專利名稱：一種基于土壤理化性質(zhì)的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于環(huán)境保護(hù)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于土壤理化性質(zhì)的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)測方法。
背景技術(shù)：
抗生素是由微生物或高等動植物所產(chǎn)生的 具有抗病原體或其它活性的一類次級代謝產(chǎn)物，能干擾其他生活細(xì)胞正常發(fā)育功能的化學(xué)物質(zhì)。自從1929年發(fā)現(xiàn)青霉素以來，已經(jīng)上百種抗生素被開發(fā)利用，它們在治療疾病、水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)和畜牧業(yè)生產(chǎn)實踐中起到了不可忽視的作用?；前奉愃幬锸蔷哂袑Π被交酋０方Y(jié)構(gòu)的一類藥物的總稱，用于預(yù)防和治療細(xì)菌感染性疾病。由于此類藥物抗菌譜廣、價格低廉，是獸醫(yī)臨床和畜牧養(yǎng)殖業(yè)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(chǎn)量較高，約80%的磺胺類藥物用于畜牧業(yè)?；前范奏?sulfamethazine, SMZ)是在畜牧獸醫(yī)臨床上應(yīng)用的藥物之一,在實際生產(chǎn)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，并隨著有機肥的施用最終進(jìn)入土壤環(huán)境。而且，磺胺二甲嘧啶具有相對較強的轉(zhuǎn)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于遷移進(jìn)入地表水或地下水中，污染水生生態(tài)環(huán)境及人類健康。吸附作用是磺胺二甲嘧啶在環(huán)境中遷移和轉(zhuǎn)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，并可用于預(yù)測其對環(huán)境的影響程度?；前范奏奏ぴ诓煌寥乐械奈较禂?shù)變化很大，為了得知磺胺二甲嘧啶在不同土壤中的分配系數(shù)需要對每種土壤進(jìn)行重復(fù)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(zhǔn)確的預(yù)測磺胺二甲嘧啶分配系數(shù)的模型。目前，國外有少數(shù)關(guān)于磺胺類抗生素土水分配系數(shù)預(yù)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(yù)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，建立了一個基于土壤有機碳含量和pH值的預(yù)測模型。由于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(zhǔn)確的預(yù)測磺胺二甲嘧啶的吸附行為。如上所述，土水分配系數(shù)是反應(yīng)磺胺二甲嘧啶吸附行為的一個重要參數(shù)，對于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(jìn)行環(huán)境風(fēng)險評估和制定減災(zāi)戰(zhàn)略十分重要。目前，有關(guān)磺胺二甲嘧啶分配系數(shù)預(yù)測模型的研究還只是停留在簡單的因素研究階段，不能準(zhǔn)確的預(yù)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(zhì)對土水分配系數(shù)的影響，又具有較好的穩(wěn)健性和預(yù)測能力的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)測方法
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是提供一種基于土壤理化性質(zhì)的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)測方法。本發(fā)明的技術(shù)方案如下—種基于土壤理化性質(zhì)的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)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(zhì)參數(shù)；(2)通過批量吸附試驗得到磺胺二甲嘧啶對應(yīng)于各種不同土壤的實測土水分配系數(shù)； (3)以步驟⑴中的一般理化性質(zhì)參數(shù)為自變量，計算出所有理化性質(zhì)參數(shù)和磺胺二甲嘧啶實測土水分配系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，剔除對磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)影響最小的一個理化性質(zhì)參數(shù)，計算剩余參數(shù)和磺胺二甲嘧啶實測土水分配系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，重復(fù)此步驟，直到最終得到主要理化性質(zhì)參數(shù)及最優(yōu)化的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)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(yù)測模型來預(yù)測磺胺二甲嘧啶在不同土壤中的土水分配系數(shù)。本發(fā)明所要測定的一般理化性質(zhì)參數(shù)為pH值、粘粒含量、粉粒含量、沙粒含量、有機質(zhì)含量、溶解有機質(zhì)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(fā)明最終得到的主要理化性質(zhì)參數(shù)為pH值、粘粒含量和游離氧化鐵含量。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點I.能夠直觀反映出磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)和土壤理化性質(zhì)之間的相互關(guān)系，得知控制磺胺二甲嘧啶在土壤環(huán)境中遷移的關(guān)鍵因子，量化磺胺二甲嘧啶在土壤中的遷移能力以滿足環(huán)境風(fēng)險評價的需要2.計算方法簡單易行，對數(shù)據(jù)資料的要求低，且具有很好的穩(wěn)健性和預(yù)測能力。測定少數(shù)幾種重要的土壤理化性質(zhì)即可滿足計算磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)對數(shù)據(jù)的要求，便于在實際中推廣應(yīng)用。
具體實施例方式I. 土壤理化性質(zhì)分析采集全國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(zhì)參數(shù)進(jìn)行測定PH值、粘粒含量(Clay(% ))、粉粒含量(Silt(% ))、沙粒含量(Sand(% ))、有機質(zhì)(0M)、溶解有機質(zhì)(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系數(shù)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(xiàn)NaN3(作為抗菌劑)配制的不同濃度的磺胺二甲嘧啶溶液。經(jīng)過36小時(吸附平衡時間)的充分振蕩后，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，而后利用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)和分配系數(shù)Kd利用下面的公式進(jìn)行計算。
權(quán)利要求
1.一種基于土壤理化性質(zhì)的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)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(zhì)參數(shù)； (2)通過批量吸附試驗得到磺胺二甲嘧啶對應(yīng)于各種不同土壤的實測土水分配系數(shù)； (3)以步驟(I)中的一般理化性質(zhì)參數(shù)為自變量，計算出所有理化性質(zhì)參數(shù)和磺胺二甲嘧啶實測土水分配系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，剔除對磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)影響最小的一個理化性質(zhì)參數(shù)，計算剩余參數(shù)和磺胺二甲嘧啶實測土水分配系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，重復(fù)此步驟，直到最終得到主要理化性質(zhì)參數(shù)及最優(yōu)化的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)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(yù)測模型來預(yù)測磺胺二甲嘧啶在不同土壤中的土水分配系數(shù)。
2.如權(quán)利要求I所述的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)測方法，其特征在于步驟(I)所述一般理化性質(zhì)參數(shù)為PH值、粘粒含量、粉粒含量、沙粒含量、有機質(zhì)含量、溶解有機質(zhì)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(quán)利要求I所述的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)測方法，其特征在于步驟(3)所述主要理化性質(zhì)參數(shù)為PH值、粘粒含量和游離氧化鐵含量。
全文摘要
一種基于土壤理化性質(zhì)的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)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(zhì)參數(shù)。然后通過批量吸附試驗得到磺胺二甲嘧啶對應(yīng)于每種土壤的土水分配系數(shù)。最后以土壤理化性質(zhì)為自變量，計算出所有理化性質(zhì)和磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)的函數(shù)關(guān)系，在自變量篩選過程中，剔除對磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)影響最小的一個理化性質(zhì)參數(shù)，計算剩余參數(shù)和磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)之間的函數(shù)關(guān)系，重復(fù)此步驟，直到最終得到主要理化性質(zhì)參數(shù)及最優(yōu)化的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)測模型。該模型包含3種土壤理化性質(zhì)參數(shù)pH值、粘粒含量和游離氧化鐵含量。該發(fā)明能夠提供一種既綜合考慮各種土壤的理化性質(zhì)對土水分配系數(shù)的影響，又具有較好的穩(wěn)健性和預(yù)測能力的磺胺二甲嘧啶土水分配系數(shù)定量預(yù)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(yōu)先權(quán)日2012年4月17日
發(fā)明者付文君, 劉冠男, 劉新會, 鞏文雯, 成登苗, 陶莉 申請人:北京師范大學(xué)