一種基於土壤理化性質的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法
2023-06-06 09:17:16 2
專利名稱:一種基於土壤理化性質的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法
技術領域:
本發明屬於環境保護技術領域,涉及一種基於土壤理化性質的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法。
背景技術:
抗生素是由微生物或高等動植物所產生的 具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產物,能干擾其他生活細胞正常發育功能的化學物質。自從1929年發現青黴素以來,已經上百種抗生素被開發利用,它們在治療疾病、水產養殖業和畜牧業生產實踐中起到了不可忽視的作用。磺胺類藥物是具有對氨基苯磺醯胺結構的一類藥物的總稱,用於預防和治療細菌感染性疾病。由於此類藥物抗菌譜廣、價格低廉,是獸醫臨床和畜牧養殖業中最常用的藥物添加劑之一。目前在我國磺胺類抗生素的年生產量較高,約80%的磺胺類藥物用於畜牧業。磺胺二甲喃唳(sulfamethazine, SMZ)是在畜牧獸醫臨床上應用的藥物之一,在實際生產中的用量很大。研究表明,這些藥物僅有少量可被吸收利用,約60 □ 90%會隨動物糞便排出體外,並隨著有機肥的施用最終進入土壤環境。而且,磺胺二甲嘧啶具有相對較強的轉移能力,即在地表徑流或者淋溶滲透等作用下,土壤中的磺胺二甲嘧啶易於遷移進入地表水或地下水中,汙染水生生態環境及人類健康。吸附作用是磺胺二甲嘧啶在環境中遷移和轉化的重要途徑,吸附過程反映了磺胺二甲嘧啶與土壤的相互作用,並可用於預測其對環境的影響程度。磺胺二甲嘧啶在不同土壤中的吸附係數變化很大,為了得知磺胺二甲嘧啶在不同土壤中的分配係數需要對每種土壤進行重複的吸附實驗,但是實驗過程費時又費力。因此,有必要建立能夠方便準確的預測磺胺二甲嘧啶分配係數的模型。目前,國外有少數關於磺胺類抗生素土水分配係數預測模型的研究。如Rab0Ile和Spliid(2000)研究了 2種磺胺類抗生素在3種不同土壤上的吸附行為,建立了一個由陽離子、中性、陰離子組成的預測模型;Lertpaitoonpan(2009)研究了磺胺二甲嘧啶在5種土壤中的吸附行為,建立了一個基於土壤有機碳含量和pH值的預測模型。由於抗生素在土壤中的吸附行為,受到多種因素的影響,如PH,有機碳,粘粒含量,陽離子交換能力,金屬離子等,這些模型只考慮到PH和有機碳這些影響因素,因此不能準確的預測磺胺二甲嘧啶的吸附行為。如上所述,土水分配係數是反應磺胺二甲嘧啶吸附行為的一個重要參數,對於深入了解磺胺二甲嘧啶在土壤和水之間的遷移行為和歸宿,有效進行環境風險評估和制定減災戰略十分重要。目前,有關磺胺二甲嘧啶分配係數預測模型的研究還只是停留在簡單的因素研究階段,不能準確的預測其吸附行為。因此有必要建立一種既綜合考慮各種土壤的理化性質對土水分配係數的影響,又具有較好的穩健性和預測能力的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法
發明內容
本發明的目的就是提供一種基於土壤理化性質的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法。本發明的技術方案如下—種基於土壤理化性質的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法,其包括以下步驟(I)測定對磺胺二甲嘧啶在土壤中吸附特性有影響的一般理化性質參數;(2)通過批量吸附試驗得到磺胺二甲嘧啶對應於各種不同土壤的實測土水分配係數; (3)以步驟⑴中的一般理化性質參數為自變量,計算出所有理化性質參數和磺胺二甲嘧啶實測土水分配係數之間的函數關係,剔除對磺胺二甲嘧啶土水分配係數影響最小的一個理化性質參數,計算剩餘參數和磺胺二甲嘧啶實測土水分配係數之間的函數關係,重複此步驟,直到最終得到主要理化性質參數及最優化的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測模型log Kd(SMZ) = I. 451-1. 88X 10_1pH+l. 37 X 10_2Clay+l. 86 X IO^3DCB Fe(4)利用上述定量預測模型來預測磺胺二甲嘧啶在不同土壤中的土水分配係數。本發明所要測定的一般理化性質參數為pH值、粘粒含量、粉粒含量、沙粒含量、有機質含量、溶解有機質含量、游離氧化鐵含量、游離氧化鋁含量、鋁含量、鉀含量、鈉含量、鈣含量、鎂含量和陽離子交換能力。本發明最終得到的主要理化性質參數為pH值、粘粒含量和游離氧化鐵含量。與現有技術相比本發明具有以下優點I.能夠直觀反映出磺胺二甲嘧啶土水分配係數和土壤理化性質之間的相互關係,得知控制磺胺二甲嘧啶在土壤環境中遷移的關鍵因子,量化磺胺二甲嘧啶在土壤中的遷移能力以滿足環境風險評價的需要2.計算方法簡單易行,對數據資料的要求低,且具有很好的穩健性和預測能力。測定少數幾種重要的土壤理化性質即可滿足計算磺胺二甲嘧啶土水分配係數對數據的要求,便於在實際中推廣應用。
具體實施例方式I. 土壤理化性質分析採集全國19個省市的23個土壤樣品,選取14個對磺胺二甲嘧啶在土壤中吸附特性影響較大的理化性質參數進行測定PH值、粘粒含量(Clay(% ))、粉粒含量(Silt(% ))、沙粒含量(Sand(% ))、有機質(0M)、溶解有機質(D0M)、游離氧化鐵(DCB-Fe)、游離氧化鋁(DCB-Al)、鋁(Al)、鉀(K)、鈉(Na)、鈣(Ca)、鎂(Mg)和陽離子交換能力(CEC)。2.磺胺二甲嘧啶土水分配係數計算在每個50ml的聚丙烯塑料離心管中裝入一定量的土壤樣品,加入利用0. OlM〇&(12和0.0現NaN3(作為抗菌劑)配製的不同濃度的磺胺二甲嘧啶溶液。經過36小時(吸附平衡時間)的充分振蕩後,將樣品在2000g的條件下尚心10分鐘,上清液使用0. 2 ii m玻璃纖維濾膜過濾,而後利用HPLC測定磺胺二甲嘧啶的液相濃度。
土壤中的磺胺二甲嘧啶濃度(Cstjil)和分配係數Kd利用下面的公式進行計算。
權利要求
1.一種基於土壤理化性質的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法,其包括以下步驟 (1)測定對磺胺二甲嘧啶在土壤中吸附特性有影響的一般理化性質參數; (2)通過批量吸附試驗得到磺胺二甲嘧啶對應於各種不同土壤的實測土水分配係數; (3)以步驟(I)中的一般理化性質參數為自變量,計算出所有理化性質參數和磺胺二甲嘧啶實測土水分配係數之間的函數關係,剔除對磺胺二甲嘧啶土水分配係數影響最小的一個理化性質參數,計算剩餘參數和磺胺二甲嘧啶實測土水分配係數之間的函數關係,重複此步驟,直到最終得到主要理化性質參數及最優化的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測模型 IogKd(SMZ) = I. 451-1. 88X 10_1pH+l. 37 X 10_2Clay+l. 86 X IO^3DCB Fe (4)利用上述定量預測模型來預測磺胺二甲嘧啶在不同土壤中的土水分配係數。
2.如權利要求I所述的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法,其特徵在於步驟(I)所述一般理化性質參數為PH值、粘粒含量、粉粒含量、沙粒含量、有機質含量、溶解有機質含量、游離氧化鐵含量、游離氧化鋁含量、鋁含量、鉀含量、鈉含量、鈣含量、鎂含量和陽離子交換能力。
3.如權利要求I所述的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法,其特徵在於步驟(3)所述主要理化性質參數為PH值、粘粒含量和游離氧化鐵含量。
全文摘要
一種基於土壤理化性質的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法。首先測定多種對磺胺二甲嘧啶在土壤中吸附特性影響較大的理化性質參數。然後通過批量吸附試驗得到磺胺二甲嘧啶對應於每種土壤的土水分配係數。最後以土壤理化性質為自變量,計算出所有理化性質和磺胺二甲嘧啶土水分配係數的函數關係,在自變量篩選過程中,剔除對磺胺二甲嘧啶土水分配係數影響最小的一個理化性質參數,計算剩餘參數和磺胺二甲嘧啶土水分配係數之間的函數關係,重複此步驟,直到最終得到主要理化性質參數及最優化的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測模型。該模型包含3種土壤理化性質參數pH值、粘粒含量和游離氧化鐵含量。該發明能夠提供一種既綜合考慮各種土壤的理化性質對土水分配係數的影響,又具有較好的穩健性和預測能力的磺胺二甲嘧啶土水分配係數定量預測方法。
文檔編號G01N30/00GK102636579SQ201210111499
公開日2012年8月15日 申請日期2012年4月17日 優先權日2012年4月17日
發明者付文君, 劉冠男, 劉新會, 鞏文雯, 成登苗, 陶莉 申請人:北京師範大學