四环素类抗生素(TCs)是一种常见的抗生素类药物,已被广泛应用于临床治疗以及水产畜牧养殖业中。由于四环素类抗生素的大量使用,未被充分吸收利用的药物会通过各种方式进入水体以及土壤环境中。世界范围内大多数国家和地区的河流、海洋、地下水、土壤以及沉积物中都检测除了四环素类抗生素的残留。四环素类抗生素极易富集在土壤和沉积物中,因此对四环素类抗生素在水体-沉积物中迁移转化的研究受到国内外学者的关注。由于四环素类抗生素的离子特性以及沉积物组成结构的复杂性,有必要进一步研究环境条件和沉积物组分对沉积物吸附四环素类抗生素过程的影响。本文主要通过室外采集沉积物样品结合室内模拟实验,探究四环素类抗生素在河流沉积物上的吸附行为规律。考察了四环素类抗生素在沉积物上的吸附动力学、热力学特性,水土比、p H和有机质对吸附作用的复合影响;以及使用化学方法选择性去除沉积物中的锰氧化物、铁锰氧化物和有机质,通过对比去除组分前后沉积物吸附量大小,探究沉积物中吸附四环素类抗生素的主要组分。以期进一步阐明四环素类抗生素在河流中的迁移机理和规律,为评价四环素类抗生素的环境风险提供科学依据。经研究已获得以下结论:(1)动力学和热力学研究结果表明,沉积物对TC和OTC的吸附符合Langmuir和Freundlich等温模型;吸附过程是吸热过程,温度的上升有利于吸附的进行。吸附过程符合准二级反应动力学方程,为慢速反应过程。由热力学研究得知该吸附过程是自发进行的吸热反应。TC和OTC的吸附动力热力学特征基本一致,沉积物对TC的吸附量略大于OTC。(2)考察不同水土比(mg:mg)条件下沉积物对TC吸附率随p H变化趋势的结果表明,水土比的改变使达到最大吸附率的p H条件和最大吸附率值都发生了转变,在水土比为0.125和0.25时,达到最大吸附率的p H值是3,最大吸附率分别是96.8和95.3%;水土比0.5时,达到最大吸附率的p H值转变为了5,且最大吸附率降低至82.82%;发生这种转变的原因可能在低吸附平衡浓度时沉积物吸附TC主要通过阳离子交换作用,而在高吸附平衡浓度时吸附主要通过络合作用、氧化作用等。关于有机质对吸附的影响,不是一直会保持单纯的促进或抑制作用,而是在某些条件下起促进作用,某些条件下起抑制作用。若条件发生改变,促进作用可能突变为抑制作用。具体如:p H=3时,吸附平衡浓度高时有机质的存在抑制了沉积物对TC的吸附,而随着平衡浓度的降低转变为促进吸附;p H=5时,平衡浓度高时有机质促进沉积物对TC的吸附,并随着平衡浓度降低转变为抑制吸附;p H=9时,无论平衡浓度高低有机质的存在均会促进沉积物对TC的吸附。(3)对沉积物主要组分(铁氧化物、锰氧化物、有机质)对沉积物吸附TCs吸附能力及贡献的研究结果表明,沉积物及其主要组分对TCs的吸附过程特征符合Langmuir吸附等温方程,相关系数达0.95以上;达到吸附饱和时沉积物中各组分对TCs的吸附能力大小顺序为锰氧化物>有机质>铁氧化物>残渣态;各组分对TCs的绝对吸附贡献量大小顺序为锰氧化物>残渣态>铁氧化物>有机质。其中,锰氧化物在沉积物中含量较小,只有0.05%,却对TCs的吸附贡献率最大(55.83%)。即所采集的九龙江典型沉积物对TCs的吸附起最主要和关键作用的组分是锰氧化物。不同地理位点的沉积物理化性质差异很大,对TCs的吸附能力与锰氧化物含量有一定的相关性,验证了前述结论。