有机磷农药生物降解研究进展

有机磷农药是目前我国使用量最大的农药 ,对农业的发展有重要的作用 ,但同时造成了严重的环境污染 .利用微生物或微生物源酶制剂来降解农药是近年来的一个主要努力方向 .至今 ,已经陆续分离到许多有机磷降解菌 ,并对其相应的降解酶的生化性质进行了鉴定 ,相关的基因也被克隆、鉴定和改造 .另外 ,基因工程及生物技术方面的进展为开发微生物或酶制品奠定了基础 .本文综述了有机磷农药降解菌、降解酶以及有机磷农药生物降解技术等方面的研究现状 .表 1参 6 1     

纳米TiO2光催化降解有机磷农药的研究

通过实验,探讨了用纳米TiO2光催化处理有机磷农药模拟废水和实际应用的有机磷农药的可行性.实验表明,以测定不同时间PO43-的浓度来衡量有机磷的降解率,并以此来衡量有机磷农药及其中间产物降解的程度是合理的.光催化降解甲胺磷和水胺硫磷的结果,显示了有机磷农药的降解率与其结构有关.实际应用的有机磷农药也可用光催化降解.     

非离子表面活性剂强化白腐菌及其粗酶液对有机氯农药的降解

有机氯农药曾在世界范围内被广泛用于农业害虫的防治,为利用表面活性剂增效修复技术去除环境中的有机氯农药污染,研究了3种非离子表面活性剂(Tween 80、Tween 20和Triton X-100)对4种典型有机氯农药(4,4’-DDT、狄氏剂、艾氏剂和七氯)在水相中的增溶作用,对白腐菌Phlebia acanthocystis TMIC34875生长的影响以及对该菌株、胞外及胞内酶降解有机氯农药的强化效果.增溶试验结果表明,3种非离子表面活性剂可明显增加各有机氯农药的水溶解度,其增溶能力大小顺序为Tween 80>Tween 20>Triton X-100.Tween 80在低浓度(0.05、0.1和0.2 gL-1)下会促进白腐菌在PDB培养基中的生长,使其生物量增加;而高浓度(0.5和1.0 gL-1)的Tween 80则对菌株的生长产生一定的抑制作用.在0.05-0.5 g L-1浓度范围内,Tween 80可强化菌株对有机氯农药的降解效果,且降解率随着Tween 80浓度的增加而增加.降解强化效果在Tween 80浓度为0.5 gL-1时达到最佳,4,4’-DDT、狄氏剂、艾氏剂和七氯的降解率相比对照分别提高了6.70%、6.37%、10.94%和7.21%.Tween 80同样可促进胞内酶和胞外酶对4种有机氯农药的降解,尤其是对胞外酶降解的强化作用,在1.0 gL-1的Tween 80溶液中,有机氯农药的降解率提高了10%左右.可见,在农药污染环境的生物修复技术中,应用Tween 80等非离子表面活性剂来提高修复效率是可行的.     

海藻多糖稀土配合物对蔬菜有机磷农药残留的降解作用

以小白菜、甘蓝、芹菜为试验材料,采用大田试验研究了海藻多糖稀土配合物对蔬菜中有机磷农药残留的影响.试验结果表明,叶面喷施海藻多糖稀土配合物对小白菜、甘蓝、芹菜中毒死蜱、氧化乐果、敌敌畏等有机磷农药残留具有明显的降解作用;对甘蓝中毒死蜱和氧化乐果的降解效果优于小白菜,但对芹菜中毒死蜱的降解效果远不及甘蓝和小白菜,表现出一定的作物选择性.叶面喷施海藻多糖稀土配合物对敌敌畏等磷酸酯类有机磷农药的降解作用比毒死蜱、氧化乐果等硫代磷酸酯类有机磷农药的降解强烈,表现出一定的农药选择性;另外,喷水对叶片表面残存农药具有一定的冲洗作用,可减少叶面农药的残留量;叶面喷施海藻多糖稀土配合物对甘蓝和小白菜中有机磷农药的降解率远高于叶面喷水.以上结果表明海藻多糖稀土配合物确实具有降解有机磷农药残留的作用.在蔬菜生产中将海藻多糖稀土配合物作为农药残留降解制剂是可行的,有利于蔬菜安全生产和提高蔬菜产品的食用安全性。     

高铁酸钾对菠菜中3种有机磷农药残留降解的影响

菠菜(Spinaciao leracea L.)是我国出口的重要蔬菜品种之一,其农药残留是制约我国菠菜出口的重要"技术壁垒".在露地栽培条件下,研究了叶面喷施高铁酸钾水溶液对菠菜中有机磷农药的降解作用,并探讨了高铁酸钾对菠菜相关酶活、MDA含量及品质指标的影响.结果表明,叶面喷施不同浓度的高铁酸钾(200、400、600mg·L-1)可有效降低菠菜中敌敌畏、毒死蜱和乐果等有机磷农药的残留量.随着高铁酸钾喷施浓度的增大,菠菜中敌敌畏、毒死蜱和乐果残留量显著降低;试验浓度下以600mg·L-1高铁酸钾处理的降解效果最好,可使菠菜中敌敌畏、毒死蜱和乐果的降解率达到72.43%、87.15%和75.45%.叶面喷施高铁酸钾对菠菜过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)活性、MDA含量以及品质指标没有明显影响.试验表明高铁酸钾具有降解有机磷农药残留的作用,在菠菜生产中将高铁酸钾作为有机磷农药残留降解制剂是可行的.     

手性有机磷农药在土壤中对映体选择性降解特征

马拉硫磷和丙溴磷是2种常用的有机磷杀虫剂,均有一个手性中心存在2个对映体.采用室内避光培养的方法,在对映体水平上研究了马拉硫磷和丙溴磷在2种土壤中的降解情况.结果表明,2种农药在土壤中的降解均较快,马拉硫磷和丙溴磷的降解半衰期分别为:黄土中3.5 h和21.5 h,红土中4.3 h和29.4 h.进一步的手性测定表明2种农药的降解均存在一定的对映体差异,丙溴磷对映体的选择性明显高于马拉硫磷,在2种土壤中马拉硫磷的左旋对映体降解快于右旋对映体,丙溴磷的右旋体降解快于左旋体.研究有助于深入认识2种有机磷农药在环境中的归趋,并对其生态风险性进行更合理的评估.     

蜡状芽孢杆菌不同菌株降解有机磷农药的特性分析

筛选分离降解微生物解决有机磷农药残留给水体和土壤环境带来的污染问题是一项可行的生物修复技术。采用富集培养和定时取样分析有机磷农药残留的方法,分离驯化出三株能够降解有机磷农药的细菌,研究了其形态特征和生理生化特性并对其16SrDNA序列进行了分析,同时比较了三菌株对甲基对硫磷（Methyl－parathion）、毒死蜱（Chlorpyrifos）和_二唑磷（Triazophos）的降解特性。结果表明：通过富集培养得到10菌株具有降解甲基对硫磷和毒死蜱的能力,比较确定HY-1、HY-2和HY-4三菌株作为研究对象,经鉴定为蜡状芽孢杆菌（Bacilluscereus）的不同菌株,三菌株在Genbank上的登录号分别为：eu915687、eu915686和eu915688。在甲基对硫磷质量浓度为50mg·L-1时,三菌株72h的降解率分别为91．7％、87．7％与92．4％．降解率无显著性差异（P〉0．05）,当甲基对硫磷质量浓度增加到100mg·L-1时,三菌株对甲基对硫磷的降解率有所下降,其中HY-2对甲基对硫磷的降解率下降最大达23％,且和其他两菌株有显著性差异（P〈0．05o三菌株72h对100mg·L-1毒死蜱的降解率分别达到64．8％、53．7％和56．5％,在不同的毒死蜱初始质量浓度下,HY-1和HY-4两菌株对毒死蜱的降解率无显著性差异（P〉0．05）,HY-2与HY-1、HY-4两菌株有显著性差异（P〈0．05o三菌株对三唑磷的降解率均较低,其中HY-2对初始质量浓度为100mg·L-1三唑磷的降解率最高仅为20．7％,其余两菌株对三唑磷的降解率比HY-2低且无显著性差异（P〉0．05o可以得出本研究分离得到的蜡状芽孢杆菌不同菌株对有机磷农药的降解存在多态性。     

抗生素及其抗性基因在环境中的污染、降解和去除研究进展

随着抗生素及其抗菌产品的广泛应用,自然和人工环境中的抗生素残留带来的危害引起人们关注.本文基于最新文献,综述了国内外抗生素及其抗性基因的污染水平和来源、它们之间的关系和传播机理以及这类污染物的降解和去除技术.现有研究表明,抗生素及其抗性基因的污染已遍布水、土壤、大气等介质,而在以污水处理厂和固废填埋场为代表的人工环境中,其污染水平更高.抗生素残留诱导产生抗性基因,其在环境中传播扩散与水平基因转移(Horizontal Gene Transfer,HGT)和微生物群落结构组成有关.抗生素和抗性基因在环境中自然降解过程受基质类型、光照、温度和微生物种群等因素的影响,其中光照是影响其降解的重要因子;而在人工处理系统中,紫外消毒和生化降解对抗生素及其抗性基因有较好的去除效果,但并非全部有效.建议今后加强对特定环境中抗生素和抗生素抗性基因的扩散规律和高效降解去除等方面的机理和工艺研究,进而有效控制其环境含量,降低其污染水平.     

31P NMR与HPLC联用筛选高效有机磷降解细菌

从有机磷农药污染地区分离到14株具有高效甲胺磷降解活力的细菌,并用HPLC对其降解效率进行分析,发现一周内降解率最高达74％．采用^31 PNMR对其降解产物进行了同步监测,发现其降解产物不同,其中有三株可以把甲胺磷代谢成磷酸．这三株降解细菌可以从环境中有效的清除有机磷的污染．     

手性农药的环境行为研究进展

手性农药由于其对映体选择性,在环境中具有特殊的归宿.研究其环境行为有助于准确评价生态系统和人体健康的风险性.文章综述了手性农药的研究进展,指出高效液相和气质联用法是不同环境介质中手性农约的主要分离分析方法;利用手性农药的对映体分数可研究农约在土壤-大气,水体-大气间的迁移过程;一些手性农药在土壤、水体和动物体内中发生的选择性降解与累积与微生物或特异性的酶有直接关系,可利用此性质修复被污染的土壤;归纳了在手性农约污染环境风险研究中应注意的问题;加强手性农约在环境中的选择性降解动力学、对映体转化及毒理学机制研究,并最终深人到代谢机理、蛋白和基因水平上,阐述产生手性对映体选择性的根源将是未来研究的方向.     

乐果降解菌LGX1的筛选及其降解特性研究

通过富集培养,从连续施用农药乐果的土壤中分离得到一株具有较强降解有机磷农药乐果能力的细菌菌株LGX1,通过菌落形态观察及细菌的16SrDNA测序,对其进行了鉴定,同时初步研究了其降解性能。结果表明：该菌株为蜡状芽孢杆菌（Bacillus cereus）,在接种量为20%,乐果初始质量浓度为100mg·L-1,外加碳源葡萄糖质量分数为2%,温度为35℃,初始pH值为4时该菌株对乐果的降解能力最强;并且能在以辛硫磷、毒死蜱和三唑磷为唯一碳源的基础盐培养基中生长,且均比在以乐果为唯一碳源的基础盐培养基中生长的OD600值要高,初步推断菌株LGX1对有机磷农药的降解有一定的广谱性。     

化学农药污染土壤植物修复中的环境化学问题

报道了利用植草修复受DDT，BHC和Dicofol污染的研究，讨论了化学农药污染土壤植物修复中,农药在植物中富集与在土壤中降解以及结合残留等环境化学问题。研究表明，在植物修复的过程中，通过草对农药吸收的途径而去除土壤中污染物的作用所作的贡献很小，植草的作用可能是通过草的根部向土壤释放酶和某些分泌物，从而激发土壤中微生物的活性，并加速农药生物降解作用的结果。草在不同土壤中修复能力的差异，可能与不同土壤中所存土著微生物的差异以及其活性受酶和某些分泌物所激发差异的结果。选择能使根际区产生强烈的生物降解作用的草品种，是利用草作为化学农药污染土壤修复的关键。土壤与植株中农药结合残留的形成可能是土壤中污染物消除的又一个重要因素。     

阴/非离子表面活性剂强化微米Cu/Fe对水及土壤泥浆中有机氯农药的降解

选择氯丹、硫丹和灭蚁灵为目标污染物,以实际污染场地土壤为对象,研究了表面活性剂强化微米Cu/Fe双金属对水和土壤泥浆中有机氯农药的降解效果。结果表明,非离子表面活性剂Triton X-100(TX-100)强化效果优于阴离子的十二烷基磺酸钠(SDS)。TX-100强化微米Cu/Fe体系能实现水中有机氯农药的快速高效降解,最佳TX-100浓度为0.1 mmol·L-1。处理12 h后,γ-氯丹、硫丹和α-氯丹的降解率接近100%,灭蚁灵的降解率达到85.2%。对于土壤泥浆体系,偏酸性p H值对微米Cu/Fe的还原活性有重要作用。加入TX-100显著促进了微米Cu/Fe双金属对土壤中有机氯农药的还原降解(P0.05)。Cu负载量的提高增强了污染物的降解去除效果。当m(土)∶V(水)为1∶5、土中Fe投加量w为10%、Cu负载量为5.0%、TX-100浓度为5.0 mmol·L-1、p H值为4~5时,处理72 h后,γ-氯丹、硫丹、α-氯丹和灭蚁灵的降解率分别为83.5%、68.1%、86.8%和70.1%。TX-100强化微米Cu/Fe双金属还原降解是一种有效的有机氯农药污染土壤修复技术。     

发光菌的流动注射分析体系及其应用

本文以明亮发光杆菌作为污染物质毒性检测的指示生物，探讨了有机磷农药、酸、碱、分配等污染物对发光细菌的毒性作用；研究了ｐＨ值、温度对有机磷农药降解的影响；测定了该本系对水体中的部分重金属离子，无机离子、阴离子洗涤剂ＳＤＳ和大肠杆菌的检测灵敏度；并对采自于厦门市区的若干水样进行监测分析。     

甲胺磷农药降解菌HS-A32的分离鉴定及降解特性

从长期受有机磷农药污染的土壤中分离到一株降解菌HS-A32,能以甲胺磷作为唯一的碳源和氮源生长.HS-A32菌降解甲胺磷的最适温度为30℃,最适pH值为7.0,甲胺磷的最适降解浓度为1 000 mg/L,降解率达82%.聚酰胺薄层色谱(TLC)可检测到降解产物中有NH4 生成.HS-A32菌能以多种碳、氮源生长,外加可利用的碳源和氮源能促进甲胺磷的降解.通过16S rDNA扩增、测序,运用BLAST检索分析,构建系统进化树.结合生理生化鉴定,初步确定HS-A32为不动杆菌属(Acinetobacter).HS-A32菌还能降解甲基对硫磷等多种有机磷农药.图6表1参14     

南运河生态修复水体有机污染物的污染特征

通过向水体投加高效微生物净水剂和生物复合酶生态修复南运河受污染水体.为研究南运河生态修复水体中持久性有机氯农药(Organochlorine pesticides,OCPs)、多环芳烃(Polycyclic aromatic hydrocarbons,PAHs)和有机磷农药(Organophosphorus pesticide,OPPs)污染特征,监测了南运河及生态修复试验河道水体中15种OCPs、17种PAHs和18种OPPs的含量.结果表明,南运河水体及试验河道表层水体中共检测出3种六六六类(Hexachlorocyclohexanes,HCHs)污染物,分别是α-六氯环己烷(α-HCH)、β-六氯环己烷(β-HCH)和林丹(γ-HCH),OCPs总量变化范围是1.11—1.78 ng·L~(-1);共检测出萘(Naphthalene,Nap)、苊(Acenaphthene,Ac P)、苊烯(Acenaphthylene,Ac Py)等11种PAHs,PAHs总量变化范围是52.76—60.28 ng·L~(-1);共检测出3种OPPs,分别是甲胺磷(Methamidophos,MTP)、敌敌畏(Dichlorvos,DDVP)、和甲基异柳磷(Isofenphos-methyl,IPM),OPPs总量变化范围是6.51—17.50 ng·L~(-1).微生物净水剂和生物复合酶的投加基本上不能降解水体中的OCPs和PAHs,而对水体中OPPs的降解有一定作用,降解率在19.6%—62.8%之间,平均降解率为35.2%.高效微生物净水剂和生物复合酶降解河道水体中持久性OCPs、PAHs和OPPs的机理有待进一步研究,该技术对河流、湖泊有机污染物生态修复实际应用具有一定的借鉴作用.     

有机磷农药废水湿式空气氧化预处理的研究

以ｏ，ｏ－二甲氧基硫代磷酰氯生产废水为代表，在２Ｌ不锈钢高压釜中研究了有机磷农药废水湿式空气氧化预处理工艺，得到了实现有机磷、有机硫去除８０－９０％，ＣＯＤ去除６０％的工艺条件及其优化组合，工艺条件相当缓和，废水处理后，其可生化降解性显著提高，ＢＯＤ５／ＣＯＤ由０．２增至０．４－０．５。工艺条件用于处理其它几中有机磷废水取得同样好的效果。     

水化电子e_(aq)~-对乙酰甲胺磷的作用

利用60Co-γ辐射降解有机磷农药乙酰甲胺磷的稀水溶液,以乙酰胆碱酯酶抑制率为指标,研究了不同吸收剂量下水化电子对乙酰甲胺磷稀水溶液辐照前后的毒性变化;并采用高效液相色谱、离子色谱、气-质联用等检测手段对降解产物进行了分析.结合溶液毒性变化和降解率、生成的无机离子浓度、降解产物结构分析等,初步推导了60Co-γ辐射降解过程中水化电子对乙酰甲胺磷的作用机理.     

ICP-AES直接测定污水中的总磷

磷的污染主要来源于农药、化肥、洗涤剂和活性炭等行业的废水,大量磷的存在加速了水体富营养化、一部分还未降解的有机磷在生物降解的过程中消耗了水中的DO,使水质恶化.     

难降解有机物污染底质原位修复技术研究进展

随着水环境外污染源得到有效控制,底质污染逐渐成为人们关注的焦点.底质中的污染物尤其是难降解有机物可通过生物富集和生物放大等过程,进一步影响陆生生物和人类的健康.因此,对底质中难降解有机物的修复是目前所迫切需要解决的环境问题之一.基于异位修复成本较高易造成二次污染等缺点,文章针对难降解有机物污染底质,探讨了原位修复技术的研究进展,自然修复成本较低,对生态环境不产生干扰,但不适用于高浓度污染底质;植物修复操作简单,能有效防止污染底质再悬浮,但对高浓度难降解有机物耐受性较低;微生物修复适用范围广,修复效果较为显著,但菌体易流失,对环境的适应性较差.于是,固定化修复技术应运而生,固定化技术能解决传统的微生物修复存在的很多问题,但固定化载体的重复可利用性和再生性问题仍有待解决.文章最后对今后难降解有机物污染底质的研究方向进行了展望,由于污染底质多为复合污染,各取所长的联合修复技术将成为未来的研究热点.