.

秸稈DOM對礦物細顆粒吸附SMX影響的試驗：根據(jù)預(yù)試驗結(jié)果,選擇固液比為 50mg：3mL,SMX濃度為 30mg/L.分別稱取礦物顆粒250mg置于15mL棕色試劑瓶中,然后加入30mg DOM干粉,再準確量取15mL SMX溶液,將樣品瓶置于恒溫搖床;每種礦物顆粒取9個吸附時間點,各平行3次,共81個樣品,并于0.5h、1h、3h、6h、12h、24h、48h、72h和96h時每種礦物顆粒各取出3個平行樣品,其它過程同上.

1.4 分析方法和質(zhì)量保證

高效液相色譜儀型號為 Agilent 1260,色譜柱為 C8反相柱(5μm,4.6×150mm),柱溫 25℃;紫外檢測波長為 265nm;流動相為乙腈/超純水(V：V,40：60;含0.1%冰乙酸),流速為1mL/min;進樣量為20μL.

礦物細顆粒上SMX的吸附量通過吸附結(jié)束前后溶質(zhì)的變化計算所得：

式中：qe為達到吸附平衡時固相上 SMX的吸附量,μg/g;Ce為達到吸附平衡時液相中SMX的濃度,mg/L;C0為溶液的初始濃度,mg/L;V0為加入SMX溶液的體積,mL;Ws為投加吸附劑的量,g.

1.5 數(shù)據(jù)分析

以不同時間礦物細顆粒對SMX的吸附量為縱坐標、吸附時間為橫坐標繪制吸附量隨時間的變化曲線.采用動力學模型對該吸附過程進行擬合,并計算其擬合度和吸附參數(shù).

本文采用準一級動力學方程、準二級動力學方程和雙室一級動力學方程描述礦物細顆粒對SMX的動力學吸附過程,如下所示：

準一級動力學方程：

準二級動力學方程：

雙室一級動力學方程：

式中：qt和qe分別為在時間t時和平衡時的固相濃度,μg/g,k1a和 k2a分別為準一級和準二級動力學速率常數(shù),h-1;k2a*為修正后的準二級動力學速率常數(shù),h-1.k1和k2分別為快室和慢室吸附速率常數(shù),h-1.f1和f2分別為快、慢室所占總吸附的分率, f1+f2=1.

用式(1)、式(2)和式(3)對吸附動力學過程進行擬合分析.不同數(shù)學模型,其參數(shù)不同,擬合結(jié)果需要用可調(diào)可決系數(shù)(r2adj)進行比較評價,其模型公式如下：

式中：N為用于擬合數(shù)據(jù)的個數(shù)[15];m為擬合方程中的參數(shù)個數(shù);r2為相關(guān)系數(shù).

2 結(jié)果與討論

2.1 礦物顆粒吸附SMX 的動力學過程

圖1是各礦物細顆粒在25℃、pH=7條件下對SMX吸附量隨時間的變化曲線圖.由圖1可知,3種礦物細顆粒對SMX的吸附速率呈現(xiàn)先快后慢的變化趨勢,且均在24h左右達到飽和吸附量的95%以上,可以認定此時已經(jīng)達到吸附平衡.不同礦物顆粒對SMX吸附在快速過程的速率大小順序為：蒙脫石＞方解石＞鈉長石,其飽和吸附量為蒙脫石＞方解石＞鈉長石.其中,蒙脫石礦物顆粒內(nèi)具備Si—O四面體和Al—O八面體所形成的層間域結(jié)構(gòu),增加SMX的吸附位點.另外,蒙脫石中的可交換陽離子Al3+在溶液體系里與Na+發(fā)生置換反應(yīng),從而形成 Al(OH)2+、Al(OH)2+和Al(OH)3膠體,增加了SMX的吸附效果.

由動力學過程擬合可知,準一級動力學模型對 3種礦物細顆粒的擬合結(jié)果與實際過程存在較大偏差,而準二級動力學模型和雙室一級動力學模型能較好地反映礦物顆粒對SMX的吸附特征.表3為3種典型模型的擬合結(jié)果, r2adj、k1a、k2a*、qe、k1和k2為擬合參數(shù).可調(diào)可決系數(shù)(r2adj)表示模型與樣本的擬合度.r2adj越接近于 1,擬合度越高;反之,擬合度越低.準一級動力學模型的r2adj在0.923～0.949之間,平均值為0.935;擬二級動力學模型的r2adj在0.969～0.986之間,平均值為0.977;雙室一級動力學模型的r2adj在0.994～0.998之間,平均值為 0.996.由此可見,雙室一級動力學較好地描述3種礦物顆粒對SMX的吸附動力學過程.Pan等[20]運用該模型對滇池沉積物吸附氧氟沙星(ofloxaxin,OFL)過程進行的研究,也證明其在動力學過程擬合上的優(yōu)越性.因此,雙室一級動力學模型不僅適用于土壤等體系對OCs吸附過程的模擬,同樣也適用于無機礦物顆粒對 OCs吸附.由此也說明該吸附過程存在多域吸附或多點位吸附[14].

圖1 礦物顆粒吸附SMX的動力學過程Fig.1 Adsorption kinetics processes of sulfamethoxazole on mineral particles

雙室一級動力學模型將吸附區(qū)分為快室吸附單元和慢室吸附單元.其中,快室吸附速率常數(shù)(k1)較大,慢室吸附速率常數(shù)(k2)則較小.k1/k2的比值越大則說明快速吸附與慢速吸附差異越顯著,雙室吸附現(xiàn)象越明顯.由表3可知,蒙脫石、鈉長石和方解石的k1/k2分別為10.768、8.021和7.768,表明蒙脫石的雙室吸附現(xiàn)象更加明顯,鈉長石次之,方解石最次.雖然雙室一級動力學模型在數(shù)學模型上分為快、慢兩個吸附單元,但并不真實存在快、慢雙室單元.快速單元表現(xiàn)出較快吸附速率歸因于礦物顆粒表面暴露的官能團或表面光滑程度,而慢速單元表現(xiàn)出較慢吸附速率則可能歸因于礦物顆粒的內(nèi)部空隙[20].

表4為礦物顆粒在不同時段對SMX的吸附貢獻.在初始3h內(nèi),3種礦物顆粒對SMX快速吸附單元的貢獻均在 90%以上,且差異性較小;而

3～96h的時間內(nèi),則是慢速吸附單元的貢獻占據(jù)主導(dǎo)地位,貢獻率在66%～98%之間,差異較明顯,其中蒙脫石表現(xiàn)出了較強的慢速吸附貢獻,這與蒙脫石內(nèi)部層間域結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系;快、慢吸附兩個單元在不同時段各自占據(jù)了主導(dǎo)的地位.在全過程時段,3種礦物顆粒對 SMX的吸附快速單元吸附比例為 70%～78%,說明快速單元的吸附貢獻遠大于慢速吸附,快速單元占據(jù)主導(dǎo)作用.

表3 礦物細顆粒對SMX吸附過程的動力學模型擬合Table 3 The fitting results of kinetic model on the process of fine mineral particle adsorption SMX

表4 礦物顆粒在不同時段對SMX的吸附量Table 4 Fitting results of SMX sorption kinetics using different models

2.2 秸稈DOM對礦物顆粒吸附SMX的影響

在對土壤的研究中,研究者發(fā)現(xiàn) DOM 對OCs在土壤中吸附的影響既可以表現(xiàn)為促進作用[21],又可以表現(xiàn)為抑制作用[22],其影響機理主要是 DOM 的酸堿緩沖作用和絡(luò)合作用.其中,DOM的影響形式則可能通過共吸附或累積吸附增強土壤對OCs的吸附能力,而通過增溶作用抑制土壤對OCs的吸附[23].

圖2為3種礦物顆粒對SMX的吸附量隨吸附時間的變化特征.在吸附起始階段,吸附速率較快,在3h時3種礦物顆粒對SMX的吸附量達到較高值,隨后吸附速率趨于平緩,且在24h時達到飽和吸附量的 95%以上,達到吸附平衡.投加DOM后,礦物顆粒對 SMX的吸附量明顯增加,說明DOM對礦物顆粒吸附SMX具有促進作用,存在共吸附或累積吸附現(xiàn)象;其中,蒙脫石和鈉長石對 SMX的吸附量增長較顯著而方解石較弱,其增量分別為 28.94μg/g,28.34μg/g,2.40μg/g,這與 3種礦物顆粒的化學組分以及顆粒的表面活性有關(guān)[24].

圖2 秸稈DOM對礦物顆粒吸附SMX的影響Fig.2 The effect of straw DOM on the adsorption of SMX on mineral particles

由動力學模型擬合可知,3種礦物顆粒的模型擬合值r2adj均在0.96以上,均能較好地描述該動力學過程.其中,蒙脫石的3種模型擬合值r2adj分別為0.988、0.977、0.989,鈉長石分別為0.979、0.962、0.975,方解石分別為0.987、0.978、0.988.上述3種動力學模型對鈉長石吸附SMX的擬合度明顯低于蒙脫石與方解石;準一級動力學和雙室一級動力學模型對礦物顆粒吸附SMX的擬合度高于準二級動力學,且3種礦物的雙室內(nèi)一級動力學模型擬合度均有所降低.該現(xiàn)象可能與發(fā)

生的共吸附或累積吸附有關(guān),當 DOM介入反應(yīng)體系后,DOM可能優(yōu)先與SMX發(fā)生化學結(jié)合再以結(jié)合體的形式吸附到礦物顆粒表面導(dǎo)致吸附質(zhì)發(fā)生改變從而影響原有的吸附規(guī)律;也可能是DOM 優(yōu)先被吸附到礦物顆粒表面,并對礦物顆粒表面進行微觀修飾后,引起吸附劑性質(zhì)發(fā)生改變,從而影響礦物顆粒對 SMX的吸附過程.總體擬合結(jié)果如表5所示.

表5 秸稈DOM作用下礦物顆粒吸附SMX的模型擬合Table 5 The results of mathematical model fitting the adsorption of SMX on mineral particles

圖3 3種礦物的紅外光譜學特征Fig.3 Infrared spectroscopy characteristics of three kinds of minerals

2.3 吸附過程的紅外光譜學特征

圖3為礦物顆粒-SMX、DOM-礦物顆粒

-SMX體系試驗前后的紅外光譜學分析.蒙脫石礦物顆粒在波數(shù)3700、1600和1000cm-1附近具有尖銳吸收峰,而在波數(shù) 3600～3000cm-1具有寬吸收帶;波數(shù)在3750～3000cm-1為O—H的伸縮振動區(qū),故波數(shù)3700cm-1的尖銳吸收峰表明蒙脫石表面具有游離的O—H,波數(shù)3600～3000cm-1具有寬吸收帶說明其表面具有多分子締合的 O—H或羧基O—H;波數(shù)1690～1500cm-1為水的彎曲振動頻率區(qū),表明蒙脫石分子中含有一定結(jié)晶水;波數(shù)1000cm-1的吸收峰則是基于Si—O的伸縮振動.吸附SMX后,蒙脫石在各處吸收峰均呈現(xiàn)減弱現(xiàn)象,可能是在水溶液體系中部分表面結(jié)構(gòu)基團的溶出所致;DOM-蒙脫石-SMX、蒙脫石-SMX體系的紅外光譜特征較為接近,表明DOM對蒙脫石的表面結(jié)構(gòu)基本沒有影響,表觀吸附量的提升可能是由于溶出的 Al3+在溶液中形成的微量膠體與 DOM相互結(jié)合而增加了吸附位點.由圖3可知,鈉長石在波數(shù)1013、781和460cm-1具有尖銳吸收峰,波數(shù) 781cm-1處為 Si—O—Al的伸縮振動吸收峰,而波數(shù) 1013cm-1和 460cm-1處的峰對應(yīng)于Si—O伸縮振動和Si—O—Si彎曲振動.鈉長石吸附 SMX前后紅外光譜特征基本一致,而加入DOM后吸附了SMX的鈉長石的吸收峰減小,說明 DOM對吸附過程具有顯著的影響,導(dǎo)致表觀吸附量的明顯增加.另外,秸稈 DOM作用下鈉長石吸附SMX的模型擬合度的降低也可能是 DOM對該礦物顆粒作用的結(jié)果.方解石在吸附SMX前后,以及加入DOM后的紅外光譜特征基本一致,表明DOM對其吸附SMX的影響不明顯,表觀吸附增量可能來源于DOM對SMX的結(jié)合.

3 結(jié)論

3.1 蒙脫石、鈉長石和方解石對SMX的吸附動力學過程采用雙室一級動力學模型擬合具有優(yōu)越性,表明其吸附過程存在多域吸附或多點位吸附,吸附量大小順序為蒙脫石＞方解石＞鈉長石.

3.2 在加入DOM后,蒙脫石、鈉長石和方解石對SMX的吸附行為發(fā)生改變,3種礦物的雙室一級動力學模型擬合程度均不同程度降低.

3.3 3種礦物細顆粒在DOM作用下對SMX的吸附量均得到提高,其中蒙脫石與鈉長石表現(xiàn)明顯,方解石較弱.蒙脫石在吸附前后紅外光譜變化較大,而DOM影響較弱;鈉長石在吸附前后紅外光譜變化較弱,但受DOM影響明顯;方解石在吸附前后以及DOM影響下紅外光譜無明顯變化. 3.4 還田秸稈 DOM 對 3種礦物細顆粒吸附SMX均具有增益作用.

[1] 梅朋森,張麗萍,潘家榮,等.土壤在環(huán)境污染治理中的研究與應(yīng)用 [J]. 分析科學學報, 2008,24(6)：718-722.

[2] Mader B T, Uwe-Goss K, Eisenreich S J. Sorption of nonionic, hydrophobic organic chemicals to mineral surfaces [J]. Environmental Science & Technology, 1997,31(4)：1079-1086.

[3] Schwarzenbach R P, Westall J. Transport of nonpolar organic compounds from surface water to groundwater. Laboratory sorption studies [J]. Environmental Science & Technology, 1981,15(11)：1360-1367.

[4] 張 迪,吳 敏,李 浩,等.土壤有機碳對磺胺甲噁唑吸附的影響 [J]. 環(huán)境化學, 2012,31(8)：1238-1243.

[5] Chen W, Westerhoff P, Leenheer J, et al. Fluorescence excitation–emission matrix regional integration to quantify spectra for dissolved organic matter [J]. Environmental Science & Technology, 2003,37(24)：5701–5710.

[6] Chen M, Jin H. Pre-treatments, characteristics, and biogeochemical dynamics of dissolved organic matter in sediments： A review [J]. Water Research, 2015,79：10-25.

[7] Philippe A, Schaumann G E. Interactions of dissolved organic matter with natural and engineered inorganic colloids： a review [J]. Environmental Science & Technology, 2014,48(16)：8946-62.

[8] 王志霞,葛小鵬,晏曉敏,等.溶解性有機質(zhì)對菲在沉積物上吸附與解吸性能的影響 [J]. 中國環(huán)境科學, 2012,32(1)：105-112.

[9] Marschner B, Brodowski S, Dreves A, et al. How relevant is recalcitrance for the stabilization of organic matter in soils? [J]. Journal of Plant Nutrition & Soil Science, 2008,171(1)：91-110.

[10] 傅平青,劉叢強,吳豐昌.溶解有機質(zhì)的三維熒光光譜特征研究[J]. 光譜學與光譜分析, 2005,25(12)：2024-2028.

[11] Qu X, Xie L, Lin Y, et al. Quantitative and qualitative characteristics of dissolved organic matter from eight dominant aquatic macrophytes in Lake Dianchi, China [J]. Environmental Science & Pollution Research, 2013,20(10)：7413-7423.

[12] Wang L Y, Wu F C, Zhang R Y, et al. Characterization of dissolved organic matter fractions from Lake Hongfeng,

Southwestern China Plateau [J]. 環(huán)境科學學報(英文版), 2009, 21(5)：581-8.

[13] 徐玉芬,吳平霄,黨 志.水溶性有機質(zhì)對土壤中污染物環(huán)境行為影響的研究進展 [J]. 礦物巖石地球化學通報, 2007,26(3)：307-312.

[14] 趙曉麗,畢二平.水溶性有機質(zhì)對土壤吸附有機污染物的影響[J]. 環(huán)境化學, 2014,33(2)：256-261.

[15] Nebbioso A, Piccolo A. Molecular characterization of dissolved organic matter (DOM)： a critical review [J]. Analytical & Bioanalytical Chemistry, 2013,405(1)：109-24.

[16] Chen G, Chao L, Liang C, et al. Effect of size-fractionation dissolved organic matter on the mobility of prometryne in soil [J]. Chemosphere, 2010,79(11)：1046-55.

[17] Jiang L, Huang J, Liang L, et al. Mobility of prometryne in soil as affected by dissolved organic matter [J]. Journal of Agricultural & Food Chemistry, 2008,56(24)：11933-40.

[18] Ning H, Liang C, Hong Y. Effect of dissolved organic matter on mobility and activation of chlorotoluron in soil and wheat [J]. Geoderma, 2008,146(1/2)：344-352.

[19] Hou J, Bo P, Niu X, et al. Sulfamethoxazole sorption by sediment fractions in comparison to pyrene and bisphenol A [J]. Environmental Pollution, 2010,158(9)：2826-32.

[20] Pan B, Xing B S, Xu J M, et al. Adsorption kinetics of 17?±-ethinyl estradiol and bisphenol A on carbon nanomaterials. I. Several concerns regarding pseudo-first order and pseudo-second order models [J]. Journal of Soils & Sediments Protection Risk Assessment & Rem, 2010,10(5)：838-844.

[21] Ding Q, Wu H L, Xu Y, et al. Impact of low molecular weight organic acids and dissolved organic matter on sorption and mobility of isoproturon in two soils [J]. Journal of Hazardous Materials, 2011,190(1-3)：823-32.

[22] 張豐松,李艷霞,黃澤春,等.雌二醇在土壤/沉積物中的吸附特征及豬糞DOM對吸附的影響 [J]. 環(huán)境科學, 2012,33(10)：3542-3546.

[23] 凌婉婷,徐建民,高彥征,等.溶解性有機質(zhì)對土壤中有機污染物環(huán)境行為的影響 [J]. 應(yīng)用生態(tài)學報, 2004,15(2)：326-330.

[24] Shi K, Wang X, Guo Z, et al. Se(IV) sorption on TiO2： Sorption kinetics and surface complexation modeling [J]. Colloids & Surfaces A Physicochemical & Engineering Aspects, 2009, 349(1–3)：90-95.

Effect of DOM derived from straw in West Sichuan plain on fine mineral particle adsorbing SMX.

LI Ming1,2, WANG Bin1,2*, ZHU Jing-ping1, CHEN Shu1,2, BAI Ying-chen3, WANG You-zhi1,4, TAN Jiang-yue1, FU Xin-mei1(1.School of Environment and Resource, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China；2.Key Laboratory of Solid Waste Treatment and Resource Recycle, Ministry of Education, Southwest University of Science and Technology, Mianyang 621010, China；3.State Key Laboratory of Environmental Criteria and Risk Assessment, Chinese Research Academy of Environment Sciences, Beijing 100012, China；4.Chengdu Shude Huaiyuan middle school, Chengdu 611237, China). China Environmental Science, 2016,36(11)：3441～3448

Effect mechanism of the dissolved organic matter (DOM) extracted from crop straw to adsorption processes of sulfamethoxazole (SMX) on the mineral fine particles was tracked. Under the effect of DOM, the adsorption kinetics of SMX on those particles were compared. The fourier transform infrared spectroscopy (FI-IR) characteristics of mineral particles in processes were analyzed. The adsorption kinetics of SMX on the minerals was well fitted by the two-compartment first order kinetic model, implying that the adsorption processes occurred with the adsorption of the multi-domains or multiple sites. Adsorption quantity of SMX with DOM on montmorillonite, albite and calcite, to a certain extent, had the increase of 28.94, 28.34 and 2.40μg/g. However, the fitting degrees of the two-compartment first order kinetic model were decreased. Base on the FI-IR analysis, the peak values of montmorillonite around 3700, 1600 and 1000cm-1of the wave numbers and the wide range of 3600～3000cm-1were weakened. Moreover, the FI-IR characteristics with the DOM effect were similar. The relatively high capacity was related with the supplemental adsorption sites of montmorillonite because of the interaction between Al3+and DOM. The spectral features of the albite in adsorption processes had slight fluctuation. However, the peak values in the DOM-albite-SMX adsorption system decreased significantly around the 1013, 781 and 460cm-1of wave numbers. The phenomenon indicated that the adsorbing

dissolved organic matter；sulfamethoxazole；crop straw；mineral particles；kinetics

X142,X131.3

A

1000-6923(2016)11-3441-08

黎 明(1989-),男,四川達州人,西南科技大學碩士研究生,主要從事有機污染物污染控制研究.

2016-03-25

國家自然科學基金項目(41403081);四川省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計劃項目(2015JY0168);西南科技大學高端引進人才項目(13zx7126);綿陽市科技計劃項目(15S-02-1);西南科技大學教學改革與研究項目(14xn0019);西南科技大學研究生創(chuàng)新基金資助項目(15ycx035)

* 責任作者, 講師, greenworldwb@swust.edu.cn

capacity of albite increased constantly via the common and/or continuous adsorption. Moreover, the spectral characteristics of calcite in the interaction processes of calcite-SMX and DOM-calcite-SMX were analogous, implying little or no effect of DOM. Nevertheless, the increments in the complex matrices could be related to the combination between DOM and SMX.