離子強(qiáng)度和腐植酸對(duì)高嶺土協(xié)同磺胺二甲基嘧啶遷移的影響

馮桐桐，楊 雯，劉克思，童菊秀，商建英，5*

離子強(qiáng)度和腐植酸對(duì)高嶺土協(xié)同磺胺二甲基嘧啶遷移的影響

馮桐桐1，2，楊 雯3，劉克思4，童菊秀1，2，商建英3，5*

（1.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）地下水循環(huán)與環(huán)境演化教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100083；2.中國地質(zhì)大學(xué)（北京）水資源與環(huán)境學(xué)院，北京100083；3.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，北京100193；4.中國農(nóng)業(yè)大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院草業(yè)科學(xué)系，北京100193；5.農(nóng)業(yè)部華北耕地保育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京100193）

為探討土壤環(huán)境條件對(duì)粘土礦物協(xié)同磺胺二甲基嘧啶（SM2）遷移的影響，選取高嶺土膠體與SM2作為主要實(shí)驗(yàn)材料，通過土柱淋溶實(shí)驗(yàn)，研究了高嶺土與SM2共同遷移的相互影響，不同離子強(qiáng)度下高嶺土協(xié)同SM2遷移情況以及高離子強(qiáng)度下腐植酸對(duì)高嶺土協(xié)同SM2遷移的影響。研究結(jié)果顯示：當(dāng)離子強(qiáng)度為0.1 mmol·L-1時(shí)，高嶺土懸濁液加入0.25 mg·L-1SM2后，高嶺土膠體的穿透曲線峰值從76%降為70%，表明SM2對(duì)高嶺土遷移影響很小，略有抑制；SM2懸濁液加入高嶺土后，SM2穿透曲線峰值從5.4%增大到50%，表明高嶺土可以顯著促進(jìn)SM2的遷移；隨著溶液離子強(qiáng)度增強(qiáng)，高嶺土的穿透曲線峰值依次為70%（離子強(qiáng)度0.1 mmol·L-1）、27%（1 mmol·L-1）、3%（10 mmol·L-1），SM2的穿透峰值依次為50%（離子強(qiáng)度0.1 mmol·L-1）、48%（1 mmol·L-1）、17%（10 mmol·L-1），表明隨著溶液離子強(qiáng)度增強(qiáng)，高嶺土遷移量及高嶺土協(xié)同SM2遷移量顯著降低；當(dāng)溶液離子強(qiáng)度為10 mmol·L-1時(shí)，加入8 mg·L-1腐植酸后，高嶺土的穿透曲線峰值從3%增長至57%，SM2的穿透曲線峰值從17%增長至50%，表明當(dāng)溶液離子強(qiáng)度較高時(shí)腐植酸可以促進(jìn)高嶺土協(xié)同SM2遷移。

高嶺土；磺胺二甲基嘧啶；多孔介質(zhì)；腐植酸；DLVO理論

抗生素是微生物（包括細(xì)菌、真菌、放線菌屬）或高等動(dòng)植物產(chǎn)生的具有抗病原體或其他活性的一類小分子天然有機(jī)物，在低濃度下能抑制其他微生物或生活細(xì)胞的生長。目前，它被廣泛應(yīng)用于畜禽養(yǎng)殖和水產(chǎn)養(yǎng)殖中[1]，由于其使用量大、代謝率低（10%～40%），大量具有生物活性的抗生素可通過畜禽糞便或養(yǎng)殖廢水直接排放進(jìn)入土壤環(huán)境中，在土壤中遷移、降解、殘留和富集[2]。土壤中的抗生素不僅可以改變土壤微生物種群，還可以被農(nóng)作物吸收，并積累在作物中，對(duì)人類和生態(tài)健康與安全造成影響[3]。目前世界范圍內(nèi)，抗生素的使用量巨大，而且逐年遞增[2]。隨著抗生素的大量使用，細(xì)菌對(duì)抗生素的耐藥性會(huì)不斷增強(qiáng)，且細(xì)菌的耐藥性基因可能會(huì)在自然界中發(fā)生轉(zhuǎn)移，從而使耐藥性基因進(jìn)一步傳播，發(fā)展成為生態(tài)層次上的耐藥性，使沒有接觸過抗生素的個(gè)體也產(chǎn)生耐藥性[4-5]。我國是抗生素使用大國，抗生素不合理使用情況比歐洲和美國更嚴(yán)重，然而我國對(duì)抗生素的環(huán)境行為和毒理研究還處于起步階段[1，6]。

磺胺二甲基嘧啶（SM2）是磺胺類抗生素的一種，屬于廣譜性抗生素，具有抗菌譜廣、療效強(qiáng)等特點(diǎn)，故廣泛應(yīng)用于防治人類、禽畜及水產(chǎn)養(yǎng)殖中的各種細(xì)菌感染疾病[7]。但是磺胺類抗生素會(huì)在人體內(nèi)殘留、蓄積，破壞人體造血系統(tǒng)，造成溶血性貧血癥，甚至具有潛在致癌的可能性[3]。

無機(jī)粘土礦物是土壤膠體的主要成分之一，其中高嶺土作為一種主要礦物類型，在我國土壤中廣泛分布[8-9]。高嶺土與抗生素的相互作用很可能會(huì)影響抗生素在土壤中的歸趨。高嶺土膠體對(duì)SM2有很強(qiáng)的吸附性能，從而對(duì)SM2的環(huán)境行為產(chǎn)生一系列的影響[10]。高嶺土膠體對(duì)SM2運(yùn)移的潛在影響大致分為以下三種：（1）外生高嶺土膠體隨水流進(jìn)入土壤，吸附土壤中的SM2發(fā)生共同遷移，從而活化土壤中被固定的SM2；（2）SM2進(jìn)入土壤后，被土壤中移動(dòng)性較強(qiáng)的高嶺土膠體吸附，從而促進(jìn)SM2遷移；（3）SM2進(jìn)入土壤后，被土壤中固定的高嶺土膠體吸附，從而抑制SM2遷移，使得SM2在土壤中積累[4，11]。另外，Sukul等發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)可以促進(jìn)土壤和沉積物對(duì)磺胺類抗生素的吸附[12]，而腐植酸（HA）是土壤有機(jī)質(zhì)的重要組成部分之一，因此本文也研究了HA對(duì)高嶺土及高嶺土協(xié)同SM2在高離子強(qiáng)度條件下遷移的影響[13-15]。本研究選用高嶺土膠體和SM2作為研究對(duì)象，以石英砂柱作為多孔介質(zhì)，通過室內(nèi)砂柱實(shí)驗(yàn)，研究不同離子強(qiáng)度和腐殖質(zhì)條件下高嶺土膠體及其協(xié)同SM2的遷移，分析膠體運(yùn)移過程及規(guī)律，從而為相關(guān)環(huán)境條件下膠體協(xié)同SM2在飽和含水層中的遷移研究提供理論基礎(chǔ)[16-17]。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)材料的制備

在1 L超純水中加入5 g高嶺土（Sigma公司，美國），超聲分散30 min，靜置24 h，用虹吸法提取上清液，存放于玻璃試劑瓶中備用，溶液濃度通過重量法確定。稱取0.02 g SM2（Aladdin公司，上海）溶解于20 mL乙醇（95%，北京化工廠）中，配制成濃度為1 g·L-1的儲(chǔ)備液備用[18]。

1.2 多孔介質(zhì)

實(shí)驗(yàn)采用粒徑425～600 μm的石英砂（國藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司）作為多孔介質(zhì)。為清除表面雜質(zhì)，將石英砂在濃HCl中浸泡24 h，然后用超純水反復(fù)清洗，直至上清液電導(dǎo)率低于1 μS·cm-1，再將石英砂于105℃烘干，放入坩堝中600℃灼燒4 h，冷卻至室溫，保存于聚四氟乙烯塑料瓶中備用[19]。

1.3 高嶺土的電化學(xué)性質(zhì)

實(shí)驗(yàn)采用納米粒度儀（Zetasizer Nano ZS 90，馬爾文有限公司）測(cè)量高嶺土和石英砂在不同背景溶液中的Zeta（ζ）電勢(shì)。對(duì)于石英砂ζ電勢(shì)的測(cè)定，需將其通過研缽磨碎，采用沉降法獲取粒徑小于2 μm的部分進(jìn)行測(cè)量[20]。

1.4 遷移實(shí)驗(yàn)

遷移實(shí)驗(yàn)在不銹鋼柱（內(nèi)徑2.5 cm，高12.5 cm）中進(jìn)行，土柱垂直放置，采用濕法分層填裝石英砂。柱底與柱頂分別放置兩片尼龍薄膜，防止石英砂堵塞進(jìn)出水口，并使水流均勻地通過石英砂柱。用蠕動(dòng)泵（DHL-A型，上海滬西分析儀器廠有限公司）自下而上供水，流速恒為1 mL·min-1。

在遷移實(shí)驗(yàn)過程中，以一定濃度的NaCl溶液作為背景溶液，具體條件如表1所示。為了獲得穩(wěn)定水流條件，先持續(xù)通入5孔隙體積（PV）背景溶液（不含高嶺土膠體）。然后通入3 PV加入0.25 mg·L-1SM2的高嶺土膠體（濃度為50 mg·L-1），最后通入約5 PV背景溶液，直至流出液中不再含有高嶺土膠體為止[16，21]。在實(shí)驗(yàn)過程中，高嶺土膠體采用磁力攪拌器（90-1型，上海滬西分析儀器廠有限公司）持續(xù)攪拌。流出液使用自動(dòng)部分收集器（CBS-A型，上海滬西分析儀器廠有限公司）以固定時(shí)間間隔采集。高嶺土膠體濃度通過紫外可見分光光度計(jì)（TU-1900型，北京普析通用儀器公司）在波長400 nm處測(cè)定（此波長條件下SM2沒有任何吸收峰）；SM2濃度采用雙波長法測(cè)定[22]，即通過測(cè)定混合溶液在200 nm處的吸光度，減去流出液中已知濃度高嶺土膠體在200 nm處的吸光度，確定SM2濃度。經(jīng)驗(yàn)證，雙波長法測(cè)定SM2濃度的相對(duì)誤差為3.6%。

為了計(jì)算滯留在石英砂上的高嶺土，土柱實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將土柱中填裝的石英砂縱向均勻剖分成12份并裝入三角瓶中，加入20 mL超純水振蕩2 h。用紫外可見分光光度法測(cè)定溶液中高嶺土膠體的濃度。通過計(jì)算得到滯留在多孔介質(zhì)中的高嶺土的縱向濃度分配，并根據(jù)質(zhì)量守衡，計(jì)算流出液中和滯留在石英砂上高嶺土的回收率[9，23]。

1.5 DLVO理論

為了定性地理解高嶺土膠體在飽和多孔介質(zhì)（石英砂）中的遷移與滯留行為，本研究采用經(jīng)典DLVO理論，通過計(jì)算高嶺土與石英砂之間的范德華勢(shì)能與雙電層勢(shì)能來描述膠體與固相表面之間的相互作用。為計(jì)算雙電層勢(shì)能，實(shí)驗(yàn)測(cè)定了高嶺土和石英砂在背景溶液中的ζ電勢(shì)，用于計(jì)算其表面電勢(shì)。計(jì)算時(shí)將高嶺土假設(shè)為小球，直徑采用動(dòng)態(tài)光散射法（DLS）測(cè)定的平均水合粒徑。因石英砂粒徑比高嶺土粒徑大幾百倍，故將石英砂表面看作平板。下式為詳細(xì)的小球和平板型DLVO能量方程[24-25]：

表1 高嶺土膠體遷移實(shí)驗(yàn)的條件設(shè)置Table 1 Conditions of kaolinite transport experiment

式中：ΔGvdw表示范德華引力勢(shì)能；A為Hamaker常數(shù)（高嶺土的常數(shù)是4.84×10-20J）[26]；R表示膠體半徑；h表示球與平板之間的距離；λ0表示德拜特征長度；ΔGel表示雙電層排斥勢(shì)能；ε表示液體的介電常數(shù)；k表示開爾文參數(shù)；T表示絕對(duì)溫度；z表示離子價(jià)態(tài)；e表示電子電荷；κ表示德拜長度的逆；γi表示物體的表面電勢(shì)（i=1時(shí)表示小球，i=2時(shí)表示平板）。

式（1）為計(jì)算范德華引力勢(shì)能[23]，式（2）為計(jì)算雙電層排斥勢(shì)能[24]，式（4）為計(jì)算DLVO勢(shì)能。

2 結(jié)果與討論

2.1 高嶺土膠體和石英砂之間的電勢(shì)特征

如表2所示，在各離子強(qiáng)度條件下，高嶺土和石英砂的ζ電勢(shì)都為負(fù)值。當(dāng)背景溶液離子強(qiáng)度從0.1 mmol·L-1增加到10 mmol·L-1時(shí)，高嶺土的 ζ電勢(shì)從-60 mV提高到-43 mV。這是由于隨著背景溶液離子強(qiáng)度增加，高嶺土膠體的雙電層被壓縮導(dǎo)致其ζ電勢(shì)的絕對(duì)值降低[39]。

高嶺土的平均水合粒徑隨離子強(qiáng)度增加而增加，并在背景溶液為10 mmol·L-1時(shí)，出現(xiàn)明顯的聚集現(xiàn)象（表2）。這是由于隨著離子強(qiáng)度的升高，高嶺土膠體的ζ電勢(shì)值降低，使得顆粒間的雙電層排斥作用減弱，高嶺土膠體易聚集，Birdi等也觀察到同樣的規(guī)律[27]。在背景溶液為10 mmol·L-1NaCl時(shí)，加入HA后，高嶺土ζ電勢(shì)絕對(duì)值明顯增大，顆粒間排斥作用增強(qiáng)，從而抑制了高嶺土膠體的聚集，平均聚集粒徑明顯減小。Lian等研究了HA對(duì)生物炭膠體聚集的影響，也發(fā)現(xiàn)加入HA會(huì)抑制生物炭膠體的聚集[28]。

通過DLVO理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，在不同離子強(qiáng)度背景溶液中，高嶺土膠體與石英砂間的相互作用力明顯不同（圖1），圖1a顯示了不同實(shí)驗(yàn)條件下高嶺土與石英砂之間最大排斥勢(shì)壘變化，圖1b顯示了次級(jí)吸引勢(shì)阱的變化。通過DLVO理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，隨離子強(qiáng)度升高，高嶺土與石英砂之間的最大排斥勢(shì)壘與次級(jí)吸引勢(shì)阱均逐漸降低，說明高嶺土顆粒越容易附著在石英砂表面。而當(dāng)離子強(qiáng)度為10 mmol·L-1時(shí)，加入HA后高嶺土與石英砂的最大排斥勢(shì)壘與次級(jí)吸引勢(shì)阱顯著增大，說明HA抑制了高嶺土膠體在石英砂表面的附著，從而可以促進(jìn)高嶺土膠體的遷移[13]。

表2 不同實(shí)驗(yàn)條件下高嶺土膠體的電勢(shì)、粒徑、DLVO勢(shì)能Table 2 Zeta potentials，particle size and DLVO energies of kaolinite in different experiment conditions

圖1 不同實(shí)驗(yàn)條件下高嶺土與石英砂之間的總勢(shì)能隨兩者之間距離的變化Figure 1 Calculated DLVO interaction energy between kaolinite and sand plotted as a function of separation distance at different experiment conditions

2.2 SM2對(duì)高嶺土膠體遷移的影響

在背景溶液離子強(qiáng)度為0.1 mmol·L-1時(shí)，高嶺土膠體的穿透曲線峰值為76%，而當(dāng)膠體中加入SM2后，高嶺土的穿透曲線峰值減小為70%（圖2）。這表明SM2對(duì)高嶺土遷移略有抑制，但影響較小。這是由于加入SM2后，高嶺土與石英砂的ζ電勢(shì)的絕對(duì)值均有所降低，通過DLVO理論計(jì)算發(fā)現(xiàn)，高嶺土與石英砂之間的最大排斥勢(shì)壘從1234 kT降低到1141 kT，次級(jí)吸引勢(shì)阱從-0.057 kT降低到-0.058 kT，說明加入SM2后高嶺土膠體略微容易附著在石英砂表面。這與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致（表2，圖1）。

2.3 高嶺土膠體對(duì)SM2遷移的影響

在0.1 mmol·L-1NaCl溶液中，SM2本身的穿透量很低，穿透曲線峰值僅為5.4%，而在高嶺土和SM2共同遷移的過程中，由于高嶺土膠體對(duì)SM2的協(xié)同作用，SM2穿透量明顯增大，穿透曲線峰值可以達(dá)到50%（圖3），說明高嶺土膠體可以顯著促進(jìn)SM2的遷移。這是由于抗生素可以吸附在黏土礦物表面[12]，而高嶺土膠體在多孔介質(zhì)中的移動(dòng)性較強(qiáng)（圖2），通過高嶺土膠體的協(xié)同作用，使得SM2的遷移量明顯得到提升。

2.4 離子強(qiáng)度對(duì)高嶺土膠體與其協(xié)同SM2遷移的影響

高嶺土膠體及其協(xié)同SM2遷移過程中，高嶺土膠體的遷移量隨離子強(qiáng)度的升高而顯著降低（圖4a），其穿透曲線峰值依次為70%（離子強(qiáng)度0.1 mmol·L-1）、27%（1 mmol·L-1）和3%（10 mmol·L-1），說明較低的離子強(qiáng)度有利于高嶺土膠體的遷移。高嶺土膠體在多孔介質(zhì)中的滯留規(guī)律也受背景溶液離子強(qiáng)度的影響，隨著離子強(qiáng)度的升高，高嶺土膠體在多孔介質(zhì)中的滯留量明顯增大，且呈超指數(shù)分布（圖4b）。根據(jù)DLVO理論，當(dāng)背景溶液離子強(qiáng)度為0.1、1 mmol·L-1和10 mmol·L-1時(shí)，高嶺土膠體與石英砂之間的最大排斥勢(shì)壘從1141 kT分別降低到863 kT和662 kT，次級(jí)吸引勢(shì)阱從-0.058 kT分別降低到-0.061 kT和-0.064 kT。這說明當(dāng)離子強(qiáng)度增大時(shí)高嶺土膠體越容易在石英砂表面附著，實(shí)驗(yàn)結(jié)果與DLVO勢(shì)能的計(jì)算結(jié)果一致（表2，圖1）。Zhuang等也發(fā)現(xiàn)降低溶液離子強(qiáng)度能夠增加膠體與石英砂之間的雙電層排斥力，從而有利于膠體遷移[29]，與本研究發(fā)現(xiàn)的規(guī)律一致。

圖2 高嶺土及協(xié)同SM2后高嶺土遷移的穿透曲線Figure 2 Breakthrough curves of kaolinite transport in the absence and presence of SM2

圖3 SM2及高嶺土協(xié)同SM2遷移的穿透曲線Figure 3 Breakthrough curves of SM2 and kaolinite-facilitated transport

協(xié)同遷移過程中SM2的穿透量也隨著離子強(qiáng)度的增強(qiáng)而逐漸降低，當(dāng)溶液離子強(qiáng)度為0.1、1 mmol·L-1和10 mmol·L-1時(shí)，穿透曲線的峰值分別為50%、48%與17%（圖4c）。由于離子強(qiáng)度對(duì)高嶺土膠體吸附SM2影響較小，SM2遷移受離子強(qiáng)度影響較大表明協(xié)同其遷移的高嶺土膠體穿透量明顯受離子強(qiáng)度影響，故SM2在不同離子強(qiáng)度條件下的遷移規(guī)律與高嶺土膠體類似。

圖4 不同離子強(qiáng)度條件下高嶺土膠體協(xié)同SM2遷移過程中高嶺土膠體穿透（a）和剖分曲線（b）及SM2穿透曲線（c）Figure 4 Breakthrough curves（a）and retention profiles（b）of kaolinite and breakthrough curves（c）of facilitated SM2 under different ionic strength conditions

2.5 HA對(duì)高嶺土膠體協(xié)同SM2遷移的影響

當(dāng)10 mmol·L-1NaCl溶液中加入8 mg·L-1的HA后，高嶺土膠體的穿透曲線峰值從3%顯著升高至57%（圖5a），且加入HA后高嶺土膠體在石英砂中的滯留量有所降低（圖5b），說明HA明顯促進(jìn)了高嶺土膠體的遷移。在離子強(qiáng)度為10 mmol·L-1時(shí)，加入HA后高嶺土膠體的ζ電勢(shì)從-28 mV降到-32 mV，說明加入HA增大了高嶺土膠體與石英砂之間的雙電層排斥力，使得加入HA后高嶺土膠體與石英砂的最大排斥勢(shì)壘從662 kT顯著增加到926 kT，次級(jí)吸引勢(shì)阱從-0.064 kT增至-0.060 kT（表2），因此有利于高嶺土膠體的遷移。另外由表1所示，加入HA前后高嶺土膠體的粒徑發(fā)生了明顯變化，從之前的1620 nm減小到963 nm，說明加入HA可以有效促進(jìn)高嶺土膠體的分散，使其更容易從多孔介質(zhì)的孔隙中通過而促進(jìn)遷移。Cheng等也發(fā)現(xiàn)有機(jī)物的存在可以通過增強(qiáng)雙電層排斥力和空間位阻而促進(jìn)高嶺土膠體的遷移[15]。

圖5 不同HA濃度條件下高嶺土膠體協(xié)同SM2遷移過程中高嶺土膠體的穿透（a）和剖分曲線（b）及SM2的穿透曲線（c）Figure 5 Breakthrough curves（a）and retention profiles（b）of kaolinite and breakthrough curves（c）of facilitated SM2 under different HA concentrations

在加入HA后，SM2的穿透曲線峰值從17%增長至50%（圖5c）。這是由于HA顯著促進(jìn)了高嶺土膠體的遷移（圖5a），故高嶺土膠體協(xié)同SM2的遷移也明顯得到促進(jìn)。除此之外，Kahle等發(fā)現(xiàn)有機(jī)質(zhì)可以通過與土壤和沉積物形成有機(jī)無機(jī)復(fù)合膠體促進(jìn)對(duì)磺胺類抗生素的吸附[30]，因此加入HA后，可以通過提高高嶺土膠體對(duì)SM2的吸附能力，從而促進(jìn)高嶺土膠體協(xié)同SM2的遷移。

3 結(jié)論

（1）當(dāng)背景鹽溶液離子強(qiáng)度較低（0.1 mmol·L-1）時(shí)，SM2本身在多孔介質(zhì)中遷移量很低。當(dāng)背景溶液存在高嶺土膠體時(shí)，高嶺土膠體在多孔介質(zhì)中的遷移量較高，高嶺土膠體可以顯著促進(jìn)SM2的遷移，SM2會(huì)略微抑制高嶺土膠體遷移，但整體上影響很小。

（2）背景鹽溶液離子強(qiáng)度顯著影響高嶺土膠體的遷移，從而影響高嶺土膠體協(xié)同的SM2在多孔介質(zhì)中的遷移。當(dāng)背景鹽溶液離子強(qiáng)度從0.1 mmol·L-1增強(qiáng)到10 mmol·L-1時(shí)，高嶺土膠體及其協(xié)同的SM2穿透量均明顯降低。

（3）當(dāng)背景鹽溶液離子強(qiáng)度較高（10 mmol·L-1）時(shí)，腐植酸明顯促進(jìn)了高嶺土膠體及其協(xié)同的SM2在多孔介質(zhì)中的遷移。

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Effect of ionic strength and humic acid on the collaborative transport of kaolinite and sulfamethazine

FENG Tong-tong1,2,YANG Wen3,LIU Ke-si4,TONG Ju-xiu1,2,SHANG Jian-ying3,5*
（1.Key Laboratory of Groundwater Cycle and Environmental Evolution,China University of Geosciences（Beijing）,Beijing 100083,China;2.College of Water Resources and Environment,China University of Geosciences（Beijing）,Beijing 100083,China;3.College of Resource and Environment,China Agricultural University,Beijing 100193,China;4.Department of Pratacultural Sciences,College of Animal Science and Technology,China Agricultural University,Beijing 100193,China;5.Key Laboratory of Arable Land Conservation（North China）,Ministry of Agriculture,Beijing 100193,China）

To investigate the effect of soil environmental condition on clay-facilitated sulfamethazine（SM2）transport,kaolinite and SM2 were used as the experimental materials,and column experiments were conducted under different ionic strength（IS）and humic acid（HA）conditions.The results showed that when the IS of the background solution was 0.1 mmol·L-1,the relative concentration of the kaolinite breakthrough curve slightly decreased,from 76%to 70%,after adding SM2 to the suspension.The relative concentration of the SM2 breakthrough curve increased from 5.4%to 50%when a small amount of kaolinite was mixed into the solution.These results show that SM2 slightly inhibited kaolinite mobility in porous media,and kaolinite significantly facilitated the transport of SM2 in porous media.When the IS ofthe solution increased from 0.1 mmol·L-1to 10 mmol·L-1,the relative concentrations of kaolinite in the effluents were 70%（0.1 mmol·L-1）,27%（1 mmol·L-1）,and 3%（10 mmol·L-1）,and the corresponding relative concentrations of SM2 were 50%（0.1 mmol·L-1）,48%（1 mmol·L-1）,and 17%（10 mmol·L-1）.However,when HA was present in the suspension with high IS（10 mmol·L-1）,the relative concentrations of kaolinite and SM2 in the effluents increased from 3%to 57%and 17%to 50%,respectively.These phenomena indicated that facilitated SM2 was reduced as the leaching amount of kaolinite decreased with the IS increasing,and HA enhanced the mobility of kaolinite and facilitated SM2 transport under the condition of high IS.

kaolinite;sulfamethazine;porous media;humic acid;DLVO theory

X53

A

1672-2043（2017）09-1804-07

10.11654/jaes.2017-0273

馮桐桐，楊 雯，劉克思，等.離子強(qiáng)度和腐植酸對(duì)高嶺土協(xié)同磺胺二甲基嘧啶遷移的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào),2017,36（9）：1804-1810.

FENG Tong-tong,YANG Wen,LIU Ke-si,et al.Effect of ionic strength and humic acid on the collaborative transport of kaolinite and sulfamethazine[J].Journal of Agro-Environment Science,2017,36（9）:1804-1810.

2017－03－03

馮桐桐（1993—），女，山東臨朐人，碩士研究生，主要從事膠體及其協(xié)同污染物遷移研究。E-mail：ftt0330@163.com

*通信作者：商建英E-mail：jyshang@cau.edu.cn

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41501232，51209187）；中國農(nóng)業(yè)大學(xué)優(yōu)秀人才項(xiàng)目（2015RC002）；中央高校基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)資金（2652015116）

Project supported：The National Natural Science Foundation of China（41501232，51209187）；China Agricultural University Outstanding Talent Project（2015RC002）；The Fundamental Research Funds for the Central Universities（2652015116）