有機磷農(nóng)藥微生物降解技術(shù)探究進展

1、有機磷農(nóng)藥微生物降解技術(shù)探究進展摘要：有機磷農(nóng)藥是目前使用最為廣泛的一類農(nóng)藥, 由于其用量大且使用后會造成二次污染，使其降解問題成為 研究熱點。本文選擇微生物降解有機磷農(nóng)藥作為切入點，從 農(nóng)藥殘留、有機磷農(nóng)藥毒理特性、有機磷農(nóng)藥降解技術(shù)的研 究進展等幾個方面進行論述，闡明有機磷農(nóng)藥微生物降解技 術(shù)的研究進展。關(guān)鍵詞：有機磷農(nóng)藥；微生物；降解技術(shù)；研究進展 中圖分類號：s481+. 8文獻標識碼：a文章編號： 1674-0432 (2013) -16-02-11有機磷農(nóng)藥降解技術(shù)的研究背景1. 1農(nóng)藥殘留農(nóng)藥是指用于控制農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)病蟲草害，同時能 夠調(diào)控作物生長的藥物1。根據(jù)用途可分為殺蟲

2、劑、殺蟻 劑、殺菌劑、植物生長調(diào)節(jié)劑等。根據(jù)化學(xué)結(jié)構(gòu)和有效成分 又可分為有機磷類、有機氯類、有機氮類等幾個系列。農(nóng)藥 殘留是指農(nóng)藥經(jīng)過一段時間使用后，并沒有被完全分解，從 而使其中一部分直接或間接地殘留于生物體、水源、土壤和 大氣中。農(nóng)藥的實際利用率很低，因為能夠真正用于殺蟲、 殺菌的農(nóng)藥只占所用農(nóng)藥的10%20%,而約40%60%的農(nóng) 藥則直接落于土壤中，剩余部分則以微粒形式融于空氣中。因此，農(nóng)藥殘留已成為嚴重危害人類健康的主要因素之一。1.2有機磷農(nóng)藥因有機氯農(nóng)藥難以被生物體所降解，并且其在動植物體 內(nèi)降解速度慢，致使有機氯農(nóng)藥在全球范圍內(nèi)受到限制。而 有機磷農(nóng)藥容易被生物降解，對環(huán)境的污

3、染及對生態(tài)系統(tǒng)的 危害和殘留相對較低，且具有品種多、藥效高、應(yīng)用范圍廣、 成本低等優(yōu)點。因此，有機磷農(nóng)藥在我國是用量最多、范圍 最廣的農(nóng)藥，使用量占農(nóng)藥總量的80%90%。正是因為有機 磷農(nóng)藥在我國大量、頻繁、反復(fù)的使用，導(dǎo)致其過量殘留。 目前，有機磷農(nóng)藥對食品的污染程度比ddt還要嚴重，因而 成為我國食物安全領(lǐng)域亟待解決的問題。我國目前使用的有機磷農(nóng)藥有30余種。由于其在環(huán)境 中殘留時間短、極易降解、對其他污染的貢獻小等特點，一 直被認為是污染性最小的農(nóng)藥。大量有機磷農(nóng)藥的毒性研究 發(fā)現(xiàn)2,其中毒機理可能是因為有機磷與生物體內(nèi)的膽堿 酯酶相結(jié)合，從而抑制膽堿酯酶活性，使其對乙酰膽堿的分 解能

4、力喪失，導(dǎo)致生物體代謝紊亂，神經(jīng)傳導(dǎo)功能障礙，沖 動不能停止，生物體出現(xiàn)中毒癥狀，甚至死亡。因此，安全 高效降解有機磷農(nóng)藥已引起人們的廣泛關(guān)注。1. 3有機磷農(nóng)藥降解技術(shù)的研究進展降解有機磷農(nóng)藥的方法主要包括化學(xué)降解和生物降解 等3。雖然化學(xué)方法降解有機磷農(nóng)藥效果明顯，但其成本 高且容易造成二次污染，因此不能推廣應(yīng)用。有機磷農(nóng)藥可 以被動物、植物和微生物所降解，但動物和植物代謝周期長, 而微生物降解法以其作用溫和，降解產(chǎn)物對環(huán)境污染小等優(yōu) 點成為降解有機磷的主要方法。2降解有機磷農(nóng)藥的微生物2. 1降解有機磷農(nóng)藥微生物菌株的獲取途徑降解有機磷農(nóng)藥的菌群主要包括細菌和真菌。目前，獲 取降解有機磷

5、農(nóng)藥菌株的途徑主要有3種。(1)直接從污染 源中得到能降解有機磷農(nóng)藥的菌群。如通過室內(nèi)培養(yǎng)，王華 等從長年施用樂果的土壤中篩選出以樂果作為唯一碳源的 菌株。(2)定向培育優(yōu)良菌種。通過直接向土壤中噴灑有機 磷農(nóng)藥而篩選出降解有機磷的菌株o walker等向土壤中添加蔡丙酸草胺從而誘發(fā)并產(chǎn)生該農(nóng)藥降解菌。(3)選擇不同誘 變方法及誘變劑獲得新的降解菌。劉玉煥等利用亞硝基弧(ntg)對曲霉屬甲胺磷降解菌進行誘變，從而得到對甲胺磷降解率明顯提高的誘變菌株。2.2微生物降解有機磷農(nóng)藥的機理微生物降解有機磷農(nóng)藥主要分成兩種類型，一種是微生 物將有機磷農(nóng)藥作為底物進行降解，其實質(zhì)是發(fā)生酶促反 應(yīng)。微生物降

6、解有機磷農(nóng)藥的酶促生化反應(yīng)類型主要有氧 化、還原、水解、合成等反應(yīng)。某些微生物本身并無降解有 機磷農(nóng)藥的能力，但在農(nóng)藥的誘導(dǎo)脅迫下，自身基因發(fā)生重 組或改變，誘導(dǎo)產(chǎn)生新的有機磷降解酶系。另一種類型是微生物代謝改變了微環(huán)境而間接促進農(nóng) 藥降解，其實質(zhì)是非酶促反應(yīng)。常見的作用主要有以下三種 方式。礦化作用：微生物將有機磷化合物為生長基質(zhì)，最終 將其完全代謝分解為nh3、c02和h20等無機物的過程。雖 然礦化作用的“一舉兩得”是理想的清除農(nóng)藥殘毒的方法， 但此類微生物種類稀少，還不能被廣泛應(yīng)用。共代謝作用： 微生物在分解其可利用的碳源時，也在一定程度上對不能利 用的有機磷化合物進行分解代謝。種間協(xié)

7、同代謝：多種微生 物在同一環(huán)境中協(xié)同代謝某類有機磷化合物。3存在的問題及展望目前，多數(shù)所獲得的農(nóng)藥降解微生物是從土壤等受污染 的環(huán)境介質(zhì)中用純培養(yǎng)方式在實驗室獲得的，不能在自然界 中長期有效地生存；有機磷化合物自身的組成很不穩(wěn)定， 不利于被降解菌代謝，甚至?xí)种破渖L。因此，為了大力 發(fā)展微生物降解有機磷農(nóng)藥技術(shù)，應(yīng)該全面發(fā)展微生物篩選 技術(shù)，建立高效降解有機磷農(nóng)藥的微生物基因庫；充分利用 基因工程，篩選出高效的降解酶基因；從遺傳學(xué)角度上對降 解有機磷農(nóng)藥的微生物菌群及降解酶進行更深入的研究，從 基因水平上闡明降解酶基因的表達調(diào)控機理，構(gòu)建出更高效 的工程菌；對降解有機磷的微生物的降解原理以及其代謝途 徑，代謝產(chǎn)物的類型等進行深入研究。參考文獻1 吳文君，劉惠霞對農(nóng)藥的幾點看法j.農(nóng)藥，1998, 37 (9)： 1-5.2 郭增平有機磷毒物中毒的機制j.