土壤中阿特拉津环境行为及降解转化研究

针对土壤中阿特拉津环境行为及降解转化问题,介绍了除草剂阿特拉津,主要包括阿特拉津的基本理化性质和目前阿特拉津的使用状况,环境问题,已成为阻碍经济社会发展的因素.水、大气和土壤都已成为经济发展的绊脚石,人们源源不断地将工业及生活垃圾,废气排放到环境当中,带来了严重影响.全球环境日益被破坏,为了全球粮食的供应,农药的使用也为土壤带来了严重的环境问题.探讨了阿特拉津的环境行为及降解转化,包括阿特拉津的环境行为和阿特拉津的降解转化.     

一株类节杆菌协同还原六价铬和降解阿特拉津的研究

六价铬(Cr(Ⅵ))和阿特拉津复合污染在环境中普遍存在,给生态安全和人类健康带来严重危害.为了实现对Cr(Ⅵ)和阿特拉津复合污染的协同修复,本研究在复合污染场地筛选出一株同时具有阿特拉津降解能力和Cr(Ⅵ)还原能力的类节杆菌Paenarthrobacter sp. AT.在单一污染条件下,菌株AT可以在24 h内将初始浓度为400 mg·L^-1的阿特拉津完全降解,将初始浓度为10 mg·L^-1的Cr(VI)完全还原;同时,菌株还具有很强的阿特拉津和Cr(Ⅵ)耐受性.菌株AT被鉴定含有trz N、atz B和atz C阿特拉津降解功能基因,将阿特拉津降解为无毒终产物氰尿酸,同时生成乙胺和异丙胺两种代谢副产物,其中,乙胺在溶液中持续积累,而异丙胺则短暂积累再被降解.在复合污染条件下,菌株AT对初始浓度为200 mg·L^-1阿特拉津的降解率为100%,对初始浓度为10 mg·L^-1的Cr(Ⅵ)的还原率为44%.本研究证实了微生物可以利用有机污染物作为氮源实现对重金属的转化,为开发绿色低碳微生物修复技术提供...     

阿特拉津生态毒性与生物降解的研究

阿特拉津在世界范围内已经使用了40多年,目前仍然是应用广泛的化学除草剂之一.在许多国家及地区的地表水、地下水和土壤中都检测出了阿特拉津及其降解产生的中间产物.阿特拉津在土壤和水体中的持留期较长并具有生物蓄积性,不但对粮食和食品安全构成了潜在威胁,而且会扰乱和破坏生物活性,对生态环境的影响具有全球性.因此,深入研究阿特拉津的生态风险问题及其污染水体和土壤的生物修复,已成为目前研究的热点.从阿特拉津生态毒性、阿特拉津降解微生物及降解途径方面,对降解阿特拉津的酶学、遗传学和生物工程研究概况作简要介绍,为更好的利用生物技术修复阿特拉津的污染提供理论依据.     

饮用水砂滤池中微生物对微量污染物的降解潜力与途径

砂滤池已广泛应用于饮用水处理中,已有研究证明砂滤池能有效降解部分微量污染物,但对其降解途径和降解微生物缺乏深入探讨.据此,本研究首先采集2个实际饮用水厂滤池中的石英砂和锰砂滤料,通过宏基因组分析了滤料对阿替洛尔、阿特拉津、磺胺嘧啶和卡马西平的降解基因和相关降解微生物.结果表明,锰砂滤池生丝微菌科和石英砂滤池中的假单胞菌属具有将阿特拉津转化为羟基阿特拉津的潜力;砂滤池含多种分泌阿替洛尔酰胺水解酶的微生物,具有将阿替洛尔转换为阿替洛尔酸的能力;在滤池中广泛存在单、双加氧酶和细胞色素P450,能将阿特拉津、磺胺嘧啶和卡马西平氧化.进一步通过培养实验验证了滤料对这4种微量污染物的降解途径.本研究最后对其它9个实际水厂砂滤池滤料的宏基因组分析发现所有砂滤池都含有丰富的酰胺水解酶、加氧酶和细胞色素P450,说明饮用水砂滤池都具有降解多种微量污染物的潜力.     

亚铁活化次氯酸钠降解土壤中阿特拉津

通过考察NaClO添加量、n（Fe2+）:n（NaClO）、反应时间、土壤pH、腐植酸与无机阴离子对阿特拉津降解效率的影响,对比Fe2+/NaClO氧化处理后土壤微生物群落的变化情况,探究了FeSO₄活化NaClO对土壤中阿特拉津的降解性能。结果表明:当NaClO添加量为10 mmol,n（Fe2+）:n（NaClO）为1:1时,阿特拉津降解效率最佳,为82%;其降解符合一级反应动力学模型;Fe2+/NaClO体系比单独的NaClO可产生更多的·OH参与阿特拉津降解;降解过程受土壤pH（3~9）影响较小;腐植酸和无机阴离子（Cl-、HCO₃-）对阿特拉津降解有消极影响。经过Fe2+/NaClO处理后土壤微生物门类丰度发生明显变化,如Proteobacteria门丰度由25.46%变化为72.73%。     

土壤和水样中阿特拉津的微生物降解研究

利用实验室已经筛选到的阿特拉津降解菌株Arthrobacter sp.FM326为研究材料,研究了该降解菌在不同含水率(5%、15%、25%)的土壤和不同的水样中(农药厂排污水水样、晋宁蔬菜地沟渠水样、盘龙江水样)对阿特拉津的降解。实验结果表明,培养3d后,菌株FM326显著促进了污染土壤中阿特拉津的降解(降解效率可达95%)。土壤含水率较低时,土壤中阿特拉津的降解作用主要靠微生物的作用。随着土壤含水率的增加,土壤中阿特拉津的物理化学降解作用增强,但仍以生物降解作用为主。培养5d后,与对照相比,菌株FM326在3种水样中对阿特拉津均有显著的降解作用,其降解效率由大到小的顺序为:农药厂排污水水样(98%)晋宁蔬菜地沟渠水样(91%)盘龙江水样(86%)。     

抗坏血酸还原降解土壤中的阿特拉津

研究了抗坏血酸还原降解土壤中阿特拉津的效率、影响因素和途径。结果表明:抗坏血酸能有效降解土壤中阿特拉津。当抗坏血酸浓度为20 mmol/L,初始pH为7. 0,温度为20℃时,土壤中阿特拉津降解率达到85. 5%,降解速率为0. 117 d-1。氧气会增加抗坏血酸的消耗量,从而抑制土壤中阿特拉津的降解。在20～50℃内增加反应温度能促进土壤中阿特拉津的降解,抗坏血酸降解土壤中阿特拉津的表观活化能为22. 6 k J/mol。抗坏血酸在碱性条件下降解阿特拉津的效率显著高于中性和酸性。抗坏血酸降解阿特拉津的途径主要包括脱氯、脱烷基和羟基化反应。     

降解-示踪质粒的构建及性能评价研究

在生物强化中采用报告基因技术对降解质粒进行标记,可实现对基因工程菌和降解基因的原位监测。通过基因克隆技术,将绿色荧光蛋白基因(gfp)和阿特拉津脱氯水解酶基因(atzA)重组,构建降解-示踪功能质粒,实现对阿特拉津降解质粒的示踪标记,并对转化获得的基因工程菌绿色荧光蛋白表达及阿特拉津降解能力进行评价。结果表明将gfp和atzA基因克隆至质粒载体pUC18所获得的重组质粒,经检测含有atzA基因,具有氨苄青霉素抗性,并可表达绿色荧光蛋白。携带重组质粒的基因工程菌具有阿特拉津降解活性;且在活性污泥中产生绿色荧光现象,可通过原位观察进行监测。     

阿特拉津污染水体净化技术与降解机理

阿特拉津污染水体对动物、植物和人类的影响具有全球性。阐述了受阿特拉津污染水体的几种净化技术及其近期研究进展,包括物理吸附、光解、高级氧化技术以及多种技术的协同与联用。并根据上述净化技术对阿特拉津降解中间产物的鉴定结果,分析并总结了阿特拉津的多种降解途径与降解机理。最后指出现今阿特拉津污染水体净化技术的不足之处及其未来发展方向。     

阿特拉津降解菌SD41的分离鉴定及土壤修复

从山东省多年施用阿特拉津的农田土壤中分离到一株阿特拉津降解菌SD41,通过形态学、生理生化特征及16S rRNA序列分析初步鉴定为节杆菌属(Arthrobacter sp.)。该菌能以阿特拉津为唯一氮源生长,48 h内对1 000 mg/L的阿特拉津(pH 7.0)降解率为94.95%,在16~42℃、pH 7~10、0%~3%盐浓度条件下,对阿特拉津都有较高的降解率,外源性氮源对其降解无影响。该菌含有trzN和atzBC 3个阿特拉津降解基因。敏感作物盆栽试验证明,该菌株处理7 d能明显恢复小麦的各项生物量指标,具有很好的土壤修复能力,可为阿特拉津的生物修复提供良好的菌种资源。     

饮用水中内分泌干扰物阿特拉津UV光氧化研究

采用单独紫外光氧化工艺去除饮用水中低浓度阿特拉津,研究了不同影响因素对阿特拉津降解效果的影响,并分析了阿特拉津的降解机理.结果表明:单独紫外光氧化对阿特拉津有很好的去除效果,在光强为205μW/cm²条件下,光解120min后,阿特拉津去除率为92.38%.阿特拉津的光解过程符合一级反应动力学模型.通过提高紫外照射光强,可以在短时间内提高阿特拉津的去除率.阿特拉津的初始浓度对光解反应基本没有影响.自来水中的有机物及多种离子的存在会降低阿特拉津的光解速率.紫外光氧化阿特拉津主要降解途径是脱氯反应,反应速率很快.羟基化产物(OHA)是主要的中间产物.OHA在紫外光作用下可以继续发生脱烷基反应,生成OHDIA和OHDEA,反应速率非常缓慢.反应液中pH值的变化与中间产物的形成过程有很好的相关性.     

武汉市饮用水中阿特拉津及降解产物浓度特征

为了解武汉市政水厂水源水和出厂水中阿特拉津及降解产物的浓度水平和去除率,该文采用超高效液相色谱-串联质谱法,对10家市政水厂在丰水期和枯水期采集的水源水和出厂水中的阿特拉津及降解产物进行检测,检测物质分别为阿特拉津(ATZ)、异丙基阿特拉津（DIA）、二丁基阿特拉津(DEA)、二氨基氯代阿特拉津（DACT）和羟基阿特拉津(OH-ATZ)。研究结果显示,水源水中ATZ的浓度中位数是37.2 ng/L,降解产物浓度依次为DEA(5.88 ng/L)、OH-ATZ(5.07 ng/L)、DIA(3.12 ng/L)和DACT(1.26 ng/L),阿特拉津及降解产物在汉江水中的含量是长江水的3～5倍。水源水和出厂水中DIA和DEA在丰水期7月浓度较高,而DACT在枯水期5月浓度较高。经过常规水处理工艺流程后,ATZ几乎未被去除,DIA和DACT出现去除率负增长,建议在常规水处理工艺中增加颗粒活性炭和臭氧等工艺,以降低饮用水中阿特拉津及降解产物的浓度。     

生物炭促进Shewanella sp.JN01厌氧降解水体系中阿特拉津的效能与机制

阿特拉津是一种三嗪类除草剂,具有内分泌干扰效应,其在厌氧环境中的半衰期较好氧环境更长,会对生态环境和人体健康构成威胁.为此,本研究筛选出厌氧条件下普遍存在的硫酸盐还原菌菌株希瓦氏菌（Shewanella sp. JN01）,在明确该菌株的最适生长条件和阿特拉津浓度的基础上,开展了不同温度（250、400和600℃）所制备的生物炭对Shewanella sp. JN01厌氧降解水体系中阿特拉津影响的研究.结果显示,生物炭、Shewanella sp. JN01及两者联合对阿特拉津的最大去除率分别为41.64%、70.52%和88.25%.当菌株/生物炭为2∶1（体积比）时,由玉米芯为原材料在250℃下制备的生物炭因具有较多的脂肪碳而更有效地促进了菌株的生长.通过qPCR检测Shewanella sp. JN01中的阿特拉津降解基因发现其含有atz A基因,但生物炭对atz A基因的表达水平无显著影响.因此,生物炭主要通过促进Shewanella sp. JN01的生长而实现对阿特拉津的有效降解.本研究结果可为利用微生物强化去除厌氧体系中的阿特拉津提供理论依据和数据支撑.     

阿特拉津和溴氰菊酯降解规律及其分析方法

研究了阿特拉津（ａｔｒａｚｉｎｅ）和溴氰菊酯（ｄｅｌｔａｍｅｔｈｒｉｎ０两类农药在环境介质中的降解行为，详细比较了两者降解性能之间存在的差异，并明确指出它们的降解产物都具有一定的毒性和更强的极性，通过对阿特拉津及其降解产物的研究实例，说明了在研究环境介质中残余微量农药的检测方法时，建立以农药家族及其降解产物为整体的系统分析方法是必要的。     

水中腐殖酸对阿特拉津光敏降解的影响机理分析

腐殖酸是天然水体中重要的光敏剂,能够促进持久性有机物的自然光敏降解。常用除草剂阿特拉津在农田使用后会随地表径流进入水体成为难降解有机污染物。探讨了在可见光照射下,水中腐殖酸光敏降解阿特拉津的反应动力学和降解机理。通过自由基探针实验和氮饱和淬灭氧实验,分别对可见光反应体系中受光能激发产生的活性物种~1O_2、·OH和~3HA~*进行了定量分析。结果表明:水中腐殖酸光敏降解阿特拉津的过程符合一级反应动力学,其速率常数为0.4454 h~(-1);作用于阿特拉津的·OH、~1O_2浓度分别为2.46×10~(-16),5.70×10~(-14) mol/L,~3HA~*对其光降解也具有一定的促进作用,且活性物种对阿特拉津的降解作用为·OH>~1O_2>~3HA~*。·OH氧化作用主要发生于阿特拉津的脱烷基化反应,~3HA~*则更容易与乙基反应。     

淋土式介质阻挡放电等离子体修复阿特拉津污染土壤

介绍了淋土式介质阻挡放电等离子体修复阿特拉津污染土壤的方法,探究了土壤特性及等离子体发生参数对阿特拉津降解效果的影响并对中间产物进行检测与分析。结果表明:增加电压和频率有利于提高阿特拉津降解率,降低能量效率;增加初始浓度会导致降解率下降,能量效率上升;而增加土壤粒径或降低pH则导致降解率和能量效率下降;含水率增加使得降解率和能量效率先增后减。在峰-峰值36 kV,电源频率为200 Hz, pH=7.03条件下,60~80目的10 mg/kg阿特拉津污染干土经过50 s放电后阿特拉津降解率为70.95%,能量效率为0.014 mg/kJ。利用液相色谱质谱联用对中间产物进行测定,发现产物主要为脱烷基、脱氯和酮或醛等类阿特拉津产物,未检测到低聚物的生成。由于低温等离子体在土壤颗粒周围产生,使得臭氧和·OH等短寿命活性物种共同参与污染物降解过程,使得反应器降解效果得到增强。     

腐殖酸和β-环糊精对阿特拉津光降解的影响

在环境中广泛存在的三嗪类除草剂阿特拉津是目前应用最为广泛的除草剂之一,在环境中具有高持久性,对人体有致癌毒性和内分泌干扰影响。为考察溶解性腐殖酸和β-环糊精对阿特拉津光降解的影响,试验了β-环糊精、腐殖酸与阿特拉津的相互作用及腐殖酸对β-环糊精/阿特拉津光降解的影响。结果表明,阿特拉津光降解符合一级反应动力学,将阿特拉津与β-环糊精以2∶1和1∶2的摩尔比混合后,β-环糊精对阿特拉津的光降解有促进作用。加入不同浓度的腐殖酸,对阿特拉津的光降解存在抑制作用,腐殖酸浓度越大,对阿特拉津光降解的抑制作用就越明显。当阿特拉津与β-环糊精以2∶1摩尔比混合后,加入不同浓度的腐殖酸,对阿特拉津的光降解存在促进作用,降解率随腐殖酸浓度的增加而增加。     

UVA/Fe3O4活化过硫酸盐降解阿特拉津

为了解SO₄-·（硫酸根自由基）对阿特拉津的降解能力,以Fe₃O₄为K₂S₂O₈活化试剂,以阿特拉津为研究目标污染物,运用UVA/Fe₃O₄/K₂S₂O₈体系系统探讨阿特拉津在不同环境因素下的降解过程,并对催化剂的稳定性和重复利用进行了考察.结果表明:UVA/Fe₃O₄可以有效活化K₂S₂O₈来降解阿特拉津,最佳c（K₂S₂O₈）为1 mmol/L,反应6 h阿特拉津降解率可达到90%.淬灭试验表明,SO₄-·是该体系中的主要活性物种,贡献率约为96%;HO·的作用比较弱.初始pH为3时,阿特拉津6 h的降解率为98%,总铁的溶出量达到0.9 mg/L;而初始pH为7时,体系对阿特拉津的降解率达到85%,基本没有总铁的溶出,表现出了一定的稳定性.在腐殖酸存在的条件下,UVA/Fe₃O₄/K₂S₂O₈体系对阿特拉津的降解效果优于UVA/Fe₃O₄/H₂O₂体系.对Fe₃O₄催化剂进行3次循环测试,阿特拉津的降解率分别为90%、89%和86%.研究显示,UVA/Fe₃O₄能用于活化K₂S₂O₈的高级氧化体系中,可有效降解除草剂阿特拉津.      

锌粉降解地下水中的农药阿特拉津

研究了Zn⁰催化还原模拟地下水中阿特拉津.结果表明,Zn⁰比Fe⁰具有更高的反应活性,反应5d对阿特拉津的降解率为100%,在Zn⁰还原脱氯的过程中,溶液的pH值逐渐增加,反应过程中通过添加磷酸缓冲溶液调节pH值,24h降解率达到100%.阿特拉津降解产物的GC/MS鉴定表明,阿特拉津还原脱氯的产物为2-乙胺基-4-乙丙胺基-1,3,5-三嗪(DCA).     

不同实验条件下阿特拉津的生物降解研究

采用了从农药厂阿特拉津生产车间排污口污泥中分离出的菌种AT菌,进行了不同的pH值(pH=5.0～10.0)、不同的温度4～20℃条件下污染质阿特拉津的降解实验。结果表明,AT菌在pH值为5.0～10.0时对农药污染质阿特拉津均具有降解能力,且适宜的pH值范围为6.5～8.0;在4～20℃的实验温度范围内,AT菌能够降解代谢污染质,并随温度的升高,降解能力增强。20℃时降解率为38.84%。模拟治理中,设计了细菌的投放方式以模拟野外条件下的菌种投加条件,难于生物降解的污染质阿特拉津的一次投菌降解率达到31.08%。