生物质炭对土壤吸附四环素类抗生素及其有效性的影响开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

1、课题意义

近年来，随着科学技术的发展，由于抗生素具有促进畜禽生长和治疗疾病的作用，因此被越来越广泛应用于畜禽养殖和医疗行业。但如果使用后的处理方法不当，抗生素会在畜禽粪便和医用器械中大量残留，这些残留的抗生素一部分会随着作为有机肥料的畜禽粪便施入土壤，一部分会进入到医院废水、城市生活污水中，进而通过污染地表水等方式再次进入土壤^［1］。这些抗生素会在土壤中逐渐累积，最终经食物链进入人体，对环境和人体健康造成严重威胁。

其中，四环素类抗生素由于具有价格低廉且质量较高的特点而在我国被广泛应用，主要包括土霉素、四环素、金霉素等。研究表明，四环素在畜禽生产中的使用量、畜禽粪便中的含量以及土壤中的残留量，三者呈现非常明显的正相关关系^［2］，因此，为了保护人体健康和土壤环境质量，如何有效控制土壤中四环素类抗生素危害这一问题亟待解决。

2. 研究的基本内容和问题

研究的主要研究目标是利用核桃壳制备高效的生物质炭，并将其施入土壤，探明生物质炭的投加量对土壤吸附抗生素及其有效性的影响，减轻土壤中残留的抗生素经食物链传输并累积的风险。

本实验的主要研究内容分为以下六个部分：高效生物质炭的制备及其特性表征；ph值对土壤吸附抗生素的影响；吸附时间对土壤吸附抗生素的影响；抗生素初始浓度对土壤吸附抗生素及其有效性的影响；生物质炭投加量对土壤吸附抗生素及其有效性的影响。并在上述研究的基础上，分析其吸附动力学模型和吸附等温线模型。

本研究拟解决的关键问题是阐明生物质炭对土壤中四环素类抗生素吸附的强化作用机理及其影响因素；加入生物质炭对土壤中四环素类抗生素有效性的影响。

3. 研究的方法与方案

研究方法：

本研究拟以四环素类抗生素为例，分析其在土壤中的吸附特性，明确土壤中添加的生物质炭对土壤吸附该类抗生素性能及其有效性的影响。

在实验过程中，研究ph、吸附时间、抗生素初始浓度、生物质炭投加量等对土霉素、四环素和金霉素等四环素类抗生素的吸附性能及抗生素有效性的影响；并进一步分析吸附动力学和热力学特征，从吸附动力学和吸附热力学角度分析生物质炭对四环素类抗生素吸附性能的影响。

4. 研究创新点

通过查阅相关文献我了解到，目前大部分关于四环素类抗生素在土壤中吸附情况的研究多针对于土壤种类、土壤中有机质含量、土壤中阳离子类型以及一些简单的外部因素变动对其的影响，而关于加入生物质炭后的影响效果尚未明确，本实验在讨论了上述影响因素的基础上，又增加了关于生物质炭投加量对土壤吸附抗生素及其有效性的影响，使关于四环素类抗生素在土壤中吸附情况的研究更加丰富与全面，若能实际应用，可大大减少植物中抗生素的累积，对人类健康做出巨大贡献。

5. 研究计划与进展

（1）实验前期准备工作

2017年1月1日-2017年2月28日

（2）按照试验方案开展实验