The veterinary antibiotic (VA) oxytetracycline (OTC) is used widely in confined animal feeding operations for treating animal diseases, as a prophylactic, and as a growth promoter. Oxytetracycline can enter the environment via various pathways, including runoff from stored manure stockpiles, and applications of manure or contaminated irrigation water to agricultural lands. Once present, OTC may potentially interfere with the biogeochemical cycling of micronutrients, such as boron (B). Iron oxides are known to control the phytoavailability of B via adsorption reactions. Here, we evaluated the influence of OTC on B retention on hematite under various solution properties using macroscopic and in situ attenuated total reflectance–Fourier transform infrared (ATR–FTIR) spectroscopic experiments. We found that the extent of B adsorption was reduced in the presence of OTC, whereas OTC retention was not affected by B. The spectroscopic results suggested B retention through the formation of trigonal and tetragonal inner sphere surface species on hematite. These results also indicated that in the presence of OTC the B adsorption mechanisms were altered. Surface complexation modeling, coupled with inner sphere surface complexation of both B and OTC, successfully predicted the B adsorption on hematite and the decrease of B adsorption in the presence of OTC. Our results will improve understanding the biogeochemical cycling of B in the presence of VAs.

中文翻译：

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土霉素对赤铁矿-水界面硼吸附的影响：宏观和原位 ATR-FTIR 研究

兽用抗生素 (VA) 土霉素 (OTC) 广泛用于封闭式动物饲养操作，用于治疗动物疾病、预防剂和生长促进剂。土霉素可以通过各种途径进入环境，包括来自储存的粪便库存的径流，以及将粪便或受污染的灌溉水施用于农田。一旦存在，OTC 可能会干扰微量营养素的生物地球化学循环，例如硼 (B)。已知氧化铁通过吸附反应控制 B 的植物有效性。在这里，我们使用宏观和原位衰减全反射-傅立叶变换红外（ATR-FTIR）光谱实验评估了 OTC 在各种溶液性质下对赤铁矿 B 保留的影响。我们发现在 OTC 存在下 B 吸附的程度降低，而 OTC 保留不受 B 的影响。光谱结果表明 B 保留是通过在赤铁矿上形成三角形和四边形内球表面物质来实现的。这些结果还表明，在 OTC 存在下，B 吸附机制发生了变化。表面络合模型，再加上 B 和 OTC 的内球表面络合，成功预测了 B 在赤铁矿上的吸附以及在 OTC 存在下 B 吸附的减少。我们的结果将提高对 VA 存在下 B 的生物地球化学循环的理解。光谱结果表明 B 保留是通过在赤铁矿上形成三角形和四边形内球表面物质而实现的。这些结果还表明，在 OTC 存在下，B 吸附机制发生了变化。表面络合模型，再加上 B 和 OTC 的内球表面络合，成功预测了 B 在赤铁矿上的吸附以及在 OTC 存在下 B 吸附的减少。我们的结果将提高对 VA 存在下 B 的生物地球化学循环的理解。光谱结果表明 B 保留是通过在赤铁矿上形成三角形和四边形内球表面物质而实现的。这些结果还表明，在 OTC 存在下，B 吸附机制发生了变化。表面络合模型，再加上 B 和 OTC 的内球表面络合，成功预测了 B 在赤铁矿上的吸附以及在 OTC 存在下 B 吸附的减少。我们的结果将提高对 VA 存在下 B 的生物地球化学循环的理解。