过一硫酸盐降解毒死蜱

本研究采用过一硫酸盐降解有机磷农药毒死蜱,系统地考察了降解过程的动力学、降解产物、降解机制及其生态毒性风险.结果表明,过一硫酸盐能有效降解水溶液中的毒死蜱.过一硫酸盐降解毒死蜱的体系中起作用的不是SO₄^·-和·OH等活性自由基,而是过一硫酸盐本身.提高过一硫酸盐投加量会促进毒死蜱的降解;碱性条件有利于其去除过程;离子强度的升高会抑制毒死蜱的降解;腐殖酸的存在也会抑制毒死蜱的降解,但其仅在高腐殖酸浓度时呈现明显的抑制作用.产物鉴定表明,过一硫酸盐直接降解毒死蜱主要有去乙基化、PS的氧化和C—O的断裂3条途径.经ECOSAR生态毒性模型预测发现毒死蜱的降解产物对鱼、水蚤和绿藻的生物毒性均低于毒死蜱母体.研究表明,过一硫酸盐可以作为水处理中降解毒死蜱的有效手段,为去除水体中毒死蜱的实际应用提供了可行性依据.     

有机农药滴滴涕和毒死蜱生物降解机制的分子模拟研究

为探索有机农药滴滴涕和毒死蜱相应降解酶的微观降解机制,用分子对接方法模拟了滴滴涕(DDT)与漆酶(laccase)、毒死蜱(chlorpyrifos)与有机磷水解酶(organophosphorus hydrolase)的相互作用,得到它们复合物结构的理论模型,根据打分函数最低原则筛选出的最佳构象打分函数分别为-103.134和-111.626,二次打分函数分别为-72.858和-80.261.并应用LPC/CSU server研究这些最佳构象的相互作用情况,结果表明,滴滴涕与漆酶之间以疏水作用数量最多,毒死蜱与有机磷水解酶以氢键和疏水作用数量最多.漆酶的Tyr224和有机磷水解酶的Arg254在催化过程中起到了重要作用.     

磁性纳米Fe_3O_4对毒死蜱的增效和催化降解研究

应用溶剂热法制备了磁性纳米Fe3O4(NMFO),并用聚乙二醇-6000对其进行改性,使纳米Fe3O4表面由亲水性转变为亲脂性,从而实现与亲脂性毒死蜱的复合。纳米Fe3O4的加入使毒死蜱的生物活性明显提高。室内毒力试验结果表明:含0.2%纳米Fe3O4的Fe3O4/毒死蜱制剂的毒力在室内和紫外光照下分别是同浓度纯毒死蜱的3.84倍和4.17倍;其降解率也显著提高,纳米Fe3O4/毒死蜱制剂在太阳光照下放置10 d,其降解率可达93.2%,相同条件下纯毒死蜱的降解率是10.14%,而将添加或未添加纳米Fe3O4的毒死蜱于暗处放置相同的时间,其降解率分别为1.21%和0.23%。     

锰过氧化物酶(MnP)对农药毒死蜱降解的初步研究

以广泛使用的有机磷杀虫剂毒死蜱为研究对象,利用白腐菌P.sordida YK-624菌株所产锰过氧化物酶(MnP)对其进行生物降解的初步研究。首先比较确定了MnP降解毒死蜱所需要的降解体系,即对于毒死蜱的降解,需要在有机酸(丙二酸)存在的缓冲体系中进行,此体系不需要表面活性剂Tween 80,但必须含有Mn2+和葡萄糖氧化酶氧化葡萄糖产生的H2O2。随后对主要影响因素的试验结果表明,MnP降解毒死蜱较好的条件是在pH 4.5的丙二酸缓冲体系中含7.5 mmol/L MnSO4、2.5 mmol/L葡萄糖以及40 U葡萄糖氧化酶,温度30℃。此时,400 U/L的MnP可将30 mg/L的毒死蜱经3 d时间降解77.51%。同时,利用GC-MS对毒死蜱酶降解后的产物进行了初步分析,得到1种可能的酶解产物O,O,O’,O’-四乙基二硫代焦磷酸酯,不同于水解和细菌降解途径,值得进行进一步研究。     

真菌WZ-Ⅰ对有机磷杀虫剂毒死蜱的酶促降解

从高效降解真菌镰孢霉属WZ-Ⅰ(Fusarium LK.ex Fx)中提取了降解酶,研究了该降解酶的分离条件及对毒死蜱的降解特性,研究表明,其胞内酶对毒死蜱的降解率高达60.8%,细胞碎片对毒死蜱的降解率为48%,但由(NH₄)₂SO₄沉淀提取的胞外酶液对毒死蜱的降解率仅为11.3%,经8次非诱导条件下培养提取粗酶液,酶活力损失较少,判断WZ-Ⅰ菌株的毒死蜱降解酶为胞内酶且属于组成酶.以牛血清白蛋白为标准蛋白测得粗提酶中可溶性蛋白的含量为3.36mg·mL^-1;该酶对毒死蜱的酶促降解最适pH为6.8,在pH 6.0～9.0之间都有较高的活性;最适温度为40℃,在实验温度范围(20～50℃)内该降解酶均具有较好的降解活性,但在55℃时,酶活迅速降低,降低到最高酶活力的41%.测得粗提酶中其米氏常数K_m为1.049 26mmol·L^-1,v_max为0.253 5μmol·(mg·min)^-1.研究结果表明该酶具有较好的热稳定性和pH稳定性,对热和pH均具有较好的耐受力,高效降解真菌WZ-Ⅰ所产生的胞内酶对毒死蜱具有较好的降解效果.     

两株毒死蜱降解细菌的分离鉴定及其降解特性

采用富集培养的方法,从农药生产企业的废水处理系统中分离驯化出两株能够降解毒死蜱的菌株HY-2与HY-4,在形态特征和生理生化分析的基础上,又对其16S rDNA序列进行了分析,并研究了其对毒死蜱和其它有机磷农药的降解特性.结果表明,2个菌株均属蜡状芽孢杆菌(Bacillus cerens),HY-4对毒死蜱的降解能力大于HY-2.2个菌株降解毒死蜱的适宜条件为:外加葡萄糖浓度3g·L-1,培养温度35℃,初始pH值8.0,毒死蜱初始浓度80mg·L-1,接种量20%(体积比,菌体密度:稀释到所配菌悬母液(OD600=2)的0.5倍).酵母膏含量对降解的影响表明,当添加3g·L-1的葡萄糖时,最适的酵母膏含量为1g·L-1,而不添加葡萄糖时,最适的酵母膏含量为5g·L-1.2个菌株对甲基对硫磷的降解研究发现,HY-2和HY-4对初始浓度为100mg·L-1的甲基对硫磷60h的降解率分别达64.7%和88.7%;然而,2个菌株对初始浓度为100mg·L-1的三唑磷60h的降解率仅为13.3%-14.2%,降解率较低.     

嗜铁细菌CAS17的分离鉴定及其对毒死蜱的降解特性研究

采用改良定向培育法,从获得的几株嗜铁细菌菌株中经过驯化筛选,获得1株对毒死蜱有较高降解作用的细菌CAS17.结合其生理生化特性及16S rRNA序列分析,将其鉴定为耐盐短杆菌(Brevibacterium halotolerans).生长特性和毒死蜱降解试验结果表明,该菌株对毒死蜱有较高的耐受性,在毒死蜱浓度达到800 mg·L-1时仍可生长.最适毒死蜱降解浓度为≤100 mg·L-1,降解率可达67%左右,浓度继续升高时降解效果明显降低;最适降解温度为30℃,对高温敏感;对pH值有着较强的适应范围,pH值在5~9之间的降解率波动不大;最适降解时间为48 h,振荡速率为150 r·min-1,接种量为4%;适合其降解的最佳外加碳源为葡萄糖,最佳氮源为酵母粉,最佳无机盐为CaCl2.     

超临界水氧化降解有机物的定量构效关系研究

研究了邻苯二甲酸氢钾、辛基酚、硝基苯等20种有机物在超临界水氧化中的降解效果,探究了温度(325~525℃)和停留时间(30~360s)对超临界水氧化降解有机物的影响,并分析了20种有机物降解速率常数与量子化学参数之间的关系.结果表明,超临界水氧化法能够有效降解有机物,TOC去除率最高可达99%以上.随着反应温度的升高、停留时间的延长,TOC的去除率也随之提高,并且降解规律符合一级动力学.采用密度泛函理论,通过计算得到目标物的量子化学参数,再结合有机物降解的动力学常数进行相关性分析,结果发现,q(H+)、f(-)_(min)和f(0)_(min)与目标物降解率显著相关.     

毒死蜱降解菌的分离鉴定与降解效能测定

取毒死蜱废水处理系统出口处的污泥进行驯化培养,分离出能降解毒死蜱的3株高效降解菌株B、D1和D3,对降解效果最好的D3菌株经中科院微生物研究所鉴定为玫瑰红红球菌(Rhodococcus rhodochrous);3株菌株的生长情况及对毒死蜱的降解动力学研究表明,B菌株在第3天繁殖增量达到最大,D1、D3菌株在第4天繁殖增量达到最大,B、D1和D3菌株的最适宜生长温度都是在30℃;采用10 mg·L-1毒死蜱作为唯一碳源时,B、D1和D3菌株对毒死蜱的降解速率分别为0.0543、0.0479和0.0620 h-1;对于浓度为10 mg·L-1的毒死蜱,D3菌投入的初始菌量OD223为0.4是最适宜的;D3菌对不同初始浓度的毒死蜱降解表明,初始浓度增大,降解速率降低,半衰期延长.     

毒死蜱在小麦植株及土壤环境中的残留特性

通过盆栽试验,利用固相萃取和气相色谱氮磷检测器分析方法研究了有机磷农药毒死蜱在小麦植株及其生长土壤中的残留特性. 结果表明:毒死蜱在小麦植株中的降解较快,施药21 d降解率均已超过99%,其中分蘖期比拔节期降解更快,施药14 d降解率已达99.56%,降解规律用指数方程拟合得不够好;毒死蜱在盐碱土中的降解比在通常的生长土壤中快得多,平均半衰期为11.04 d,其中在拔节期比在分蘖期土壤中降解快,降解规律符合指数方程. 毒死蜱在低浓度下降解的半衰期相对更长.      

基于旱地土壤环境风险的农药毒死蜱的施用限值研究

通过开展田间试验,研究毒死蜱在玉米、小麦和大豆3种作物田土壤中的降解及环境风险,基于毒死蜱及其降解产物TCP的残留特征和环境风险,计算毒死蜱施用限值.研究表明玉米田土壤中的毒死蜱残留量大于大豆田和小麦田;毒死蜱在农田土壤中的降解速率随着施用浓度的增加而提高.小麦、大豆、玉米3种作物种植土壤中毒死蜱及TCP的短期和长期生态风险均有差异.玉米、大豆和小麦3种作物农田中,当超过推荐剂量施用毒死蜱,毒死蜱及TCP均具有较高短期风险和长期生态风险,相对于毒死蜱,TCP对土壤的生态风险更高.基于旱地土壤的毒死蜱及TCP的环境风险,通过模型计算农药毒死蜱在大豆田中的施用限值为0.4412 kg·hm^-2,在小麦田中的施用限值为0.5034 kg·hm^-2,在玉米田中的施用限值为0.5487 kg·hm^-2.     

毒死蜱降解细菌XZ-3的分离及降解特性研究

从某农药厂排污口的污泥中采样,经驯化富集后筛选到1株能高效降解毒死蜱的细菌XZ-3,经过对其形态、生理生化特征及16S rDNA的分析,鉴定该菌株为节杆菌属（Arthrobactersp.）.测定了不同碳源、pH、温度及毒死蜱浓度对细菌降解能力和生长量的影响,以培养液在波长400 nm下的光密度值表示细菌生长量,液体介质中毒死蜱的提取采用漩涡振荡提取法,提取溶剂为石油醚,毒死蜱的测定采用紫外分光光度法.结果表明,该菌株24 h内对100 mg·L^-1毒死蜱的降解率高达86.8%;在外加碳源浓度为0.3%时降解率最大;细菌的生长量随着外加碳源浓度的升高而增加;pH在偏酸和偏碱性的条件下降解率较大,pH 9.0时达到最大,细菌的生长量在pH 8.0～10.0偏碱性的条件下较大;在毒死蜱浓度为100　mg·L^-1时降解率最大,该菌具有较强的抗药性,当毒死蜱浓度达到1?000　mg·L^-1时仍能生长,细菌的生长量在800　mg·L^-1时达到最大,绝对去除量随毒死蜱浓度的提高而增加;细菌的生长和降解需要适宜的温度,30℃培养时,降解率和生长量最大.本研究提出了细菌XZ-3生长和降解毒死蜱的最佳培养条件,可为农药污染治理及生产污水处理提供理论依据.     

Degradation of chlorpyrifos in laboratory soil and its impact on soil microbial functional diversity

Degradation of chlorpyrifos at different concentrations in soil and its impact on soil microbial functional diversity were investigated under laboratory conditions. The degradation half-lives of chlorpyrifos at levels of 4, 8, and 12 mg/kg in soil were calculated to be 14.3, 16.7, and 18.0 d, respectively. The Biolog study showed that average well color development (AWCD) in soils was significantly (P < 0.05) inhibited by chlorpyrifos within the first two weeks and thereafter recovered to the similar level as the control. A similar variation in the diversity indices (Simpson index 1/D and McIntosh index U) in chlorpyrifos-treated soils was observed, no significant difference in the Shannon-Wiener index H' was found in these soils. With increasing chlorpyrifos concentration, the half-lives of chlorpyrifos were significantly (P ≤ 0.05) extended and its inhibitory effects on soil microorganisms were aggravated. It is concluded that chlorpyrifos residues in soil had a temporary or short-term inhibitory effect on soil microbial functional diversity.     

溶解性有机质对毒死蜱在土壤-植物系统中残留的影响

采用盆栽试验方法,研究了来源于绿肥(GM)、堆制过的猪粪(CP)、新鲜猪粪(PM)中的溶解性有机质(DOM)对农药毒死蜱消解及其在土壤-植物系统中残留的影响。结果表明:DOM能促进毒死蜱在土壤中的降解,显著降低植株对毒死蜱的吸收。在所研究的毒死蜱和DOM浓度范围内,添加GM、CP、PM处理可使土壤-植物系统中毒死蜱总残留量比对照处理(CK)分别减少10.6%、31.1%和36.0%,其中土壤中毒死蜱残留量降低了5.76%,16.39%和37.36%;植株中毒死蜱积累量降低了61.39%,35.12%和20.81%。研究结果可为有机肥的合理施用及农产品的质量安全控制提供参考。     

有机磷农药毒死蜱研究进展

毒死蜱作为替代高毒有机磷类农药的主要品种,在我国应用日益广泛。随着用量的增加,势必加大该类农药污染的程度。文章综述了毒死蜱的研究热点问题,主要包括毒死蜱的环境行为,对土壤酶和微生物、植物及水生生物的影响,以及毒死蜱的微生物降解等;同时对未来研究方向进行了展望。     

Degradation of chlorpyrifos alone and in combination with chlorothalonil and their effects on soil microbial populations

In practice, pesticides are usually applied simultaneously or one after another for crop protection, and this type of pesticide application often leads to a combined contamination of pesticide residues in the soil environment. A laboratory study was conducted to investigate the influence of chlorothalonil on chlorpyrifos degradation and its effects on soil bacterial, fungal, and actinomycete populations. Under the experimental conditions here, the half-lives of chlorpyrifos alone, and in combination with chlorothalonil, at the recommended and double dosages, were measured to be 3.24, 2.77, and 2.63 d, respectively. Chlorpyrifos degradation was not significantly altered by its combination with chlorothalonil. However, the inhibitory effect of chlorpyrifos on soil microorganisms was increased by its combination with chlorothalonil, and the increase was related to the levels of chlorothalonil added. Compared to those in the controls, the populations of bacteria, fungi, and actinomycetes were significantly reduced by 44.1%, 61.1%, and 72.8%, respectively, on the first day after treatment (DAT) by chlorpyrifos alone. With the addition of chlorothalonil, the inhibition was increased to 55.2%, 79.3%, and 85.8% at the recommended dosage, and 86.0%, 94.1%, and 90.8% at the double dosage, at one DAT, respectively. The results suggested that combined effects should be taken into account to assess the actual impacts of pesticide applications.     

Microencapsulated chlorpyrifos: Degradation in soil and influence on soil microbial community structures

Degradation kinetics of microencapsulated chlorpyrifos （CPF-MC） in soil and its influence on soil microbial community structures were investigated by comparing with emulsifiable concentration of chlorpyrifos （CPF-EC） in laboratory. The residual periods of CPF-MC with fortification levels of 5 and 20 mg/kg reached 120 days in soil, both of the degradation curves did not fit the first-order model, and out-capsule residues of chlorpyrifos in soil were maintained at 1.76 （±0.33） and 5.92 （±1.20） mg/kg in the period between 15 and 60 days, respectively. The degradation kinetics of CPF-EC fit the first-order model, and the residual periods of 5 and 20 mg/kg treatments were 60 days. Bacterial community structures in soil treated with two concentrations of CPF-MC showed similarity to those of the control during the test period, as seen in the band number and relative intensities of the individual band on DGGE gels （p 〉 0.05）. Fungal community structures were slightly affected in the 5 mg/kg treatments and returned to the control levels after 30 days, but initially differed significantly from control in the 20 mg/kg treatments （p 〈 0.05） and did not recover to control levels until 90 days later. The CPF-EC significantly altered microbial community structures （p 〈 0.05） and effects did not disappear until 240 days later. The results indicated that the microcapsule technology prolonged the residue periods of chlorpyrifos in soil whereas it decreased its side-effects on soil microbes as compared with the emulsifiable concentration formulation.