微生物降解有机氯农药研究进展

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1、微生物降解有机氯农药研宄进展有机氯农药是用于防治植物病虫害的组成成分中含有有机氯元素的有机化合物。是20世纪80年代前应用的最主要和最有效的农药品种之一，主要用于控制农业及滋扰人们生活的虱子、蚊子、跳蚤等害虫，由于具有价格低廉，高效广谱等特点，在世界范围内得到了广泛应用。其主要分为以苯为原料和以环戊二烯为原料的两大类。结构较稳定，生物体内酶难于降解，所以积存在动、植物体内的有机氯农药分子消失缓慢。由于这一特性，它通过生物富集和食物链的作用，环境中的残留农药会进一步得到浓集和扩散。通过食物链进入人体的有机氣农药能在肝、肾、心脏等组织中蓄积，特别是这类农药脂溶性大，在体内脂肪中容易

2、蓄积。蓄积的残留农药也能通过母乳排出，或转入卵蛋等组织，影响后代［1］。自1962年蕾切尔•卡逊的《寂静的春天》在美国问世后，有机氯农药的危害引起了人们的关注。20世纪70年代末世界范围内就陆续禁止生产和使用高残留毒的有机氯农药。但是有机氯农药残留组分在环境中十分稳定。如今，在许多国家的地区的土壤、水体和动植物体中仍能检测到有机氯农药。为丫去除环境屮有机氯农药残留，人们已经尝试过的物理化学方法包括挖掘、焚烧、热解吸附法微波增强热处理法，表面活性剂洗土法，超临界液体抽提法和硫酸处理法。但是这些方法都对上壤奋干扰和破坏效应。而微生物降解具奋成本低、效率高、无二次污染、生态恢复性好等

3、优点，己在降解石油、农药等环境污染物中得到广泛应用，成为当前环境科学研究的热点［2］。1降解农药的微生物主要途径目前，可降解农药的微生物的获得途径主要有：从受农药污染严重的土壤屮筛选分离具有优良性状的菌种，也是定向培育优良菌种。在此基础上，进行诱变育种、原生质体融合及基因工程等手段构建高效、广谱的降解工程菌。农药的代谢方式主要有酶促与非酶促两种方式，而微生物的降解作用主要是通过其分泌酶的代谢来完成，其木质为酶促反应。常见的降解酶类主要有水解酶和氧化还原酶类。水解酶类如对硫磷水解酶、酯酶和硫基酰胺酶能将农药水解为结构简单的、毒性较低的小分子化合物，并且降低农药的生物专一性和稳定性

4、，提高产物的生物降解性。这类酶对作用农药的专一性要求不高。水解农药的种类较多。显著降低原药毒性。此类酶促反应中不需要辅酶或辅助因子，使用也较方便，多见于有机磷农药如久效磷、对氧磷和马拉硫磷等的降解［3］。氧化还原酶类可分为过氧化物酶和多酚氧化酶，如酪氨酸酶、漆酶对土壤中酚类化合物和芳香族化合物的降解就很奋效。苏中过氧化物酶可由植物和微生物分泌产生，如棘根过氧化物酶包禽一个铁原子的卟啉环，需要过氧化氢才能发生酶促反应，能催化芳香族化合物等一大类反应，括木质素的聚合和解离反应。辣根过氧化物酶能催化酚和苯胺的聚合反应；酪氨酸酶通过催化酚的羟基化和氧联苯酚的脱氢作用来消除土壤中有毒物质

5、的污染；漆酶是通过聚合过程来起作用。带奋氯的苯酚和苯胺由漆酶和过氧化物酶在土壤中进行氧化而解毒。FI前漆酶被证明是最有效的氧化还原酶类之一。Wallonofer和Bader(1970)则发现球形芽孢杆菌(sphaericus)无细胞抽提物異有酰胺酶活性，可降解苯胺类除草Bollag(1974)从节杆菌(Anhrobactersn)得到了一种多功能氧化酶，可降解2,4-D和3,5-二氯酚。但这种多功能氧化酶在进行催化解毒时需要辅助因子NADPH和氧的共同存在［3,4］。2几种典型有机氯污染物的微生物降解介绍2.1DDT的微生物降解DDT化学名为双对氯苯基三氯乙烷(Dichloro

6、diphenyltrichloroethane)o为白色晶体，不溶于水，溶于煤油，可制成乳剂，是有效的杀虫剂。DDT降解速度缓慢，据有关资料报道，DDT在土壤中的残留期限为4~30年，平均10年，因而DDT农药残留仍将对农业环境、农产品的质量和人体健康产生着潜在的危害。近年来的一些研允结果表明，有机氯农药虽然禁用多年，但土壤中仍有残留。20世纪70年代以来,有机氯农药使用量最大的棉田土壤DDT的残留量为0.80mg/kg［l,18］。DDT的难生物降解性主要原因有3个：①分子中有致钝的氯原子取代基；②低水溶性导致低生物可利用率(bioavailability)；③微牛.物在代谢

7、DDT时没有能量方面的益处。尽管如此，目前人们已经从不同的生境屮分离出能够以共代谢方式降解DDT的微生物［5］。尽管DDT很难被微生物降解，但是仍有某些细菌和真菌具有在合适的条件下降解DDT的能力。微生物主要通过共代谢的方式降解DDT。FI前DDT微生物降解方而的研究主要集中在降解菌的分离和代谢途径方而［5］。DDT共代谢的机制为还原性脱氯。在还原酶的作用下使DDT烷基上的氯以氯化氢的形式脱去，导致溶液酸化。在缺氧土壤中，DDT通过还原脱氯形成DDD,也可以检测到少量的DDA、DDMS、DD